Héy Habr!
Ayeuna, teu seueur standar komunikasi anu, di hiji sisi, panasaran sareng pikaresepeun, di sisi sanésna, déskripsina henteu nyandak 500 halaman dina format PDF. Salah sahiji sinyal anu gampang dikodekeun nyaéta sinyal VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR) anu digunakeun dina navigasi hawa.
VOR Beacon (c) wikimedia.org
Anu mimiti, patarosan pikeun pamiarsa: kumaha carana ngahasilkeun sinyal supados arahna tiasa ditangtukeun nganggo anteneu panarima omnidirectional? Jawabanana aya di handapeun cut.
inpo umum
sistim (VOR) geus dipaké pikeun navigasi hawa saprak 50s abad panungtungan, sarta diwangun ku beacons radio rélatif pondok-rentang (100-200 km), operasi dina rentang frékuénsi VHF 108-117 MHz. Ayeuna, dina jaman gigahertz, nami frekuensi anu luhur pisan dina hubunganana sareng frekuensi sapertos kitu lucu sareng nyalira nyarioskeun. umur standar ieu, tapi ku jalan kitu, beacons masih jalan , beroperasi dina rentang gelombang sedeng 400-900 kHz.
Nempatkeun anteneu arah dina kapal terbang sacara stuktur teu merenah, ku kituna timbul masalah kumaha carana encode informasi ngeunaan arah ka lantera dina sinyal sorangan. Prinsip operasi "dina ramo" bisa dipedar saperti kieu. Hayu urang ngabayangkeun yen urang boga hiji lantera biasa, nu ngirimkeun sinar sempit lampu héjo, lampu nu rotates 1 waktos per menit. Jelas, sakali menit urang bakal ningali lampu kilat, tapi hiji lampu kilat sapertos teu mawa loba informasi. Hayu urang tambahkeun anu kadua pikeun lantera teu arah lampu beureum nu flashes di momen nalika beam mercusuar "ngaliwatan" arah ka kalér. Sabab jaman kedip-kedip sareng koordinat lantera dipikanyaho; ku ngitung reureuh antara kedip-kedip beureum sareng héjo, anjeun tiasa mendakan azimuth ka kalér. Ieu basajan. Eta tetep ngalakonan hal anu sarua, tapi ngagunakeun radio. Ieu direngsekeun ku cara ngarobah fase. Dua sinyal dipaké pikeun pangiriman: fase kahiji konstan (rujukan), fase kadua (variabel) robah dina cara kompléks gumantung kana arah radiasi - unggal sudut boga shift fase sorangan. Ku kituna, unggal panarima bakal nampa sinyal kalawan shift fase "sorangan", sabanding jeung azimuth ka lantera. Téknologi "modulasi spasial" dilaksanakeun nganggo anteneu khusus (Alford Loop, tingali KDPV) sareng modulasi khusus anu rada rumit. Nu sabenerna topik artikel ieu.
Hayu urang bayangkeun yén urang gaduh lantera warisan biasa, beroperasi ti taun 50an, sareng ngirimkeun sinyal dina modulasi AM biasa dina kode Morse. Panginten, sakali waktos, navigator leres-leres ngupingkeun sinyal-sinyal ieu dina headphone sareng nandaan arahna nganggo pangawasa sareng kompas dina peta. Kami hoyong nambihan fungsi énggal kana sinyal, tapi ku cara henteu "megatkeun" kasaluyuan sareng anu lami. Topikna akrab, teu aya anu énggal ... Hal ieu dilakukeun sapertos kieu - nada 30 Hz frekuensi rendah ditambah kana sinyal AM, ngalaksanakeun fungsi sinyal fase rujukan, sareng komponén frekuensi tinggi, disandi ku frekuensi. modulasi dina frékuénsi 9.96 KHz, ngirimkeun sinyal fase variabel. Ku milih dua sinyal sareng ngabandingkeun fase, urang kéngingkeun sudut anu dipikahoyong tina 0 dugi ka 360 derajat, anu mangrupikeun azimuth anu dipikahoyong. Dina waktos anu sami, sadaya ieu moal ngaganggu ngadangukeun lantera "dina cara biasa" sareng tetep cocog sareng panarima AM anu langkung lami.
