Hva kan du høre på radioen? Skinke radio

Hei Habr.

I første del av artikkelen om det det som høres i luften det ble fortalt om bensinstasjoner på lange og korte bølger. Separat er det verdt å snakke om amatørradiostasjoner. For det første er dette også interessant, og for det andre kan hvem som helst bli med i denne prosessen, både mottak og overføring.

Som i de første delene vil det legges vekt på «digital» og hvordan signalbehandling fungerer. Vi vil også bruke en nederlandsk nettmottaker for å motta og dekode signaler websdr og MultiPSK-programmet.

For de som er interessert i hvordan det fungerer, er fortsettelsen under kuttet.

Etter at det ble kjent for mer enn 100 år siden at det var mulig å kommunisere med hele verden på korte bølger ved hjelp av en sender med bokstavelig talt to lamper, ble ikke bare selskaper, men også entusiaster interessert i prosessen. I de årene så det slik ut noe som dette, vel, skinkeradio er fortsatt en ganske interessant teknisk hobby. La oss prøve å finne ut hvilke typer kommunikasjon som er tilgjengelig for moderne radioamatører.

Frekvensområder

Radiobølgene brukes veldig aktivt av service- og kringkastingsstasjoner, så radioamatører tildeles visse frekvensområder slik at de ikke forstyrrer andre. Det er ganske mange av disse områdene, fra ultralange bølger på 137 KHz til mikrobølger på 1.3, 2.4, 5.6 eller 10 GHz (du kan se flere detaljer her). Generelt kan alle velge, avhengig av interesser og teknisk utstyr.

Fra synspunktet om enkel mottak, er de mest tilgjengelige frekvensene med bølgelengder på 80-20m:
- 3,5 MHz rekkevidde (80 m): 3500-3800 kHz.
- 7 MHz rekkevidde (40 m): 7000-7200 kHz.
- 10 MHz rekkevidde (30 m): 10100-10140 kHz.
- 14 MHz rekkevidde (20 m): 14000-14350 kHz.
Du kan stille inn på dem ved å bruke ovenstående nettmottaker, og fra din personlige, hvis den kan motta i sidebåndsmodus (LSB, USB, SSB).
Nå som alt er klart, la oss se hva som kan aksepteres der.

Stemmekommunikasjon og morsekode

Если посмотреть через websdr на весь любительский радиодиапазон целиком, легко увидеть сигналы азбуки Морзе. В служебной радиосвязи она уже практически не используется, но некоторые радиолюбители-энтузиасты ею еще пользуются.


Tidligere, for å få et kallesignal, måtte du til og med bestå en eksamen i å motta Morse-signaler, nå ser det ut til at dette bare er igjen for den første, høyeste kategorien (de skiller seg hovedsakelig, bare i den maksimalt tillatte effekten). Vi vil dekode CW-signaler ved hjelp av CW Skimmer og Virtual Audio Card.

Радиолюбители используют укороченный код (Q-kode), spesielt betyr linjen CQ DE DF7FF et generelt anrop til alle stasjoner fra radioamatøren DF7FF. Hver radioamatør har sitt eget kallesignal, hvis prefiks er dannet av landskode, dette er ganske praktisk fordi Det er umiddelbart klart hvor stasjonen sender fra. I vårt tilfelle tilhører kallesignalet DF7FF en radioamatør fra Tyskland.

Når det gjelder talekommunikasjon, er det ingen problemer med det; de som ønsker det kan lytte på egen hånd på websdr. En gang i Sovjetunionen hadde ikke alle radioamatører rett til å utføre radiokommunikasjon med utlendinger; nå er det ingen slike begrensninger, og rekkevidden og kvaliteten på kommunikasjonen avhenger bare av kvaliteten på antennene, utstyret og tålmodigheten til operatør. For de som er interessert kan du lese mer på amatørradiosider og fora (cqham, qrz), men vi går videre til digitale signaler.

