Hallo Habr.
In het eerste deel van het artikel daarover er werd verteld over tankstations op lange en korte golven. Afzonderlijk is het de moeite waard om over amateurradiostations te praten. Ten eerste is dit ook interessant, en ten tweede kan iedereen aan dit proces deelnemen, zowel ontvangend als verzendend.
Net als in de eerste delen zal de nadruk liggen op ‘digitaal’ en hoe signaalverwerking werkt. Ook gaan we gebruik maken van een Nederlandse online ontvanger om signalen te ontvangen en te decoderen en het MultiPSK-programma.
Voor degenen die geïnteresseerd zijn in hoe het werkt, het vervolg ligt onder de streep.
Nadat meer dan 100 jaar geleden bekend werd dat het mogelijk was om op korte golven met de hele wereld te communiceren met behulp van een zender van letterlijk twee lampen, raakten niet alleen bedrijven, maar ook liefhebbers geïnteresseerd in het proces. In die jaren zag het er zo uit Nou ja, hamradio blijft toch een best interessante technische hobby. Laten we proberen erachter te komen welke soorten communicatie beschikbaar zijn voor moderne radioamateurs.
Frequentiebereik
De radiogolven worden zeer actief gebruikt door service- en omroepstations, dus radioamateurs krijgen bepaalde frequentiebereiken toegewezen zodat ze andere niet storen. Er zijn nogal wat van deze bereiken, van ultralange golven op 137 KHz tot microgolven op 1.3, 2.4, 5.6 of 10 GHz (je kunt meer details bekijken ). Over het algemeen kan iedereen kiezen, afhankelijk van interesses en technische uitrusting.
Vanuit het oogpunt van ontvangstgemak zijn de meest toegankelijke frequenties golflengten van 80-20 meter:
- 3,5 MHz bereik (80 m): 3500-3800 kHz.
- 7 MHz bereik (40 m): 7000-7200 kHz.
- 10 MHz bereik (30 m): 10100-10140 kHz.
- 14 MHz bereik (20 m): 14000-14350 kHz.
U kunt hierop afstemmen met behulp van het bovenstaande , en vanaf uw persoonlijke, als deze in zijbandmodus kan ontvangen (LSB, USB, SSB).
Nu alles klaar is, gaan we kijken wat daar geaccepteerd kan worden.
Spraakcommunicatie en morsecode
Als je via websdr naar de hele amateurradioband kijkt, kun je gemakkelijk morsecodesignalen zien. Het blijft praktisch niet langer in dienst van radiocommunicatie, maar sommige radioliefhebbers maken er actief gebruik van.
Vroeger moest je om een roepnaam te krijgen zelfs slagen voor een examen in het ontvangen van morsesignalen, nu lijkt dit alleen te worden overgelaten aan de eerste, hoogste categorie (ze verschillen voornamelijk, alleen in het maximaal toegestane vermogen). We zullen CW-signalen decoderen met behulp van CW Skimmer en Virtual Audio Card.
Radioamateurs gebruiken, om de lengte van het bericht te verkorten, een verkorte code (), in het bijzonder betekent de lijn CQ DE DF7FF een algemene oproep naar alle stations van de radioamateur DF7FF. Elke radioamateur heeft zijn eigen roepnaam, waaruit het voorvoegsel is gevormd , dit is best handig omdat Het is meteen duidelijk waar de zender vandaan uitzendt. In ons geval is de roepnaam DF7FF van een radioamateur uit Duitsland.
Wat spraakcommunicatie betreft, zijn er geen problemen mee; degenen die dat willen, kunnen zelfstandig luisteren op websdr. Er was eens, tijdens de Sovjet-Unie, niet alle radioamateurs het recht om radiocommunicatie met buitenlanders te voeren; nu zijn er geen dergelijke beperkingen, en het bereik en de kwaliteit van de communicatie hangt alleen af van de kwaliteit van antennes, apparatuur en het geduld van de exploitant. Voor degenen die geïnteresseerd zijn, kun je meer lezen op amateurradiosites en forums (cqham, qrz), maar we gaan verder met digitale signalen.
Helaas betekent digitaal werken voor veel radioamateurs eenvoudigweg het aansluiten van een computergeluidskaart op een decoderprogramma; weinig mensen verdiepen zich in de fijne kneepjes van hoe het werkt. Nog minder mensen voeren hun eigen experimenten uit met digitale signaalverwerking en verschillende soorten communicatie. Desondanks zijn er de afgelopen 10 tot 15 jaar behoorlijk wat digitale protocollen verschenen, waarvan sommige interessant zijn om te overwegen.
