Hallo Habr.
In het eerste deel van het artikel gaat het over werd er gesproken over dienststations op lange en korte golf. Het is de moeite waard om apart ook over zendamateurstations te vertellen. Ten eerste is dat ook interessant, en ten tweede kan iedereen die dat wil meedoen aan dit proces, zowel in ontvangst als in uitzending.
Net als in de eerste delen zal de focus liggen op 'digitale' en hoe de signaalverwerking werkt. Voor het ontvangen en decoderen van signalen zullen we ook gebruik maken van de Nederlandse online ontvanger en het programma MultiPSK.
Voor diegenen die geĆÆnteresseerd zijn in hoe dit werkt, is er meer informatie onder de lijn.
Meer dan 100 jaar geleden werd ontdekt dat je met een zender die letterlijk uit twee buizen bestaat, via korte golf contact kunt maken met de hele wereld. Dit proces trok niet alleen de interesse van corporaties, maar ook van enthousiastelingen. In die jaren leek het , en tot nu toe blijft hamradio een behoorlijk interessante technische hobby. Welke soorten verbindingen zijn er beschikbaar voor moderne radioamateurs, laten we eens proberen uit te zoeken.
Frequentiebereiken
De radio-ether wordt vrij actief gebruikt door dienst- en omroepstations, zodat radioamateurs bepaalde frequentiebereiken zijn toegewezen, zodat ze anderen niet storen. Er zijn behoorlijk veel van deze bereiken, van ultralanggolven op 137 kHz tot microgolven op 1,3, 2,4, 5,6 of 10 GHz (meer details kunnen worden bekeken ). Kortom, iedereen kan kiezen, afhankelijk van zijn interesses en technische uitrusting.
Wat betreft de eenvoud van ontvangst, de meest toegankelijke frequenties zijn die met golflengtes van 80-20 m:
ā Bereik 3,5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
ā Bereik 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
ā Bereik 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
ā Bereik 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
Je kunt afstemmen met behulp van de eerder genoemde , of met je eigen apparaat, mits het kan ontvangen in zijbandmodus (LSB, USB, SSB).
Nu alles klaar is, laten we kijken wat we kunnen ontvangen.
Stemcommunicatie en morsecode
Als je via websdr naar het hele amateurband kijkt, is het gemakkelijk om morsecode-signalen te zien. In dienstcommunicatie wordt het al bijna niet meer gebruikt, maar sommige enthousiaste radioamateurs gebruiken het nog steeds.
Vroeger moesten mensen zelfs een examen voor het ontvangen van Morse-signalen afleggen om een roepnaam te krijgen, maar dit lijkt nu alleen nog voor de eerste, hoogste categorie van toepassing te zijn (ze verschillen voornamelijk in de maximaal toegestane uitgangsvermogen). Wij zullen CW-signalen decoderen met behulp van CW Skimmer en Virtual Audio Card.
Radioliefhebbers gebruiken een verkorte code (), met name betekent de regel CQ DE DF7FF een algemene oproep aan alle stations van radioliefhebber DF7FF. Iedere radioliefhebber heeft zijn eigen roepnaam, waarvan het voorvoegsel is gebaseerd op de , dit is behoorlijk handig omdat het meteen duidelijk maakt van waar het station uitzendt. In ons geval behoort de roepnaam DF7FF toe aan een radioliefhebber uit Duitsland.
Wat betreft spraakcommunicatie zijn er geen problemen, geĆÆnteresseerden kunnen zelf luisteren op websdr. In de tijd van de USSR hadden niet alle radioliefhebbers het recht om contact te hebben met buitenlanders, maar nu zijn er geen zulke beperkingen, en de reikwijdte en kwaliteit van de communicatie hangen alleen af van de kwaliteit van de antennes, apparatuur en het geduld van de operator. Voor degenen die geĆÆnteresseerd zijn, kunnen ze meer lezen op radioliefhebbers websites en forums (cqham, qrz), maar wij stappen over op digitale signalen.
Helaas is voor veel radioliefhebbers het werken met 'digitale' communicatie gewoon het aansluiten van de geluidskaart van de computer op een decoderprogramma, maar weinig mensen verdiepen zich in de details van hoe het werkt. Nog minder mensen voeren hun eigen experimenten uit met digitale signaalverwerking en verschillende communicatietypes. Desondanks zijn er de afgelopen 10-15 jaar behoorlijk wat digitale protocollen verschenen, waarvan sommige interessant zijn om nader te bekijken.
