Hallo Habr.
Im ersten Teil des Artikels über das, was
in der Luft zu hören ist, wurde über Tankstellen auf langen und kurzen Wellen berichtet. Wir sollten auch über Amateurfunkstationen sprechen. Erstens ist es auch interessant, und zweitens kann sich jeder diesem Prozess anschließen, sowohl beim Empfang als auch beim Senden.
Wie in den ersten Teilen wird der Schwerpunkt auf der „Nummer“ und der Anordnung der Signalverarbeitung liegen. Wir werden auch den niederländischen Online-Empfänger
websdr und das MultiPSK-Programm verwenden, um Signale zu empfangen und zu decodieren.
Für diejenigen, die daran interessiert sind, wie dies funktioniert, weiter unter dem Schnitt.
Nachdem vor mehr als 100 Jahren bekannt wurde, dass es möglich ist, mit einem Zwei-Lampen-Sender auf kurzen Wellen mit der ganzen Welt zu kommunizieren, interessierten sich nicht nur Unternehmen, sondern auch Enthusiasten für den Prozess. In jenen Jahren sah es ungefähr so aus, und bis jetzt bleibt Amateurfunk ein interessantes technisches Hobby. Welche Arten von Verbindungen für moderne Schinken verfügbar sind, versuchen wir herauszufinden.
Frequenzbereiche
Radio wird von Dienst- und Rundfunkstationen sehr aktiv genutzt, daher werden Funkamateuren bestimmte Frequenzbereiche zugewiesen, damit sie andere nicht stören. Es gibt viele dieser Bereiche, von superlangen Wellen bei 137 kHz bis zu Mikrowellen bei 1,3, 2,4, 5,6 oder 10 GHz (weitere Details finden Sie
hier ). Im Allgemeinen kann jeder wählen, abhängig von seinen Interessen und seiner technischen Ausstattung.
Unter dem Gesichtspunkt des einfachen Empfangs sind Frequenzen mit Wellenlängen von 80 bis 20 m am günstigsten:
- Reichweite 3,5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
- Reichweite 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
- Reichweite 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
- Reichweite 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
Sie können sie über den oben genannten
Online-Empfänger oder über Ihren persönlichen
Empfänger einstellen , wenn dieser im Seitenbandmodus (LSB, USB, SSB) empfangen werden kann.
Nun, da alles fertig ist, wollen wir sehen, was dort akzeptiert werden kann.
Sprach- und Morsecode
Wenn Sie im gesamten Amateurfunkbereich durch websdr schauen, sind Morsecodesignale leicht zu erkennen. In der offiziellen Funkkommunikation ist sie fast nicht geblieben, aber einige Amateurfunkbegeisterte nutzen sie ziemlich aktiv.
Früher mussten Sie, um das Rufzeichen zu erhalten, sogar eine Prüfung zum Empfang von Morse-Signalen bestehen. Jetzt scheint dies nur für die erste, höchste Kategorie übrig zu bleiben (sie unterscheiden sich hauptsächlich nur in der maximal zulässigen Leistung). Wir werden CW-Signale mit CW Skimmer und Virtual Audio Card dekodieren.
Um die Nachrichtenlänge zu verringern, verwenden Amateurfunker einen verkürzten Code (
Q-Code ), insbesondere bedeutet die Leitung CQ DE DF7FF einen allgemeinen Anruf an alle Sender vom Funkamateur DF7FF. Jeder Funkamateur hat sein eigenes Rufzeichen, dessen Präfix aus
der Landesvorwahl generiert wird. Dies ist seitdem sehr praktisch Es ist sofort klar, woher der Sender sendet. In unserem Fall gehört das Rufzeichen DF7FF zu einem Amateurfunk aus Deutschland.
Bei der Sprachkommunikation gibt es keine Schwierigkeiten, jeder kann auf webdr alleine zuhören. Irgendwann in den Tagen der UdSSR hatten nicht alle Funkamateure das Recht, Funkkommunikation mit Ausländern zu führen, jetzt gibt es keine derartigen Einschränkungen, und die Reichweite und Qualität der Kommunikation hängt nur von der Qualität der Antennen, der Ausrüstung und der Geduld des Betreibers ab. Für diejenigen, die interessiert sind, können Sie mehr auf Amateurfunk-Sites und Foren (cqham, qrz) lesen, aber wir werden auf digitale Signale übergehen.
