Hej Habr.
I första delen av artikeln om det det berättades om bensinstationer på långa och korta vågor. Separat är det värt att prata om amatörradiostationer. För det första är detta också intressant, och för det andra kan vem som helst gå med i denna process, både mottagning och sändning.
Liksom i de första delarna kommer tyngdpunkten att ligga på ”digitalt” och hur signalbehandling fungerar. Vi kommer också att använda en holländsk onlinemottagare för att ta emot och avkoda signaler och MultiPSK-programmet.
För den som är intresserad av hur det fungerar är fortsättningen under klippet.
Efter att det blev känt för mer än 100 år sedan att det var möjligt att kommunicera med hela världen på korta vågor med hjälp av en sändare av bokstavligen två lampor, blev inte bara företag, utan även entusiaster intresserade av processen. På de åren såg det ut så här , ja, skinkradio är fortfarande en ganska intressant teknisk hobby. Låt oss försöka ta reda på vilka typer av kommunikation som är tillgängliga för moderna radioamatörer.
Frekvensband
Radiovågorna används mycket aktivt av service- och sändningsstationer, så radioamatörer tilldelas vissa frekvensområden så att de inte stör andra. Det finns ganska många av dessa intervall, från ultralånga vågor vid 137 KHz till mikrovågor på 1.3, 2.4, 5.6 eller 10 GHz (du kan se mer information ). I allmänhet kan alla välja, beroende på intressen och teknisk utrustning.
Med tanke på enkel mottagning är de mest tillgängliga frekvenserna med våglängder på 80-20m:
- 3,5 MHz räckvidd (80 m): 3500-3800 kHz.
- 7 MHz räckvidd (40 m): 7000-7200 kHz.
- 10 MHz räckvidd (30 m): 10100-10140 kHz.
- 14 MHz räckvidd (20 m): 14000-14350 kHz.
Du kan ställa in dem med hjälp av ovanstående , och från din personliga, om den kan ta emot i sidbandsläge (LSB, USB, SSB).
Nu när allt är klart, låt oss se vad som kan accepteras där.
Röstkommunikation och morsekod
Om du tittar på hela amatörradiobandet genom websdr kan du enkelt se morsekodsignaler. Det finns praktiskt taget inte längre kvar i radiokommunikation, men vissa radioentusiaster använder det aktivt.
Tidigare, för att få en anropssignal, var du till och med tvungen att klara ett prov för att ta emot morsesignaler, nu verkar detta bara vara kvar för den första, högsta kategorin (de skiljer sig huvudsakligen, bara i den maximalt tillåtna effekten). Vi kommer att avkoda CW-signaler med CW Skimmer och Virtual Audio Card.
Radioamatörer, för att minska längden på meddelandet, använd en förkortad kod (), i synnerhet betyder linjen CQ DE DF7FF ett allmänt anrop till alla stationer från radioamatören DF7FF. Varje radioamatör har sin egen anropssignal, vars prefix är bildat av , detta är ganska bekvämt eftersom Det är direkt klart varifrån stationen sänder. I vårt fall tillhör anropssignalen DF7FF en radioamatör från Tyskland.
När det gäller röstkommunikation finns det inga svårigheter med det, de som vill kan lyssna på egen hand på websdr. En gång i tiden under Sovjetunionen hade inte alla radioamatörer rätt att bedriva radiokommunikation med utlänningar; nu finns det inga sådana begränsningar, och kommunikationens räckvidd och kvalitet beror bara på kvaliteten på antennerna, utrustningen och tålamodet hos operatör. För den som är intresserad kan du läsa mer på amatörradiosajter och forum (cqham, qrz), men vi går vidare till digitala signaler.
Tyvärr, för många radioamatörer, är att arbeta digitalt helt enkelt att ansluta ett datorljudkort till ett avkodningsprogram; få människor fördjupar sig i hur det fungerar. Ännu färre gör egna experiment med digital signalbehandling och olika typer av kommunikationer. Trots detta har det dykt upp en hel del digitala protokoll under de senaste 10-15 åren, av vilka några är intressanta att överväga.