RTTY
Een vrij oude communicatiemethode die frequentiemodulatie gebruikt. De methode wordt FSK (Frequency Shift Keying) genoemd en houdt in dat een bitreeks wordt gevormd door het wisselen van de zendfrequentie.
Gegevens worden gecodeerd door snel te wisselen tussen twee frequenties F0 en F1. Het verschil dF = F1 - F0 wordt de frequentiespreiding genoemd en kan bijvoorbeeld 85, 170 of 452 Hz zijn. De tweede parameter is de overdrachtssnelheid, die ook kan variƫren en bijvoorbeeld 45, 50 of 75 bits per seconde kan bedragen. Omdat we twee frequenties hebben, moeten we bepalen welke de 'bovenste' en welke de 'onderste' is; deze parameter wordt meestal 'inversie' genoemd. Deze drie waarden (snelheid, spreiding en inversie) bepalen volledig de parameters van de RTTY-overdracht. In vrijwel elk decodering programma zijn deze instellingen te vinden, en door zelfs 'op het oog' deze parameters te kiezen, kunnen de meeste van dergelijke signalen worden gedecodeerd.
Vroeger waren verbindingen via RTTY populairder, maar momenteel, als ik op websdr kijk, hoor ik geen enkel signaal, dus het is moeilijk een decodering voorbeeld te geven. GeĆÆnteresseerden kunnen zelf luisteren op 7.045 of 14.080 MHz; meer gedetailleerd is er geschreven over teletype in van het artikel gaan.
PSK31/63
Een andere vorm van communicatie is fase-modulatie, . Hier verandert niet de frequentie, maar de fase, op de grafiek ziet dit er ongeveer zo uit:
Binaire codering van het signaal bestaat uit een faseverschuiving van 180 graden, en het signaal zelf is feitelijk een pure sinusgolven ā dit zorgt voor een goede afstand van de overdracht bij minimale verzonden kracht. Faseverschuiving is moeilijk te zien op een screenshot, het kan worden opgemerkt door in te zoomen en een fragment op een ander te leggen.
De codering zelf is relatief eenvoudig ā in BPSK31 worden signalen verzonden met een snelheid van 31,25 baud, een faseverschuiving codeert '0', het ontbreken van faseverschuiving '1'. De codering van symbolen kan op Wikipedia worden bekeken.
Visueel is het BPSK-signaal op het spectrum zichtbaar als een smalle lijn, en geluidstechnisch klinkt het als een vrij zuivere toon (wat het in wezen ook is). BPSK-signalen zijn bijvoorbeeld te horen op 7080 of 14070 MHz.
Het is interessant op te merken dat bij zowel BPSK als RTTY de "helderheid" van de lijnen kan worden gebruikt om de signaalsterkte en de kwaliteit van de ontvangst te beoordelen ā als een deel van het bericht verloren gaat, zal er op dat punt "ruis" in het bericht zijn, maar de algemene betekenis van het bericht blijft vaak begrijpelijk. De operator kan zelf kiezen op welk signaal hij zich richt om het te decoderen. Het zoeken naar nieuwe en zwakke signalen van verre correspondenten is op zich al behoorlijk interessant. In tegenstelling tot dit, zijn de volgende protocollen veel meer geautomatiseerd en vereisen ze praktisch geen menselijke betrokkenheid. Of dit goed of slecht is, is een filosofische vraag, maar het kan zeker worden gezegd dat een deel van de ham radio geest in dergelijke modi zeker verloren is gegaan.
FT8/FT4
Voor het decoderen van het volgende type signalen moet een programma worden geĆÆnstalleerd . Signal worden verzonden met behulp van frequentiemodulatie van 8 frequenties met slechts 6.25Hz verschuiving, zodat het signaal een band van slechts 50Hz in beslag neemt. Gegevens in FT8 worden verzonden in "pakketten" van ongeveer 14 seconden, waardoor een exacte tijdsynchronisatie van de computer behoorlijk relevant is. De ontvangst is bijna volledig geautomatiseerd ā het programma decodeert de roepnaam en de signaalsterkte.
In de nieuwe versie van het protocol , dat onlangs is verschenen, is de duur van het pakket verkort tot 5 seconden, wordt 4-tonen modulatie gebruikt met een transmissiesnelheid van 23 baud. De breedte van de bezette signaalband bedraagt ongeveer 90Hz.