RTTY
Een vrij oud type communicatie dat gebruik maakt van frequentiemodulatie. De methode zelf heet FSK (Frequency Shift Keying) en bestaat uit het vormen van een bitreeks door de transmissiefrequentie te veranderen.
Gegevens worden gecodeerd door snel te schakelen tussen twee frequenties F0 en F1. Het verschil dF = F1 - F0 wordt frequentieafstand genoemd en kan gelijk zijn aan bijvoorbeeld 85, 170 of 452 Hz. De tweede parameter is de transmissiesnelheid, die ook verschillend kan zijn en bijvoorbeeld 45, 50 of 75 bits per seconde kan zijn. Omdat We hebben twee frequenties, dan moeten we beslissen welke “boven” zal zijn en welke “lager” zal zijn. Deze parameter wordt gewoonlijk “inversie” genoemd. Deze drie waarden (snelheid, afstand en inversie) bepalen volledig de parameters van RTTY-transmissie. Je kunt deze instellingen in vrijwel elk decodeerprogramma vinden, en door deze parameters zelfs “met het oog” te selecteren, kun je de meeste van deze signalen decoderen.
Ooit was RTTY-communicatie populairder, maar nu, toen ik naar websdr ging, hoorde ik geen enkel signaal, dus het is moeilijk om een voorbeeld van decodering te geven. Degenen die dat willen, kunnen zelfstandig luisteren op 7.045 of 14.080 MHz; meer details over het teletype zijn geschreven in artikelen.
PSK31/63
Een ander type communicatie is fasemodulatie, . Het is niet de frequentie die hier verandert, maar de fase; in de grafiek ziet het er ongeveer zo uit:
Bitcodering van het signaal bestaat uit het veranderen van de fase met 180 graden, en het signaal zelf is eigenlijk een zuivere sinusgolf - dit zorgt voor een goed zendbereik met minimaal zendvermogen. De faseverschuiving is moeilijk te zien in de schermafbeelding; deze is zichtbaar als u het ene fragment vergroot en over het andere heen legt.
De codering zelf is relatief eenvoudig: in BPSK31 worden signalen verzonden met een snelheid van 31.25 baud, een faseverandering wordt gecodeerd met "0", geen faseverandering wordt gecodeerd met "1". Tekencodering is te vinden op Wikipedia.
Visueel op het spectrum is het BPSK-signaal zichtbaar als een smalle lijn, en hoorbaar als een vrij zuivere toon (wat in principe ook zo is). BPSK-signalen hoor je bijvoorbeeld op 7080 of 14070 MHz en decodeer je in MultiPSK.
Het is interessant om op te merken dat in zowel BPSK als RTTY de “helderheid” van de lijn kan worden gebruikt om de sterkte van het signaal en de kwaliteit van de ontvangst te beoordelen. Als een deel van het bericht verdwijnt, zal er “rommel” zijn. op deze plaats van de boodschap, maar de algemene betekenis van de boodschap blijft vaak hetzelfde begrijpelijk. De operator kan kiezen op welk signaal hij zich wil concentreren om het te decoderen. De zoektocht naar nieuwe en zwakke signalen van verre correspondenten is op zichzelf best interessant; ook tijdens het communiceren (zoals je op de afbeelding hierboven kunt zien) kun je vrije tekst gebruiken en een ‘live’ dialoog voeren. De volgende protocollen zijn daarentegen veel meer geautomatiseerd en vereisen weinig of geen menselijke tussenkomst. Of dit goed of slecht is, is een filosofische vraag, maar we kunnen zeker zeggen dat een deel van de hamradio-geest in dergelijke modi zeker verloren gaat.
FT8/FT4
Om het volgende type signalen te decoderen, moet u het programma installeren . Signalen verzonden met behulp van frequentiemodulatie van 8 frequenties met een verschuiving van slechts 6.25 Hz, zodat het signaal een bandbreedte van slechts 50 Hz in beslag neemt. Gegevens in FT8 worden overgedragen in "pakketten" die ongeveer 14 seconden duren, dus nauwkeurige synchronisatie van de computertijd is behoorlijk belangrijk. De ontvangst is bijna volledig geautomatiseerd - het programma decodeert de roepnaam en de signaalsterkte.
In de nieuwe versie van het protocol , dat onlangs verscheen, wordt de pakketduur teruggebracht tot 5s, er wordt 4-toonsmodulatie gebruikt met een transmissiesnelheid van 23 baud. De bezette signaalbandbreedte bedraagt ongeveer 90 Hz.