Dessverre, for mange radioamatører, er arbeid digitalt ganske enkelt å koble et datalydkort til et dekoderprogram; få mennesker fordyper seg i vanskelighetene ved hvordan det fungerer. Enda færre gjennomfører egne eksperimenter med digital signalbehandling og ulike typer kommunikasjon. Til tross for dette har det dukket opp ganske mange digitale protokoller de siste 10-15 årene, noen av dem er interessante å vurdere.

RTTY

En ganske gammel type kommunikasjon som bruker frekvensmodulasjon. Selve metoden kalles FSK (Frequency Shift Keying) og består i å danne en bitsekvens ved å endre overføringsfrekvensen.

Data kodes ved å raskt bytte mellom to frekvenser F0 og F1. Forskjellen dF = F1 - F0 kalles frekvensavstand, og kan være lik for eksempel 85, 170 eller 452 Hz. Den andre parameteren er overføringshastigheten, som også kan være forskjellig og være for eksempel 45, 50 eller 75 bits per sekund. Fordi Vi har to frekvenser, så må vi bestemme hvilken som skal være "øvre" og hvilken som vil være "nedre", denne parameteren kalles vanligvis "inversjon". Disse tre verdiene (hastighet, avstand og inversjon) bestemmer fullstendig parametrene for RTTY-overføring. Du kan finne disse innstillingene i nesten alle dekodingsprogram, og ved å velge disse parameterne til og med "etter øye", kan du dekode de fleste av disse signalene.

En gang i tiden var RTTY-kommunikasjon mer populært, men nå, da jeg gikk til websdr, hørte jeg ikke et eneste signal, så det er vanskelig å gi et eksempel på dekoding. De som ønsker det kan lytte på egen hånd på 7.045 eller 14.080 MHz; flere detaljer om teletypen er skrevet i første del artikkelen.

PSK31/63

En annen type kommunikasjon er fasemodulering, Faseskifttasting. Det er ikke frekvensen som endres her, men fasen; på grafen ser det omtrent slik ut:


Bitkoding av signalet består i å endre fasen med 180 grader, og selve signalet er faktisk en ren sinusbølge – dette gir et godt overføringsområde med minimal sendeeffekt. Faseforskyvningen er vanskelig å se på skjermbildet; det kan sees hvis du forstørrer og legger ett fragment over et annet.


Selve kodingen er relativt enkel - i BPSK31 overføres signaler med en hastighet på 31.25 baud, en faseendring er kodet "0", og ingen faseendring er kodet "1". Tegnkoding finner du på Wikipedia.

Визуально на спектре сигнал BPSK виден как узкая линия, и на слух слышен как довольно чистый тон (чем он в принципе и является). Услышать сигналы BPSK можно например, на 7080 или 14070МГц.

Интересно отметить, что по и в BPSK и в RTTY по «яркости» линии можно судить силе сигнала и о качестве приема — если какая-то часть сообщения пропадает, то в этом месте сообщения будет «мусор», но общий смысл сообщения часто остается все равно понятным. Оператор сам может выбирать, на какой сигнал навестись чтобы его декодировать. Поиск новых и слабых сигналов от дальних корреспондентов сам по себе довольно-таки интересен. В отличие от этого, следующие протоколы гораздо более автоматизированы, и практически не требуют участия человека. Хорошо это или плохо, вопрос философский, но определенно можно сказать, что какая-то часть ham radio spirit в таких режимах определенно утрачена.

FT8/FT4

For å dekode følgende type signaler må du installere programmet WSJT. Signaler FT8 overføres ved bruk av frekvensmodulasjon på 8 frekvenser med en forskyvning på kun 6.25 Hz, slik at signalet opptar en båndbredde på kun 50 Hz. Data i FT8 overføres i "pakker" som varer i ca. 14 sekunder, så nøyaktig synkronisering av datamaskinens tid er ganske viktig. Mottak er nesten fullstendig automatisert - programmet dekoder kallesignalet og signalstyrken.

