Ahoj Habr.
V prvej časti článku o tom bolo rozprávané o služobných staniciach na dlhých a krátkych vlnách. Samostatne stojí za to hovoriť o amatérskych staniciach. Po prvé, je to tiež zaujímavé, a po druhé, každý, kto chce, sa môže pripojiť k tomuto procesu, ako na prijímanie, tak aj na vysielanie.
Ako aj v prvých častiach, dôraz bude kladený na digitálne vysielanie a na to, ako je spracovanie signálov usporiadané. Na prijímanie a dekódovanie signálov budeme tiež využívať holandský online prijímač a program MultiPSK.
Pre tých, ktorých zaujíma, ako to funguje, pokračovanie pod čiarou.
Potom, čo pred viac ako 100 rokmi sa ukázalo, že na krátkych vlnách je možné spojiť sa so svetom, využívajúc vysielač prakticky zo dvoch lampy, zaujali sa o tento proces nielen korporácie, ale aj nadšenci. V tých rokoch to vyzeralo , a dokonca aj dnes zostáva amatérske rádio celkom zaujímavým technickým koníčkom. Aké druhy spojení sú dnešným amatérskym rádiom dostupné, pokúsime sa zistiť.
Frekvenčné pásma
Rádiový éter sa veľmi aktívne využíva služobnými a vysielacími stanicami, a preto sú amatérskym rádiom pridelené určité frekvenčné pásma, aby nezasahovali do ostatných. Týchto pásiem je celkom dosť, od extrémne dlhých vĺn na 137 kHz až po microvlny na 1,3, 2,4, 5,6 alebo 10 GHz (podrobnejšie si môžete pozrieť ). Celkovo si každý môže vybrať v závislosti od záujmov a technického vybavenia.
Z pohľadu jednoduchosti prijímania sú najdostupnejšie frekvencie s dĺžkami vĺn 80-20 m:
— Pásmo 3,5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
— Pásmo 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
— Pásmo 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
— Pásmo 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
Na nich sa dajú naladiť ako s pomocou vyššie uvedeného , tak aj so svojho osobného, ak je schopný prijímať v režime bočnej pásma (LSB, USB, SSB).
Teraz, keď je všetko pripravené, pozrime sa, čo tam môžeme prijať.
Hlasová komunikácia a Morseova abeceda
Ak sa pozrieme cez websdr na celý amatérsky rádiový pás, ľahko uvidíme signály Morseovej abecedy. V služobnej rádiokomunikácii sa už prakticky nepoužíva, ale niektorí amatérski nadšenci ju ešte využívajú.
Kedysi na získanie volacieho znamena bolo potrebné zložiť skúšku z príjmu Morseovej abecedy, teraz to zrejme zostalo iba pre prvú, najvyššiu kategóriu (na ktoré sa líšia hlavne maximálnou povolenou výkonom). My budeme dekódovať signály CW pomocou CW Skimmer a Virtual Audio Card.
Rádiobáčikovia používajú skrátený kód (), konkrétne fráza CQ DE DF7FF znamená všeobecný výzvu všetkým stanicám od rádiobáčika DF7FF. Každý rádiobáčik má svoje volacie znameno, ktorého prefix je vytvorený od , čo je dosť pohodlné, pretože okamžite pochopíme, odkiaľ stanica vysiela. V našom prípade volacie znameno DF7FF patrí rádiobáčikovi z Nemecka.
Čo sa týka hlasovej komunikácie, s ňou nie sú žiadne zložitosti, záujemcovia si môžu vypočuť sami na websdr. Kedysi v časoch ZSSR nie všetci rádiobáčikovia mali právo robiť rádiokomunikácie s cudzincami, teraz takéto obmedzenia nie sú, a vzdialenosť a kvalita spojenia závisí iba od kvality antén, vybavenia a trpezlivosti operátora. Pre tých, ktorí majú záujem, si môžu prečítať podrobnejšie na rádiobáčikovských stránkach a fórach (cqham, qrz), my však prejdeme k digitálnym signálom.