RTTY
En ganska gammal typ av kommunikation som använder sig av frekvensmodulering. Själva metoden kallas FSK (Frequency Shift Keying) och består i att bilda en bitsekvens genom att ändra sändningsfrekvensen.
Data kodas genom att snabbt växla mellan två frekvenser F0 och F1. Skillnaden dF = F1 - F0 kallas frekvensavstånd, och kan vara lika med till exempel 85, 170 eller 452 Hz. Den andra parametern är överföringshastigheten, som också kan vara annorlunda och vara till exempel 45, 50 eller 75 bitar per sekund. Därför att Vi har två frekvenser, sedan måste vi bestämma vilken som ska vara "övre" och vilken som kommer att vara "lägre", denna parameter kallas vanligtvis "inversion". Dessa tre värden (hastighet, avstånd och inversion) bestämmer helt parametrarna för RTTY-överföring. Du kan hitta dessa inställningar i nästan alla avkodningsprogram, och genom att välja dessa parametrar även "med ögat", kan du avkoda de flesta av dessa signaler.
En gång i tiden var RTTY-kommunikation mer populär, men nu, när jag gick till websdr, hörde jag inte en enda signal, så det är svårt att ge ett exempel på avkodning. De som vill kan lyssna på egen hand på 7.045 eller 14.080 MHz; mer information om teletypen finns i artikeln.
PSK31/63
En annan typ av kommunikation är fasmodulering, . Det är inte frekvensen som ändras här, utan fasen; på grafen ser det ut ungefär så här:
Bitkodning av signalen består av att fasen ändras med 180 grader, och själva signalen är egentligen en ren sinusvåg – detta ger ett bra överföringsområde med minimal sändningseffekt. Fasförskjutningen är svår att se på skärmdumpen, den kan ses om du förstorar och lägger ett fragment på ett annat.
Själva kodningen är relativt enkel - i BPSK31 sänds signaler med en hastighet av 31.25 baud, en fasändring kodas "0", ingen fasändring kodas "1". Teckenkodning finns på Wikipedia.
Visuellt på spektrumet är BPSK-signalen synlig som en smal linje, och hörbart hörs den som en ganska ren ton (vilket den i princip är). Du kan höra BPSK-signaler, till exempel på 7080 eller 14070 MHz, och du kan avkoda dem i MultiPSK.
Det är intressant att notera att i både BPSK och RTTY kan linjens "ljusstyrka" användas för att bedöma signalstyrkan och mottagningskvaliteten - om någon del av meddelandet försvinner, kommer det att finnas "skräp" på denna plats av meddelandet, men den övergripande innebörden av meddelandet förblir ofta densamma förståelig. Operatören kan välja vilken signal som ska fokuseras på för att avkoda den. Sökandet efter nya och svaga signaler från avlägsna korrespondenter är ganska intressant i sig, även när du kommunicerar (som du kan se på bilden ovan), kan du använda fritext och föra en "live" dialog. Däremot är följande protokoll mycket mer automatiserade och kräver lite eller ingen mänsklig inblandning. Huruvida detta är bra eller dåligt är en filosofisk fråga, men vi kan definitivt säga att en del av skinkradioandan definitivt går förlorad i sådana lägen.
FT8/FT4
För att avkoda följande typ av signaler måste du installera programmet . Signaler sänds med frekvensmodulering av 8 frekvenser med en förskjutning på endast 6.25 Hz, så att signalen upptar en bandbredd på endast 50 Hz. Data i FT8 överförs i "paket" som varar cirka 14 sekunder, så noggrann synkronisering av datorns tid är ganska viktig. Mottagningen är nästan helt automatiserad - programmet avkodar anropssignalen och signalstyrkan.
I den nya versionen av protokollet , som dök upp nyligen häromdagen, reduceras paketets varaktighet till 5s, 4-tonsmodulering används vid en överföringshastighet på 23 baud. Den upptagna signalbandbredden är cirka 90Hz.