I den nye versjonen av protokollen FT4, som dukket opp nylig her om dagen, er pakkevarigheten redusert til 5s, 4-tonemodulasjon brukes ved en overføringshastighet på 23 baud. Den okkuperte signalbåndbredden er omtrent 90 Hz.

WSPR

WSPR er en protokoll spesielt utviklet for å motta og overføre svake signaler. Dette er et signal som sendes med en hastighet på bare 1.4648 baud (ja, litt over 1 bit per sekund). Sending bruker frekvensmodulasjon (4-FSK) med en frekvensavstand på 1.4648Hz, så signalbåndbredden er kun 6Hz. Den overførte datapakken har en størrelse på 50 biter, feilkorrigeringsbiter legges også til den (ikke-rekursiv konvolusjonskode, begrensningslengde K=32, rate=1/2), noe som resulterer i en total pakkestørrelse på 162 biter. Disse 162-bitene overføres på omtrent 2 minutter (noen andre vil klage på det trege Internett? :).

Alt dette lar deg overføre data tilnærmet under støynivået, med nesten fantastiske resultater - for eksempel et 100 mW-signal fra et mikroprosessorben, ved hjelp av en innendørs loopantenne var det mulig å overføre et signal over 1000 km.

WSPR fungerer helautomatisk og krever ikke operatørdeltakelse. Det er nok å la programmet kjøre, og etter en stund kan du se operasjonsloggen. Data kan også sendes til nettstedet wsprnet.org, som er praktisk for å vurdere overføringen eller kvaliteten til en antenne - du kan overføre et signal og umiddelbart se på nettet hvor det ble mottatt.

Кстати, присоединиться к приему WSPR может любой желающий, даже без радиолюбительского позывного (для приема он не требуется) — достаточно приемника и программы WSPR, причем все это может работать даже автономно на Raspberry Pi. Система интересна как с научной точки зрения, так и для экспериментов с аппаратурой и с антеннами. К сожалению, по плотности приемных станций Россия ушла недалеко от Судана, Египта или Нигерии, так что новые участники всегда полезны — есть возможность быть первым, и одним приемником можно «накрыть» территорию в тысячу км.

Весьма интересным и довольно-таки сложным, является передача WSPR на частотах выше 1ГГц — стабильность частоты приемника и передатчика тут является довольно-таки критичной.

Det er her jeg vil avslutte anmeldelsen, selv om selvfølgelig ikke alt er oppført, bare de mest populære.

Konklusjon

Hvis noen ville prøve seg også, så er det ikke så vanskelig. For å motta signaler kan du bruke enten en klassisk (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X osv.) eller en SDR-mottaker (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Deretter er det bare å installere programmene som vist ovenfor, så kan du studere radioen selv. Utstedelsesprisen er $100-200 avhengig av mottakermodellen. Du kan også bruke nettmottakere og ikke kjøpe noe i det hele tatt, selv om dette fortsatt ikke er så interessant.

For de som også ønsker å sende, må de kjøpe en sender/mottaker med antenne og få en amatørradiolisens. Prisen på transceiveren er omtrent den samme som prisen på en iPhone, så den er ganske rimelig om ønskelig. Du må også bestå en enkel eksamen, og om omtrent en måned vil du være i stand til å jobbe fullt ut på lufta. Selvfølgelig er dette ikke lett - du må studere antennetypene, komme opp med en installasjonsmetode og forstå frekvensene og typene av stråling. Selv om ordet "må" sannsynligvis er upassende her, fordi det er derfor det er en hobby, noe gjort for moro skyld og ikke under tvang.

Glade eksperimenter alle sammen. Kanskje en av leserne vil lage en ny digital form for kommunikasjon, og jeg tar gjerne med anmeldelsen i denne teksten 😉

Kilde: www.habr.com