Leider ist für viele Amateurfunkbegeisterte der „digitale“ Betrieb einfach eine Kombination der Soundkarte eines Computers mit einem Decoderprogramm. Nur wenige Menschen beschäftigen sich mit den Feinheiten, wie dies funktioniert. Noch weniger führen eigene Experimente mit digitaler Signalverarbeitung und verschiedenen Kommunikationsarten durch. Trotzdem sind in den letzten 10 bis 15 Jahren viele digitale Protokolle erschienen, von denen einige interessant zu betrachten sind.
RTTY
Eine ziemlich alte Form der Kommunikation mit Frequenzmodulation. Das Verfahren selbst heißt FSK (Frequency Shift Keying) und besteht in der Bildung einer Bitfolge durch Ändern der Übertragungsfrequenz.
Daten werden durch schnelles Umschalten zwischen den beiden Frequenzen F0 und F1 codiert. Die Differenz dF = F1 - F0 wird als Frequenzabstand bezeichnet und kann beispielsweise 85, 170 oder 452 Hz betragen. Der zweite Parameter ist die Übertragungsgeschwindigkeit, die ebenfalls unterschiedlich sein kann und beispielsweise 45, 50 oder 75 Bit pro Sekunde betragen kann. Weil Da wir zwei Frequenzen haben, müssen wir entscheiden, welche "obere", welche "untere" sein wird. Dieser Parameter wird normalerweise als "Inversion" bezeichnet. Diese drei Werte (Geschwindigkeit, Abstand und Inversion) bestimmen die Parameter der RTTY-Übertragung vollständig. In fast jedem Decodierungsprogramm finden Sie diese Einstellungen, und selbst wenn Sie diese Parameter „per Auge“ auswählen, können Sie die meisten dieser Signale decodieren.
Weitere Details zu Teletyp und Signalen dieses Typs wurden im
ersten Teil des Artikels geschrieben.
PSK31 / 63
Eine andere Art der Kommunikation ist die Phasenmodulation, die
Phasenumtastung . Hier ändert sich nicht die Frequenz, sondern die Phase. In der Grafik sieht es ungefähr so aus:
Die Bitcodierung des Signals besteht darin, die Phase um 180 Grad zu ändern, und das Signal selbst ist eigentlich ein reiner Sinus - dies bietet einen guten Übertragungsbereich bei minimaler Sendeleistung. Es ist schwierig, die Phasenverschiebung im Screenshot zu erkennen. Sie kann festgestellt werden, wenn Sie ein Fragment vergrößern und einem anderen überlagern.
Die Codierung selbst ist relativ einfach - in BPSK31 werden die Signale mit einer Rate von 31,25 Baud übertragen, die Phasenänderung codiert "0", das Fehlen der Phasenänderung "1". Die Zeichenkodierung kann auf Wikipedia eingesehen werden.
Visuell im Spektrum ist das BPSK-Signal als schmale Linie sichtbar und wird vom Ohr als ziemlich reiner Ton gehört (was es im Grunde ist). Sie können BPSK-Signale beispielsweise bei 7080 oder 14070 MHz hören und in MultiPSK decodieren.
Es ist interessant festzustellen, dass Sie sowohl in BPSK als auch in RTTY die Signalstärke und die Empfangsqualität anhand der „Helligkeit“ der Leitung beurteilen können. Wenn ein Teil der Nachricht verschwindet, befindet sich an dieser Stelle der Nachricht „Müll“, aber die allgemeine Bedeutung der Nachricht bleibt häufig gleich verständlich. Der Bediener kann selbst auswählen, welches Signal zum Decodieren verwendet werden soll. Die Suche nach neuen und schwachen Signalen von entfernten Korrespondenten ist an sich schon sehr interessant. Außerdem können Sie bei der Kommunikation (wie Sie im obigen Bild sehen können) beliebigen Text verwenden und einen „Live“ -Dialog führen. Im Gegensatz dazu sind die folgenden Protokolle viel automatisierter und erfordern nur wenig menschliches Eingreifen. Ob gut oder schlecht, die Frage ist philosophisch, aber es kann definitiv gesagt werden, dass ein Teil des Amateurfunkgeistes in solchen Modi definitiv verloren geht.