Žiaľ, pre mnohých rádiobáčikov práca s „digitálom“ je iba spojenie zvukovej karty počítača s dekódovacím programom, len málokto sa zamýšľa nad detailami toho, ako to funguje. Ešte menej je tých, ktorí sami experimentujú s digitálnym spracovaním signálov a rôznymi druhmi komunikácie. Napriek tomu za posledných 10-15 rokov vzniklo dosť veľa digitálnych protokolov, niektoré z nich sú zaujímavé na preskúmanie.
RTTY
Dosť starý spôsob komunikácie, ktorý používa frekvenčnú moduláciu. Samotná metóda sa nazýva FSK (Frequency Shift Keying) a spočíva v vytváraní bitovej sekvencie zmenou frekvencie prenosu.
Údaje sa kódujú rýchlym prepínaním medzi dvoma frekvenciami F0 a F1. Rozdiel dF = F1 — F0 sa nazýva rozlíšenie frekvencií a môže mať hodnoty, ako napríklad 85, 170 alebo 452 Hz. Druhý parameter je rýchlosť prenosu, ktorá tiež môže byť rôzna a dosahovať napríklad 45, 50 alebo 75 bitov za sekundu. Keďže máme dve frekvencie, je potrebné určiť, ktorá bude „horná“ a ktorá „dolná“, tento parameter sa zvyčajne nazýva „inverzia“. Tieto tri hodnoty (rýchlosť, rozlíšenie a inverzia) úplne určujú parametre RTTY prenosu. V prakticky akýchkoľvek dekódovacích programoch nájdete tieto nastavenia a aj bez podrobného nastavenia môžete dekódovať väčšinu takýchto signálov.
Kedysi bola komunikácia v RTTY populárnejšia, ale teraz, keď som sa prihlásil na websdr, nepočul som ani jeden signál, takže je ťažké uviesť príklad dekódovania. Záujemci si môžu vypočuť signály sami na 7.045 alebo 14.080 MHz, podrobnejšie informácie o teletype boli uvedené v článok.
PSK31/63
Iný typ komunikácie — fázová modulácia, . Tu sa nezmení frekvencia, ale fáza, na grafe to vyzerá približne takto:
Bitové kódovanie signálu spočíva v zmene fázy o 180 stupňov, a samotný signál predstavuje v podstate čistý sínus — to zabezpečuje dobrý dosah prenosu pri minimálnom prenose výkonu. Fázový posun je ťažké vidieť na snímke obrazovky, dá sa spozorovať, keď sa zväčší a prenesie jeden úsek na druhý.
Samotné kódovanie je relatívne jednoduché — v BPSK31 sa signály prenášajú rýchlosťou 31.25 bód, zmena fázy kóduje „0“, absencia zmeny fázy „1“. Kódovanie symbolov si môžete pozrieť na Wikipédii.
Na spektre je signál BPSK vizuálne viditeľný ako úzka línia a na ucho znie ako pomerne čistý tón (čím v podstate aj je). Signály BPSK môžete zachytiť napríklad na 7080 alebo 14070 MHz.
Zaujímavé je poznamenať, že v BPSK aj v RTTY môžete súdiť o sile signálu a kvalite prijmu podľa „jasnosti“ línie — ak nejaká časť správy chýba, v tomto mieste bude „odpad“, ale celkový zmysel správy ostáva často stále zrozumiteľný. Operátor si môže sám vybrať, na aký signál sa zamerať na jeho dekódovanie. Hľadanie nových a slabých signálov od vzdialených korespondentov je samo o sebe dosť zaujímavé. Na rozdiel od toho sú nasledujúce protokoly oveľa automatizovanejšie a prakticky nevyžadujú ľudský zásah. Či je to dobre alebo zle, to je filozofická otázka, ale určite možno povedať, že určitá časť ham rádio ducha je v takých režimoch určite stratená.
FT8/FT4
Na dekódovanie nasledujúceho typu signálov je potrebné nainštalovať program . Signály sú prenášané pomocou frekvenčnej modulácie z 8 frekvencií so posunom iba 6.25 kHz, takže signál zaberá pásmo iba 50 kHz. Údaje v FT8 sa prenášajú „balíčkami“ s dĺžkou približne 14 sekúnd, takže presná synchronizácia času počítača je veľmi dôležitá. Prijím je takmer úplne automatizovaný — program dekóduje volaciu značku, silu signálu.