Hayu urang ngalih ti téori kana prakték. Hayu urang ngaluncurkeun panarima SDR, pilih modulasi AM sareng rubakpita 12 KHz. Frékuénsi lantera VOR tiasa gampang dipendakan online. Dina spéktrum, sinyalna sapertos kieu:
Dina hal ieu, sinyal lantera dikirimkeun dina frékuénsi 113.950 MHz. Di tengah anjeun tiasa ningali garis modulasi amplitudo gampang recognizable jeung sinyal kode Morse (.- - ... nu hartina AMS, Amsterdam, Schiphol Airport). Kira-kira dina jarak 9.6 KHz ti pamawa, dua puncak katingali, ngirimkeun sinyal kadua.
Hayu urang ngarekam sinyal dina WAV (sanes MP3 - komprési lossy bakal "maéhan" sakabéh struktur sinyal) jeung muka dina GNU Radio.
Decoding
lengkah 1. Hayu urang muka file nganggo sinyal anu dirékam sareng nerapkeun saringan low-pass kana éta pikeun nampi sinyal rujukan anu munggaran. Grafik GNU Radio dipidangkeun dina gambar.
Hasilna: sinyal frékuénsi low dina 30 Hz.
lengkah 2: decode sinyal fase variabel. Sakumaha didadarkeun di luhur, lokasina dina frékuénsi 9.96 KHz, urang kedah ngalih kana frékuénsi enol sareng tuang kana demodulator FM.
Grafik Radio GNU:
Éta éta, masalah direngsekeun. Kami ningali dua sinyal, bédana fase anu nunjukkeun sudut tina panarima ka lantera VOR:
Sinyalna rada ribut, sareng saringan tambahan tiasa diperyogikeun pikeun tungtungna ngitung bédana fase, tapi kuring ngarepkeun prinsipna jelas. Pikeun maranéhanana anu geus poho kumaha bédana fase ditangtukeun, gambar ti :
Untungna, anjeun teu kudu ngalakukeun sagala ieu sacara manual: geus aya dina Python, decoding sinyal VOR tina file WAV. Sabenerna, pangajianna mere ilham kuring pikeun diajar topik ieu.
Anu kabetot tiasa ngajalankeun program dina konsol sareng kéngingkeun sudut anu réngsé dina derajat tina file anu parantos dirékam:
Penggemar penerbangan malah tiasa ngadamel panarima portabel sorangan nganggo RTL-SDR sareng Raspberry Pi. Ku jalan kitu, dina pesawat "nyata" indikator ieu kasampak kawas kieu:
Gambar ©
kacindekan
Sinyal sapertos "ti abad ka tukang" pasti pikaresepeun pikeun analisa. Anu mimiti, aranjeunna cukup saderhana, DRM modern atanapi, khususna, GSM, éta henteu deui tiasa dikodekeun "dina ramo anjeun". Aranjeunna kabuka pikeun ditampa sareng teu gaduh konci atanapi kriptografi. Bréh, meureun dina mangsa nu bakal datang maranéhanana baris jadi sajarah jeung diganti ku navigasi satelit sarta sistem digital leuwih modern. Katilu, ngulik standar sapertos kitu ngamungkinkeun anjeun pikeun diajar rinci téknis sareng sajarah anu pikaresepeun ngeunaan kumaha masalah direngsekeun nganggo sirkuit sareng unsur dasar anu sanés dina abad ka tukang. Janten pamilik panarima tiasa disarankan pikeun nampi sinyal sapertos kitu nalika aranjeunna masih damel.
Sakumaha biasa, bagja percobaan dulur.
sumber: www.habr.com