Ahoj Habr.
V prvej časti článku o tom hovorilo sa o čerpacích staniciach na dlhých a krátkych vlnách. Samostatne stojí za to hovoriť o amatérskych rádiových staniciach. Po prvé je to tiež zaujímavé a po druhé, ktokoľvek sa môže zapojiť do tohto procesu, a to ako prijímania, tak aj vysielania.
Rovnako ako v prvých častiach bude dôraz kladený na „digitálne“ a ako funguje spracovanie signálu. Na príjem a dekódovanie signálov použijeme aj holandský online prijímač a program MultiPSK.
Pre tých, ktorých zaujíma, ako to funguje, pokračovanie je pod strihom.
Po tom, čo sa pred viac ako 100 rokmi prevalilo, že pomocou vysielača doslova dvoch lámp je možné komunikovať s celým svetom na krátkych vlnách, sa o proces začali zaujímať nielen korporácie, ale aj nadšenci. V tých rokoch to vyzeralo takto , no, rádioamatér stále zostáva celkom zaujímavým technickým koníčkom. Pokúsme sa zistiť, aké typy komunikácie sú dostupné moderným rádioamatérom.
Frekvenčné rozsahy
Rádiové vlny sú veľmi aktívne využívané obslužnými a vysielacími stanicami, takže rádioamatérom sú pridelené určité frekvenčné rozsahy, aby nerušili ostatné. Týchto rozsahov je pomerne veľa, od ultra dlhých vĺn na 137 KHz až po mikrovlny na 1.3, 2.4, 5.6 alebo 10 GHz (viac detailov si môžete pozrieť ). Vo všeobecnosti si vyberie každý, podľa záujmov a technického vybavenia.
Z hľadiska jednoduchosti príjmu sú najdostupnejšie frekvencie s vlnovými dĺžkami 80-20m:
- 3,5 MHz rozsah (80 m): 3500-3800 kHz.
- 7 MHz rozsah (40 m): 7000-7200 kHz.
- 10 MHz rozsah (30 m): 10100-10140 kHz.
- 14 MHz rozsah (20 m): 14000-14350 kHz.
Môžete sa na ne naladiť pomocou vyššie uvedeného , a z vášho osobného, ak dokáže prijímať v režime postranného pásma (LSB, USB, SSB).
Teraz, keď je všetko pripravené, pozrime sa, čo sa tam dá prijať.
Hlasová komunikácia a Morseova abeceda
Ak sa pozriete na celé rádioamatérske pásmo cez websdr, môžete ľahko vidieť signály morzeovky. Prakticky už nezostáva v servisnej rádiovej komunikácii, ale niektorí nadšenci rádia ju aktívne využívajú.
Predtým ste na získanie volacieho znaku museli dokonca zložiť skúšku z prijímania signálov Morse, teraz to vyzerá, že to zostalo len na prvú, najvyššiu kategóriu (líšia sa najmä v maximálnom povolenom výkone). CW signály budeme dekódovať pomocou CW Skimmeru a virtuálnej zvukovej karty.
Rádioamatéri, aby ste skrátili dĺžku správy, použite skrátený kód (), konkrétne linka CQ DE DF7FF znamená všeobecné volanie všetkým staniciam z rádioamatérskej DF7FF. Každý rádioamatér má svoj vlastný volací znak, ktorého predpona je vytvorená z , je to celkom pohodlné, pretože Hneď je jasné, odkiaľ stanica vysiela. V našom prípade volací znak DF7FF patrí rádioamatérovi z Nemecka.
Pokiaľ ide o hlasovú komunikáciu, nie sú s ňou žiadne problémy, kto chce, môže počúvať sám na websdr. Kedysi v ZSSR nie všetci rádioamatéri mali právo viesť rádiovú komunikáciu s cudzincami, teraz takéto obmedzenia neexistujú a rozsah a kvalita komunikácie závisí len od kvality antén, vybavenia a trpezlivosti. operátor. Pre tých, ktorí majú záujem, si môžete prečítať viac na amatérskych stránkach a fórach (cqham, qrz), ale prejdeme k digitálnym signálom.
Bohužiaľ, pre mnohých rádioamatérov je digitálna práca jednoducho pripojenie zvukovej karty počítača k programu dekodéra; len málo ľudí sa ponorí do zložitosti toho, ako to funguje. Ešte menej z nich vykonáva vlastné experimenty s digitálnym spracovaním signálu a rôznymi typmi komunikácie. Napriek tomu sa za posledných 10-15 rokov objavilo pomerne veľa digitálnych protokolov, z ktorých niektoré sú zaujímavé.