V novej verzii protokolu , ktorý sa nedávno objavil, bola dĺžka balíčka znížená na 5 s, používa sa 4-tone modulácia pri rýchlosti prenosu 23 bodov. Šírka obsadeného pásma signálu je približne 90 kHz.
WSPR
WSPR je protokol, špeciálne zameraný na prijímanie a prenos slabých signálov. Tieto signály sa prenášajú rýchlosťou iba 1.4648 bodu (áno, len trochu viac než 1 bit za sekundu). Na prenos sa používa frekvenčná modulácia (4-FSK) s rozparkom frekvencie 1.4648 Hz, takže šírka pásma signálu je iba 6 Hz. Prenášaný balík dát má veľkosť 50 bitov, k nemu sú tiež pridané bitové opravy chýb (non-recursive convolutional code, constraint length K=32, rate=1/2), celková veľkosť balíka je teda 162 bitov. Týchto 162 bitov sa prenáša približne za 2 minúty (niekto ešte bude sťažovať na pomalý internet?:).
To všetko umožňuje prenášať údaje v podstate pod úrovňou šumov, s takmer fantastickými výsledkami — napríklad signálom 100 mW z nohy mikropočítača sa s pomocou domácej rámovej antény podarilo preniesť signál na 1000 km.
WSPR funguje plne automaticky a nevyžaduje zásah operátora. Stačí nechať program bežať a po určitom čase sa môžete pozrieť do logu práce. Údaje môžu byť tiež zasielané na webovú stránku , čo je výhodné na hodnotenie priechodu alebo kvality antény — môžete preniesť signál a okamžite vidieť online, kde bol prijatý.
A mimochodom, každý, kto si chce vyskúšať prijímanie WSPR, sa môže pripojiť, aj bez amatérskeho volacieho znaku (pre prijímanie nie je potrebný) — stačí prijímač a program WSPR, pričom to celé môže fungovať aj autonómne na Raspberry Pi. Systém je zaujímavý nielen z vedeckého hľadiska, ale aj na experimentovanie s hardvérom a anténami. Bohužiaľ, čo sa týka hustoty prijímacích staníc, Rusko sa umiestňuje veľmi podobne ako Sudán, Egypt alebo Nigéria, takže noví účastníci sú vždy vítaní — je možnosť byť prvým a jedným prijímačom pokryť územie až do tisíc km.
Veľmi zaujímavým a dosť náročným je prenos WSPR na frekvenciách nad 1 GHz — stabilita frekvencie prijímača a vysielača je tu dosť kritická.
Na tomto ukončím prehľad, hoci samozrejme, uvedené je len to najpopulárnejšie, nie všetko.
Záver
Ak sa niekomu chce vyskúšať aj svoje sily, nie je to zas také zložité. Na prijímanie signálov môžete využiť buď klasický (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X a pod.), alebo SDR prijímač (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Potom stačí nainštalovať programy, ako je uvedené vyššie, a môžete skúmať rádioéter sami. Cena sa pohybuje od 100 do 200 dolárov v závislosti od modelu prijímača. Môžete tiež využiť online prijímače a vôbec nič nekupovať, hoci to nie je až tak zaujímavé.
Pre tých, ktorí by chceli pracovať aj na vysielaní, bude potrebné zakúpiť transceiver s anténou a získať amatérsku licenciu. Cena transceiveru je približne rovnaká ako cena iPhonu, takže pri záujme je to dosť dostupné. Tiež bude potrebné zložiť jednoduchú skúšku, a už za nejaký mesiac môžete plnohodnotne pracovať v éteri. Samozrejme, nie je to jednoduché — budete sa musieť naučiť druhy antén, vymyslieť spôsob inštalácie, porozumieť frekvenciám a typom vyžarovania. Hoci slovo „budete musieť“ je tu asi nevhodné, pretože to je koniec koncov hobby, ktoré sa robí pre záujem, nie z donútenia.
Všetkým prajem úspešné experimenty. Možno niekto z čitateľov vytvorí nový digitálny spôsob komunikácie, a ja s radosťou zahrniem jeho prehľad do tohto textu 😉
Zdroj: habr.com
