Salut, Habr.
În prima parte a articolului despre a fost discutat despre stațiile de serviciu pe unde lungi și scurte. Este important să vorbim și despre stațiile radioamatorilor. În primul rând, este interesant, iar în al doilea rând, oricine dorește se poate alătura acestui proces, atât la recepție, cât și la transmitere.
Așa cum s-a întâmplat în primele părți, accentul va fi pus pe „digitale” și pe modul în care funcționează procesarea semnalelor. Pentru recepția și decodificarea semnalelor, vom folosi, de asemenea, receptorul online olandez și programul MultiPSK.
Pentru cei interesați de modul în care funcționează, continuarea este mai jos.
După ce acum mai bine de 100 de ani s-a descoperit că pe undele scurte se poate comunica cu întreaga lume, folosind un transmitter format din doar două tuburi, procesul a devenit interesant nu doar pentru corporații, ci și pentru entuziaști. La acea vreme, părea , iar până în prezent, ham radio rămâne o activitate tehnică destul de interesantă. Ce tipuri de comunicații sunt disponibile pentru radioamatorii moderni, vom încerca să înțelegem.
Benzile de frecvență
Undele radio sunt folosite foarte activ de stațiile de serviciu și de difuzare, prin urmare, radioamatorilor li s-au alocat anumite benzi de frecvență pentru a nu deranja pe alții. Aceste benzi sunt destul de numeroase, de la unde super lungi pe 137 kHz până la microonde pe 1.3, 2.4, 5.6 sau 10 GHz (puteți citi mai multe ). În general, fiecare poate alege, în funcție de interesele și dotările tehnice.
Din punct de vedere al ușurinței de recepție, cele mai accesibile sunt frecvențele cu lungimi de undă de 80-20 m:
— Banda de 3,5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
— Banda de 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
— Banda de 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
— Banda de 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
Pe acestea se poate regla atât cu ajutorul receptorului online menționat anterior, Acum, când totul este pregătit, să vedem ce putem recepționa.
Comunicarea vocală și alfabetul Morse
Dacă ne uităm prin websdr la întreaga gamă de unde radio pentru amatori, este ușor de observat semnalele alfabetului Morse. În comunicațiile de serviciu, acesta este aproape complet abandonat, dar unii radioamatori entuziaști încă îl mai folosesc.
Dacă privim prin websdr întreaga bandă de radio amatoare, este ușor să observăm semnalele codului Morse. În comunicarea radio de serviciu, acesta nu mai este folosit aproape deloc, dar unii radioamatori pasionați încă îl utilizează.
Anterior, pentru a obține un semnal de apel, era necesar chiar să susții un examen pentru recepția semnalelor Morse; acum, se pare că acest lucru a rămas doar pentru prima categorie, cea superioară (diferențele fiind în principal doar în ceea ce privește puterea maximă admisă). Noi vom decoda semnalele CW cu ajutorul CW Skimmer și Virtual Audio Card.
Radioamatorii folosesc un cod prescurtat (), în special, șirul CQ DE DF7FF înseamnă un apel general către toate stațiile de la radioamatorul DF7FF. Fiecare radioamator are propria sa semnal de apel, iar prefixul acestuia se formează din , ceea ce este destul de convenabil, deoarece este imediat clar de unde emite stația. În cazul nostru, semnalul DF7FF aparține unui radioamator din Germania.
Cât despre comunicațiile vocale, nu sunt dificultăți, cei interesați pot asculta singuri pe websdr. Cândva, în perioada URSS, nu toți radioamatorii aveau dreptul de a efectua comunicații radio cu străini; acum, astfel de restricții nu mai există, iar distanța și calitatea comunicării depind doar de calitatea antenelor, echipamentului și răbdarea operatorului. Pentru cei care sunt interesați, pot citi mai multe pe site-uri și forumuri dedicate radioamatorilor (cqham, qrz); noi însă vom trece la semnalele digitale.