WSPR
WSPR is een protocol dat specifiek is ontworpen om zwakke signalen te ontvangen en te verzenden. Dit is een signaal dat wordt verzonden met een snelheid van slechts 1.4648 baud (ja, iets meer dan 1 bit per seconde). De transmissie maakt gebruik van frequentiemodulatie (4-FSK) met een frequentieafstand van 1.4648 Hz, waardoor de signaalbandbreedte slechts 6 Hz bedraagt. Het verzonden datapakket heeft een grootte van 50 bits, er worden ook foutcorrectiebits aan toegevoegd (niet-recursieve convolutionele code, beperkingslengte K = 32, snelheid = 1/2), wat resulteert in een totale pakketgrootte van 162 bits. Deze 162bits worden in ongeveer 2 minuten overgedragen (klaagt iemand anders over het trage internet? :).
Dit alles maakt het mogelijk om gegevens vrijwel onder het ruisniveau te verzenden, met bijna fantastische resultaten - een signaal van 100 mW van een microprocessorpoot was bijvoorbeeld met behulp van een binnenraamantenne mogelijk om een signaal over 1000 km te verzenden.
WSPR werkt volledig automatisch en vereist geen tussenkomst van een operator. Het is voldoende om het programma actief te laten en na enige tijd kunt u het bedieningslogboek bekijken. Gegevens kunnen ook naar de site worden verzonden , wat handig is voor het beoordelen van de transmissie of kwaliteit van een antenne - u kunt een signaal verzenden en direct online zien waar het is ontvangen.
Trouwens, iedereen kan deelnemen aan de WSPR-ontvangst, zelfs zonder een amateurradioroepnaam (deze is niet vereist voor ontvangst) - alleen een ontvanger en het WSPR-programma zijn voldoende, en dit alles kan zelfs autonoom werken op een Raspberry Pi (uiteraard , je hebt een echte ontvanger nodig om gegevens van anderen online te verzenden (ontvangers hebben geen zin). Het systeem is zowel vanuit wetenschappelijk oogpunt als voor experimenten met apparatuur en antennes interessant. Helaas, zoals te zien is op de onderstaande afbeelding, ligt Rusland, wat betreft de dichtheid van ontvangststations, niet ver van Soedan, Egypte of Nigeria, dus nieuwe deelnemers zijn altijd nuttig - het is mogelijk om de eerste te zijn, en met één ontvanger je kunt een gebied van duizend km ‘bestrijken’.
Zeer interessant en behoorlijk complex is WSPR-transmissie op frequenties boven 1 GHz - frequentiestabiliteit van de ontvanger en zender is hier van cruciaal belang.
Hier zal ik de recensie afronden, hoewel natuurlijk niet alles wordt vermeld, alleen de meest populaire.
Conclusie
Als iemand het ook wil proberen, dan is dat niet zo moeilijk. Om signalen te ontvangen, kunt u een klassieke (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, etc.) of een SDR-ontvanger (SDRPlay RSP2, SDR Elad) gebruiken. Installeer vervolgens gewoon de programma's zoals hierboven weergegeven, en u kunt zelf de radio bestuderen. De uitgifteprijs bedraagt $100-200, afhankelijk van het ontvangermodel. Je kunt ook online ontvangers gebruiken en helemaal niets kopen, al is dit nog niet zo interessant.
Degenen die ook willen zenden, moeten een zendontvanger met antenne aanschaffen en een amateurradiolicentie verkrijgen. De prijs van de transceiver is ongeveer hetzelfde als de prijs van een iPhone, dus desgewenst is hij redelijk betaalbaar. Je zult ook een eenvoudig examen moeten afleggen, en over ongeveer een maand zul je volledig in de ether kunnen werken. Dit is natuurlijk niet eenvoudig: je zult de soorten antennes moeten bestuderen, een installatiemethode moeten bedenken en de frequenties en soorten straling moeten begrijpen. Hoewel het woord ‘zal moeten’ hier waarschijnlijk niet op zijn plaats is, omdat het daarom een hobby is, iets dat voor de lol wordt gedaan en niet onder dwang.
Trouwens, iedereen kan nu digitale communicatie proberen. Om dit te doen, installeert u gewoon het MultiPSK-programma en kunt u rechtstreeks "via de ether" communiceren via een geluidskaart en microfoon van de ene computer naar de andere met behulp van elk type communicatie dat u interesseert.
Fijne experimenten allemaal. Misschien zal een van de lezers een nieuwe digitale vorm van communicatie creëren, en ik zal de recensie ervan graag in deze tekst opnemen 😉
Bron: www.habr.com