WSPR
WSPR är ett protokoll speciellt utformat för att ta emot och sända svaga signaler. Detta är en signal som sänds med en hastighet av endast 1.4648 baud (ja, drygt 1 bit per sekund). Sändning använder frekvensmodulering (4-FSK) med ett frekvensavstånd på 1.4648Hz, så signalbandbredden är endast 6Hz. Det överförda datapaketet har en storlek på 50 bitar, felkorrigeringsbitar läggs också till det (icke-rekursiv faltningskod, begränsningslängd K=32, hastighet=1/2), vilket resulterar i en total paketstorlek på 162 bitar. Dessa 162bitar överförs på cirka 2 minuter (någon annan kommer att klaga på det långsamma Internet? :).
Allt detta gör att du kan överföra data praktiskt taget under brusnivån, med nästan fantastiska resultat - till exempel en 100 mW-signal från ett mikroprocessorben, med hjälp av en ramantenn inomhus var det möjligt att sända en signal över 1000 km.
WSPR fungerar helt automatiskt och kräver inget operatörsmedverkan. Det räcker med att lämna programmet igång, och efter en tid kan du se operationsloggen. Data kan också skickas till webbplatsen , vilket är bekvämt för att bedöma sändningen eller kvaliteten på en antenn - du kan sända en signal och omedelbart se online var den togs emot.
Förresten, vem som helst kan gå med i WSPR-mottagning, även utan en amatörradioanropssignal (det krävs inte för mottagning) - bara en mottagare och WSPR-programmet räcker, och allt detta kan till och med fungera autonomt på en Raspberry Pi (naturligtvis , du behöver en riktig mottagare för att skicka data från andra online - mottagare är ingen mening). Systemet är intressant både ur vetenskaplig synpunkt och för experiment med utrustning och antenner. Tyvärr, som framgår av bilden nedan, när det gäller tätheten av mottagningsstationer, ligger Ryssland inte långt från Sudan, Egypten eller Nigeria, så nya deltagare är alltid användbara - det är möjligt att vara den första, och med en mottagare du kan "täcka" ett område på tusen km.
Mycket intressant och ganska komplex är WSPR-överföring vid frekvenser över 1 GHz - frekvensstabilitet hos mottagaren och sändaren är avgörande här.
Det är här jag ska avsluta recensionen, även om naturligtvis inte allt är listat, bara det mest populära.
Slutsats
Om någon ville prova sig fram också, då är det inte så svårt. För att ta emot signaler kan du använda antingen en klassisk (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, etc.) eller en SDR-mottagare (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Därefter installerar du bara programmen enligt ovan, så kan du själv studera radion. Emissionspriset är $100-200 beroende på mottagarens modell. Du kan också använda online-mottagare och inte köpa något alls, även om detta fortfarande inte är så intressant.
För de som också vill sända måste de köpa en transceiver med antenn och skaffa en amatörradiolicens. Priset på transceivern är ungefär detsamma som priset på en iPhone, så det är ganska överkomligt om så önskas. Du måste också klara ett enkelt prov, och om ungefär en månad kommer du att kunna arbeta fullt ut i luften. Naturligtvis är detta inte lätt - du måste studera typerna av antenner, komma på en installationsmetod och förstå frekvenserna och typerna av strålning. Även om ordet "måste" förmodligen är olämpligt här, för det är därför det är en hobby, något som görs för skojs skull och inte under tvång.
Förresten, vem som helst kan prova digital kommunikation just nu. För att göra detta, installera bara MultiPSK-programmet, och du kan kommunicera direkt "over the air" genom ett ljudkort och mikrofon från en dator till en annan med vilken typ av kommunikation som helst.
Glada experiment alla. Kanske kommer någon av läsarna att skapa en ny digital typ av kommunikation, och jag tar gärna med dess recension i denna text 😉
Källa: will.com