RTTY
Pomerne starý typ komunikácie, ktorý využíva frekvenčnú moduláciu. Samotná metóda sa nazýva FSK (Frequency Shift Keying) a pozostáva z vytvorenia bitovej sekvencie zmenou prenosovej frekvencie.
Údaje sú kódované rýchlym prepínaním medzi dvoma frekvenciami F0 a F1. Rozdiel dF = F1 - F0 sa nazýva frekvenčný odstup a môže sa rovnať napríklad 85, 170 alebo 452 Hz. Druhým parametrom je prenosová rýchlosť, ktorá môže byť tiež rôzna a môže byť napríklad 45, 50 alebo 75 bitov za sekundu. Pretože Máme dve frekvencie, potom sa musíme rozhodnúť, ktorá bude „horná“ a ktorá „nižšia“, tento parameter sa zvyčajne nazýva „inverzia“. Tieto tri hodnoty (rýchlosť, rozstup a inverzia) úplne určujú parametre RTTY prenosu. Tieto nastavenia nájdete takmer v každom dekódovacom programe a výberom týchto parametrov aj „od oka“ dokážete dekódovať väčšinu týchto signálov.
Kedysi bola populárnejšia komunikácia RTTY, ale teraz, keď som išiel na websdr, nepočul som jediný signál, takže je ťažké uviesť príklad dekódovania. Tí, ktorí chcú, môžu počúvať sami na 7.045 alebo 14.080 MHz; viac podrobností o ďalekopise bolo napísané v článok.
PSK31/63
Ďalším typom komunikácie je fázová modulácia, . Tu sa nezmení frekvencia, ale fáza; na grafe to vyzerá asi takto:
Bitové kódovanie signálu spočíva v zmene fázy o 180 stupňov a samotný signál je vlastne čistá sínusoida – to poskytuje dobrý dosah prenosu s minimálnym prenášaným výkonom. Fázový posun je na snímke obrazovky ťažko viditeľný; možno ho vidieť, ak zväčšíte a prekryjete jeden fragment na druhý.
Samotné kódovanie je pomerne jednoduché - v BPSK31 sa signály prenášajú rýchlosťou 31.25 baud, zmena fázy je kódovaná „0“, žiadna zmena fázy nie je kódovaná „1“. Kódovanie znakov možno nájsť na Wikipédii.
Vizuálne na spektre je signál BPSK viditeľný ako úzka čiara a počuteľne je počuť ako celkom čistý tón (čo v princípe je). Signály BPSK môžete počuť napríklad na 7080 alebo 14070 MHz a môžete ich dekódovať v MultiPSK.
Je zaujímavé poznamenať, že v BPSK aj RTTY sa dá „jas“ linky použiť na posúdenie sily signálu a kvality príjmu – ak niektorá časť správy zmizne, vznikne „odpad“ na tomto mieste posolstva, ale celkový význam posolstva zostáva často rovnaký zrozumiteľný. Operátor si môže vybrať, na ktorý signál sa má zamerať, aby ho dekódoval. Hľadanie nových a slabých signálov od vzdialených korešpondentov je samo o sebe dosť zaujímavé, aj pri komunikácii (ako vidíte na obrázku vyššie) môžete použiť voľný text a viesť „živý“ dialóg. Naproti tomu nasledujúce protokoly sú oveľa viac automatizované a vyžadujú len malý alebo žiadny ľudský zásah. Či je to dobré alebo zlé, je filozofická otázka, ale rozhodne môžeme povedať, že v takýchto režimoch sa istá časť ducha rádioamatérov definitívne stráca.
FT8/FT4
Na dekódovanie nasledujúcich typov signálov je potrebné nainštalovať program . Signály prenášaný pomocou frekvenčnej modulácie 8 frekvencií s posunom len 6.25 Hz, takže signál zaberá šírku pásma len 50 Hz. Dáta vo FT8 sa prenášajú v „paketoch“ v trvaní cca 14 sekúnd, takže presná synchronizácia času počítača je dosť dôležitá. Príjem je takmer úplne automatizovaný – program dekóduje volací znak a silu signálu.
