Hei Habr.
I første del av artikkelen om det 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 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 , 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 ). 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 , 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
Hvis du ser på hele amatørradiobåndet gjennom websdr, kan du enkelt se morsekodesignaler. Den forblir praktisk talt ikke lenger i tjenesteradiokommunikasjon, men noen radioentusiaster bruker den aktivt.
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.
Radioamatører, for å redusere lengden på meldingen, bruk en forkortet 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 , 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 artikkelen.
PSK31/63
En annen type kommunikasjon er fasemodulering, . 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.
Visuelt på spekteret er BPSK-signalet synlig som en smal linje, og hørbart høres det som en ganske ren tone (som det i prinsippet er). Du kan høre BPSK-signaler, for eksempel på 7080 eller 14070 MHz, og du kan dekode dem i MultiPSK.
Det er interessant å merke seg at i både BPSK og RTTY kan "lysstyrken" på linjen brukes til å bedømme styrken på signalet og kvaliteten på mottaket - hvis en del av meldingen forsvinner, vil det være "søppel" på dette stedet av meldingen, men den generelle betydningen av meldingen forblir ofte den samme forståelig. Operatøren kan velge hvilket signal som skal fokuseres på for å dekode det. Jakten på nye og svake signaler fra fjerne korrespondenter er ganske interessant i seg selv; også når du kommuniserer (som du kan se på bildet ovenfor), kan du bruke fritekst og føre en "live" dialog. I motsetning til dette er følgende protokoller mye mer automatiserte, og krever lite eller ingen menneskelig innblanding. Om dette er bra eller dårlig er et filosofisk spørsmål, men vi kan definitivt si at en del av skinkeradioånden definitivt går tapt i slike moduser.
FT8/FT4
For å dekode følgende type signaler må du installere programmet . Signaler 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 , 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 , 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.
Forresten, hvem som helst kan bli med i WSPR-mottak, selv uten et amatørradiokallesignal (det er ikke nødvendig for mottak) - bare en mottaker og WSPR-programmet er nok, og alt dette kan til og med fungere autonomt på en Raspberry Pi (selvfølgelig , du trenger en ekte mottaker for å sende data fra andre online -mottakere gir ingen mening). Systemet er interessant både fra et vitenskapelig synspunkt og for eksperimenter med utstyr og antenner. Dessverre, som det fremgår av bildet nedenfor, når det gjelder tettheten av mottaksstasjoner, er Russland ikke langt fra Sudan, Egypt eller Nigeria, så nye deltakere er alltid nyttige - det er mulig å være den første, og med en mottaker du kan "dekke" et område på tusen km.
Veldig interessant og ganske kompleks er WSPR-overføring ved frekvenser over 1 GHz - frekvensstabiliteten til mottakeren og senderen er kritisk her.
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.
Forresten, hvem som helst kan prøve digital kommunikasjon akkurat nå. For å gjøre dette, bare installer MultiPSK-programmet, og du kan kommunisere direkte "over luften" gjennom et lydkort og mikrofon fra en datamaskin til en annen ved å bruke hvilken som helst type kommunikasjon av interesse.
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