嘿哈布爾！
目前，沒有太多的通訊標準，一方面是好奇又有趣，另一方面，它們的描述也不需要500頁的PDF格式。 空中導航中使用的 VHF 全向無線電信標 (VOR) 訊號就是一種易於解碼的訊號。
VOR 信標 (c) wikimedia.org
首先向讀者提出一個問題：如何產生訊號以便使用全向接收天線來確定方向？ 答案就在削減之下。
一般信息
系統 VOR（VOR）自 50 年代以來一直用於空中導航，由相對短距離的無線電信標（100-200 公里）組成，在 108-117 MHz 的 VHF 頻率範圍內運行。 現在，在千兆赫茲時代，與此類頻率相關的「甚高頻」這個名稱聽起來很有趣，而且本身就說明了 年齡 這個標準，但順便說一句，信標仍然有效 ，工作在中波範圍400-900 kHz。
在飛機上放置定向天線在結構上並不方便，因此出現瞭如何在訊號本身中編碼有關信標方向的資訊的問題。 「在手指上」的操作原理可以解釋如下。 讓我們想像一下，我們有一個普通的信標，它發出一束窄綠光，其燈每分鐘旋轉 1 次。 顯然，我們每分鐘都會看到一次閃光，但這樣的閃光並不能攜帶太多訊息。 讓我們在信標上新增第二個 無方向性 當燈塔光束「穿過」北方方向時，紅燈就會閃爍。 因為閃光的週期和信標的座標是已知的；透過計算紅色和綠色閃光之間的延遲，可以找出北方的方位角。 這很簡單。 仍然要做同樣的事情，但使用無線電。 這是透過改變階段來解決的。 使用兩個訊號進行傳輸：第一個訊號的相位是恆定的（參考），第二個訊號（變數）的相位根據輻射方向以複雜的方式變化 - 每個角度都有自己的相移。 因此，每個接收器將接收具有其「自己的」相移的訊號，該相移與信標的方位角成正比。 「空間調製」技術是使用特殊的天線（Alford Loop，請參閱 KDPV）和特殊的、相當棘手的調製來實現的。 這其實是本文的主題。
讓我們想像一下，我們有一個普通的傳統信標，自 50 年代以來一直在運行，並以莫爾斯電碼的普通 AM 調製方式傳輸訊號。 也許，很久以前，導航員實際上是透過耳機收聽這些訊號，並用尺和指南針在地圖上標記方向。 我們希望為訊號添加新功能，但不會「破壞」與舊功能的兼容性。 這個主題很熟悉，沒什麼新鮮的......它是這樣做的 - 低頻 30 Hz 音調被添加到 AM 信號中，執行參考相位信號的功能，以及按頻率編碼的高頻分量調製頻率為9.96 KHz，傳輸可變相位訊號。 透過選擇兩個訊號並比較相位，我們獲得所需的 0 至 360 度角度，即所需的方位角。 同時，所有這些都不會幹擾「以通常的方式」收聽信標，並且仍然與較舊的 AM 接收器相容。
讓我們從理論轉向實踐。 讓我們啟動 SDR 接收器，選擇 AM 調變和 12 KHz 頻寬。 VOR 信標頻率可以在網路上輕鬆找到。 在頻譜上，訊號如下所示：
在這種情況下，信標訊號以 113.950 MHz 的頻率發送。 在中心，您可以看到易於識別的調幅線和莫爾斯電碼訊號（.- - ...這意味著AMS，阿姆斯特丹，史基浦機場）。 在距離載波約 9.6 KHz 處，可以看到兩個峰值，傳輸第二個訊號。
讓我們以 WAV 格式（不是 MP3——有損壓縮會「殺死」訊號的整個結構）記錄訊號，並在 GNU Radio 中開啟它。
解碼
步驟1。 讓我們打開包含記錄訊號的檔案並對其應用低通濾波器以獲得第一個參考訊號。 GNU Radio 圖如圖所示。
結果：30 Hz 的低頻訊號。
步驟2：解碼可變相位訊號。 如上所述，它位於 9.96 KHz 的頻率，我們需要將其移至零頻率並將其饋送到 FM 解調器。
GNU 無線電圖：
就這樣，問題解決了。 我們看到兩個訊號，其相位差表示從接收器到 VOR 信標的角度：
訊號雜訊很大，可能需要額外的濾波才能最終計算相位差，但我希望原理很清楚。 對於那些忘記如何確定相位差的人，可以看一張圖片 :
幸運的是，您不必手動完成所有這些操作：已經有 在 Python 中，從 WAV 檔案解碼 VOR 訊號。 事實上，他的研究啟發了我研究這個主題。
有興趣的人可以在控制台中運行該程序，並從已記錄的文件中獲取最終的角度（以度為單位）：
航空迷甚至可以使用 RTL-SDR 和 Raspberry Pi 製作自己的便攜式接收器。 順便說一句，在“真實”平面上，該指標看起來像這樣：
圖片©
結論
這些「來自上個世紀」的訊號對於分析來說絕對是有趣的。 首先，它們非常簡單，現代 DRM，或特別是 GSM，不再可能「在手指上」解碼。 它們是開放接受的，沒有密鑰或加密技術。 其次，也許在未來它們將成為歷史，並被衛星導航和更現代的數位系統所取代。 第三，研究這些標準可以讓您了解有趣的技術和歷史細節，並了解如何使用上世紀的其他電路和元件庫解決問題。 因此，建議接收器所有者在仍在工作時接收此類訊號。
和往常一樣，祝大家實驗愉快。
來源： www.habr.com