Din păcate, pentru mulți radioamatori, munca cu „digitalele” este pur și simplu o conectare a plăcii de sunet a computerului la un program de decodare, foarte puțini se implică în detalii despre cum funcționează acest lucru. Și mai puțini realizează experimente proprii cu procesarea digitală a semnalelor și diferite tipuri de comunicații. Cu toate acestea, în ultimii 10-15 ani, au apărut destul de multe protocoale digitale, unele dintre care merită să fie examinate.
RTTY
Este un tip destul de vechi de comunicare, care folosește modularea în frecvență. Metoda se numește FSK (Frequency Shift Keying) și implică formarea unei secvențe de biți prin schimbarea frecvenței de transmisie.
Datele sunt codificate prin comutarea rapidă între două frecvențe F0 și F1. Diferența dF = F1 — F0 se numește deviație de frecvență și poate fi, de exemplu, 85, 170 sau 452 Hz. Al doilea parametru este viteza de transmisie, care poate fi, de asemenea, variabilă, având valori precum 45, 50 sau 75 biți pe secundă. Deoarece avem două frecvențe, trebuie să stabilim care va fi „superioară” și care „inferioară”, acest parametru se numește de obicei „inversie”. Aceste trei valori (viteza, deviația și inversia) definesc complet parametrii transmisiei RTTY. Practic, în majoritatea programelor de decodare, aceste setări pot fi găsite, iar prin ajustarea acestor parametrii chiar și „la ochi”, se pot decoda majoritatea acestor semnale.
Cândva, comunicațiile în RTTY erau mai populare, dar acum, intrând pe websdr, nu am auzit niciun semnal, așa că este dificil să ofer un exemplu de decodare. Cei interesați pot asculta pe 7.045 sau 14.080 MHz, detalii mai ample despre teleimprimantă au fost scrise în articolului.
PSK31/63
Un alt tip de comunicare este modularea în fază, . Aici se schimbă nu frecvența, ci faza, pe graficul acesta arată aproximativ așa:
Codificarea semnalului în biți constă în schimbarea fazei cu 180 de grade, iar semnalul în sine reprezintă practic un sinus pur — acest lucru asigură o distanță decentă de transmisie cu puterea de transmisie minimă. Faza schimbată este greu de observat într-o captură de ecran, poate fi observată dacă este mărită și suprapusă pe un alt fragment.
Codificarea în sine este relativ simplă — în BPSK31, semnalele sunt transmise cu o viteză de 31.25 bps, modificarea fazei codifică „0”, absența modificării fazei codifică „1”. Codificarea simbolurilor poate fi consultată pe Wikipedia.
Vizual, pe spectru, semnalul BPSK apare ca o linie îngustă și auditiv se aude ca un ton destul de curat (ceea ce și este, practic). Semnalele BPSK pot fi ascultate, de exemplu, pe 7080 sau 14070 MHz.
Este interesant de remarcat că atât în BPSK, cât și în RTTY, „luminozitatea” liniilor poate fi folosită pentru a aprecia puterea semnalului și calitatea recepției — dacă o parte din mesaj dispare, în acel loc se va observa „murdărie”, dar sensul general al mesajului rămâne adesea clar. Operatorul poate alege singur pe ce semnal să se concentreze pentru a-l decoda. Căutarea de semnale noi și slabe de la corespondenți îndepărtați este, în sine, destul de interesantă. Spre deosebire de aceasta, protocoalele următoare sunt mult mai automatizate și necesită foarte puțin din partea omului. Fie că e bine sau rău, este o întrebare filosofică, dar se poate spune cu siguranță că o parte din spiritul radioamatorismului s-a pierdut în aceste moduri.
FT8/FT4
Pentru a decoda următoarele tipuri de semnale, trebuie instalat programul . Semnalele sunt transmise prin modulare de frecvență din 8 frecvențe cu un decalaj de doar 6.25 Hz, astfel încât semnalul ocupă o bandă de doar 50 Hz. Datele în FT8 sunt transmise în „pachete” cu o durată de aproximativ 14 secunde, astfel că sincronizarea precisă a timpului pe computer este foarte importantă. Recepția este aproape complet automatizată — programul decodează indicativul și puterea semnalului.