V novej verzii protokolu , ktorá sa objavila nedávno druhý deň, je dĺžka paketu znížená na 5s, používa sa 4-tónová modulácia pri prenosovej rýchlosti 23 baud. Šírka pásma obsadeného signálu je približne 90 Hz.
WSPR
WSPR je protokol špeciálne navrhnutý na príjem a prenos slabých signálov. Ide o signál prenášaný rýchlosťou iba 1.4648 baudov (áno, niečo cez 1 bit za sekundu). Prenos využíva frekvenčnú moduláciu (4-FSK) s frekvenčným odstupom 1.4648Hz, takže šírka pásma signálu je len 6Hz. Prenášaný dátový paket má veľkosť 50 bitov, pridávajú sa k nemu aj bity korekcie chýb (nerekurzívny konvolučný kód, dĺžka obmedzenia K=32, rýchlosť=1/2), výsledkom čoho je celková veľkosť paketu 162 bitov. Týchto 162bitov sa prenesie za cca 2 minúty (bude sa ešte niekto sťažovať na pomalý internet? :).
To všetko umožňuje prenášať dáta prakticky pod úrovňou šumu, s takmer fantastickými výsledkami - napríklad 100 mW signál z mikroprocesorovej nohy, pomocou vnútornej slučkovej antény bolo možné preniesť signál cez 1000 km.
WSPR funguje plne automaticky a nevyžaduje účasť operátora. Stačí nechať program spustený a po určitom čase uvidíte prevádzkový denník. Údaje je možné odoslať aj na stránku , čo je vhodné na posúdenie prenosu alebo kvality antény - môžete vysielať signál a okamžite online vidieť, kde bol prijatý.
Mimochodom, do WSPR príjmu sa môže zapojiť ktokoľvek, aj bez rádioamatérskeho volacieho znaku (na príjem nie je potrebný) - stačí len prijímač a WSPR program a to všetko môže na Raspberry Pi dokonca fungovať autonómne (samozrejme , potrebujete skutočný prijímač na odosielanie údajov od iných online - prijímače nemajú zmysel). Systém je zaujímavý ako z vedeckého hľadiska, tak aj pre experimenty s vybavením a anténami. Žiaľ, ako vidno z obrázku nižšie, z hľadiska hustoty prijímacích staníc Rusko nie je ďaleko od Sudánu, Egypta či Nigérie, takže noví účastníci sa vždy hodia - je možné byť prvý a s jedným prijímačom môžete „pokryť“ oblasť tisíc km.
Veľmi zaujímavý a pomerne zložitý je prenos WSPR na frekvenciách nad 1 GHz - frekvenčná stabilita prijímača a vysielača je tu kritická.
Tu dokončím recenziu, aj keď samozrejme nie je uvedené všetko, len to najpopulárnejšie.
Záver
Ak by si to chcel niekto vyskúšať, potom to nie je také ťažké. Na príjem signálov môžete použiť buď klasický (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X a pod.) alebo SDR prijímač (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Ďalej stačí nainštalovať programy, ako je uvedené vyššie, a môžete študovať rádio sami. Emisná cena je 100 – 200 USD v závislosti od modelu prijímača. Môžete tiež použiť online prijímače a nekupovať vôbec nič, aj keď to stále nie je také zaujímavé.
Pre tých, ktorí chcú aj vysielať, si budú musieť zakúpiť transceiver s anténou a získať rádioamatérsku licenciu. Cena transceivera je približne rovnaká ako cena iPhonu, takže v prípade potreby je celkom cenovo dostupný. Budete musieť zložiť aj jednoduchú skúšku a približne o mesiac budete môcť naplno pracovať vo vzduchu. Samozrejme, nie je to ľahké - budete musieť študovať typy antén, prísť s inštalačným spôsobom a pochopiť frekvencie a typy žiarenia. Aj keď slovo „bude musieť“ je tu asi nevhodné, pretože preto je to koníček, niečo robené pre zábavu a nie pod nátlakom.
Mimochodom, digitálnu komunikáciu si teraz môže vyskúšať každý. Ak to chcete urobiť, stačí nainštalovať program MultiPSK a môžete komunikovať priamo „vzduchom“ cez zvukovú kartu a mikrofón z jedného počítača do druhého pomocou akéhokoľvek typu komunikácie, ktorá vás zaujíma.
Šťastné experimenty všetkým. Možno niektorý z čitateľov vytvorí nový digitálny typ komunikácie a jeho recenziu rád zaradím do tohto textu 😉
Zdroj: hab.com