WSPR
WSPR is een protocol dat speciaal is gericht op het ontvangen en verzenden van zwakke signalen. Dit is een signaal dat met een snelheid van slechts 1.4648 baud wordt verzonden (ja, net iets meer dan 1 bit per seconde). Voor de verzending wordt frequentiemodulatie (4-FSK) gebruikt met een frequentiespreiding van 1.4648Hz, zodat de breedte van de signaalband slechts 6Hz is. Het verzonden datapakket is 50 bits groot en er worden ook foutcorrectie-bits toegevoegd (non-recursive convolutional code, constraint length K=32, rate=1/2), waardoor de totale grootte van het pakket 162 bits bedraagt. Deze 162 bits worden verzonden in ongeveer 2 minuten (iemand klaagt nog steeds over langzaam internet?:).
Dit alles maakt het mogelijk om gegevens feitelijk onder het ruisniveau te verzenden, met bijna fantastische resultaten ā bijvoorbeeld, met een signaal van 100mW vanaf de pin van de microprocessor, was het mogelijk om een signaal over 1000 km te verzenden met behulp van een kamerframe-antenne.
WSPR werkt volledig automatisch en vereist geen operatorparticipatie. Het is voldoende om het programma te laten draaien en na verloop van tijd kunt u het logbestand bekijken. Gegevens kunnen ook naar de website worden verzonden. , wat handig is voor het beoordelen van de signaalsterkte of de kwaliteit van de antenne - je kunt een signaal verzenden en onmiddellijk online zien waar het is ontvangen.
Overigens kan iedereen zich aansluiten bij het ontvangen van WSPR, zelfs zonder een amateurroepnummer (dat is niet nodig voor ontvangst) - een ontvanger en het WSPR-programma zijn voldoende, en dit kan zelfs autonoom draaien op een Raspberry Pi. Het systeem is zowel vanuit wetenschappelijk oogpunt interessant als voor experimenten met apparatuur en antennes. Helaas, wat betreft de dichtheid van ontvangstations, staat Rusland niet veel verder dan Soedan, Egypte of Nigeria, dus nieuwe deelnemers zijn altijd welkom - er is een kans om als eerste te zijn, en met Ć©Ć©n ontvanger kan je een gebied van duizend kilometer bestrijken.
Het is zeer interessant en vrij complex om WSPR-signalen uit te zenden op frequenties boven de 1 GHz - de stabiliteit van de ontvanger en zenderfrequenties is hier behoorlijk kritisch.
Hiermee eindig ik de review, hoewel wat er is opgesomd, bij lange na niet alles is, alleen de meest populaire aspecten.
Conclusie
Als iemand ook zijn vaardigheden wil proberen, is het eigenlijk niet zo moeilijk. Voor het ontvangen van signalen kan men een traditionele ontvanger gebruiken (zoals Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, enz.), of een SDR-ontvanger (zoals SDRPlay RSP2, SDR Elad). Vervolgens is het voldoende om de programma's zoals hierboven weergegeven te installeren en kan men zelf de radio-ether verkennen. De kosten bedragen ongeveer 100-200$, afhankelijk van het model van de ontvanger. Men kan ook online ontvangers gebruiken en helemaal niets kopen, hoewel dat toch minder interessant is.
Voor degenen die ook willen uitzenden, is het noodzakelijk om een transceiver met antenne aan te schaffen en een amateurlicentie te verkrijgen. De prijs van een transceiver is ongeveer gelijk aan die van een iPhone, dus als je wilt is het heel betaalbaar. Daarnaast moet er een eenvoudige examen worden afgelegd, en na ongeveer een maand kan men volledig operationeel zijn in de ether. Natuurlijk is dit allemaal niet eenvoudig - je moet je verdiepen in verschillende soorten antennes, een manier verzinnen om ze op te zetten, en je oriƫnteren op frequenties en soorten straling. Hoewel het woord "moeten" hier waarschijnlijk niet op zijn plaats is, want dat is het mooie van een hobby: het komt voort uit interesse en niet uit dwang.
Ik wens iedereen veel succes met hun experimenten. Misschien creĆ«ert iemand uit de lezers een nieuwe digitale communicatiemethode, en ik voeg graag de beoordeling ervan aan deze tekst toe š
Bron: habr.com