În noua versiune a protocolului , care a apărut recent, durata pachetului a fost redusă la 5 secunde, folosind o modulare pe 4 tonuri la o viteză de 23 baud. Lățimea benzii semnalului este de aproximativ 90 Hz.
WSPR
WSPR — este un protocol special orientat pe primirea și transmiterea semnalelor slabe. Este un semnal transmis cu o viteză de doar 1.4648 baud (da, doar puțin peste 1 bit pe secundă). Pentru transmisie se folosește modularea de frecvență (4-FSK) cu un decalaj de frecvență de 1.4648 Hz, astfel încât lățimea benzii semnalului este de doar 6 Hz. Pachetul de date transmis are dimensiunea de 50 biți, la care se adaugă bitii de corecție a erorilor (cod convoluțional non-recursiv, lungimea de restricție K=32, rata=1/2), astfel că dimensiunea totală a pachetului este de 162 biți. Acești 162 biți sunt transmiși în aproximativ 2 minute (cine altcineva se va plânge de internet lent?:).
Toate acestea permit transmiterea datelor de fapt sub nivelul zgomotului, cu rezultate aproape fantastice — de exemplu, un semnal de 100 mW de la piciorul unui microprocesor, cu ajutorul unei antene frame de cameră, a reușit să transmită un semnal pe o distanță de 1000 km.
WSPR funcționează complet automat și nu necesită implicarea operatorului. Este suficient să lași programul să ruleze, iar după un timp poți consulta logul de funcționare. Datele pot fi trimise și pe site-ul , ceea ce este convenabil pentru evaluarea propagării sau calității antenei - poți transmite un semnal și poți verifica imediat online unde a fost recepționat.
Apropo, oricine poate să se alăture recepției WSPR, chiar și fără un apel radio (nu este necesar pentru recepție) - este suficient un receptor și programul WSPR, iar totul poate funcționa chiar autonom pe Raspberry Pi. Sistemul este interesant atât din punct de vedere științific, cât și pentru experimente cu echipamente și antene. Din păcate, în privința densității stațiilor de recepție, Rusia nu este prea departe de Sudan, Egipt sau Nigeria, așa că noi participanți sunt întotdeauna bineveniți - există posibilitatea de a fi primul, iar cu un receptor poți „acoperi” o territorială de o mie de km.
Transmiterea WSPR pe frecvențe mai mari de 1GHz este deosebit de interesantă și destul de complexă - stabilitatea frecvenței receptorului și a transmițătorului este destul de critică aici.
Aici voi încheia recenzia, deși, desigur, nu am enumerat totul, ci doar cele mai populare.
Concluzie
Dacă cineva vrea să încerce și el, nu este atât de complicat. Pentru a recepționa semnalele poți folosi fie un receptor clasic (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X etc.), fie un receptor SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Apoi, este suficient să instalezi programele, așa cum este arătat mai sus, și poți explora undele radio pe cont propriu. Prețul pornește de la 100-200$ în funcție de modelul receptorului. Poți de asemenea folosi receptoare online și nu cumpăra nimic, deși nu este atât de interesant.
Pentru cei care doresc să transmită, va trebui să achiziționeze un transceiver cu antenă și să obțină o licență de radioamator. Prețul transceiverului este aproximativ echivalent cu cel al unui iPhone, așa că, dacă se dorește, este destul de accesibil. Va trebui, de asemenea, să susții un examen simplu, iar după aproximativ o lună poți lucra pe unde. Desigur, nu este simplu - va trebui să studiezi tipurile de antene, să găsești o metodă de instalare, să te familiarizezi cu frecvențele și tipurile de iradiere. Totuși, cuvântul „va trebui” nu este chiar potrivit aici, deoarece hobby-ul este despre interes, nu despre constrângere.
Toată lumea, experimente plăcute. Poate că cineva dintre cititori va crea o nouă formă de comunicare digitală, iar eu cu plăcere voi include recenzia acesteia în acest text 😉
Sursa: habr.com