FT8 / FT4
Um den nächsten Signaltyp zu dekodieren, müssen Sie das
WSJT- Programm installieren.
FT8- Signale werden unter Verwendung einer Frequenzmodulation von 8 Frequenzen mit einer Verschiebung von nur 6,25 Hz übertragen, so dass das Signal ein Band von nur 50 Hz einnimmt. Daten in FT8 werden in "Paketen" mit einer Dauer von ungefähr 14 Sekunden übertragen, so dass die genaue Synchronisation der Computerzeit sehr relevant ist. Der Empfang ist fast vollständig automatisiert - das Programm dekodiert das Rufzeichen und die Signalstärke.
In der neuen Version des
FT4- Protokolls, die vor kurzem erschien, wurde die Paketdauer auf 5 s reduziert, und die 4-Ton-Modulation wird mit einer Baudrate verwendet. Die Signalbandbreite beträgt ca. 90Hz.
Wspr
WSPR ist ein Protokoll, das speziell zum Empfangen und Senden schwacher Signale entwickelt wurde. Dies ist ein Signal, das mit einer Geschwindigkeit von nur 1,4648 Baud übertragen wird (ja, nur etwas mehr als 1 Bit pro Sekunde). Für die Übertragung wird die Frequenzmodulation (4-FSK) mit einem Frequenzabstand von 1,4648 Hz verwendet, so dass die Signalbandbreite nur 6 Hz beträgt. Das übertragene Datenpaket hat eine Größe von 50 Bit, Fehlerkorrekturbits (nicht rekursiver Faltungscode, Beschränkungslänge K = 32, Rate = 1/2) werden ebenfalls hinzugefügt, wodurch die Gesamtpaketgröße 162 Bit beträgt. Diese 162 Bits werden in ca. 2 Minuten übertragen (wird sich jemand anderes über das langsame Internet beschweren? :).
All dies ermöglicht es Ihnen, Daten zu übertragen, die praktisch unter dem Rauschpegel liegen, mit fast fantastischen Ergebnissen. Wenn beispielsweise ein 100-mW-Signal vom Mikroprozessor mit einer Raumschleifenantenne verwendet wird, konnte pro 1000 km ein Signal übertragen werden.
WSPR arbeitet vollautomatisch und erfordert keinen Bedienereingriff. Es reicht aus, das Programm arbeiten zu lassen, und nach einiger Zeit können Sie das Arbeitsprotokoll sehen. Daten können auch an
wsprnet.org gesendet werden.
Dies ist praktisch, um die Übertragung oder Qualität der Antenne zu beurteilen. Sie können das Signal senden und dann online sehen, wo es empfangen wurde. Es ist auch praktisch, das Programm zum Testen von Empfangsantennen zu verwenden. Sie können den Empfänger beispielsweise einen Tag lang verlassen und sehen, wie viele Signale empfangen wurden, welche Leistung und Richtung sie haben.
Übrigens kann jeder am WSPR-Empfang teilnehmen, auch ohne ein Amateur-Rufzeichen (es ist nicht erforderlich zu empfangen) - ein Empfänger und ein WSPR-Programm reichen aus, und all dies kann sogar autonom auf dem Raspberry Pi funktionieren (natürlich benötigen Sie einen echten Empfänger, um Daten von Fremden online zu senden -Empfänger machen keinen Sinn). Das System ist sowohl aus wissenschaftlicher Sicht als auch für Experimente mit Geräten und Antennen interessant. Wie aus dem Bild unten ersichtlich, ist Russland in Bezug auf die Dichte der Empfangsstationen leider nicht weit vom Sudan, Ägypten oder Nigeria entfernt, sodass neue Teilnehmer immer nützlich sind - es besteht die Möglichkeit, die ersten zu sein, und Sie können ein Gebiet von tausend Kilometern mit einem Empfänger „abdecken“.
Sehr interessant und ziemlich kompliziert ist die Übertragung von WSPR bei Frequenzen über 1 GHz - die Stabilität der Frequenz von Empfänger und Sender ist hier entscheidend.
Hiermit werde ich die Rezension beenden, obwohl natürlich nicht alle aufgelistet sind, sondern nur die beliebtesten. Es gibt viele andere digitale und analoge Standards -
Olivia ,
Hellschriber ,
SSTV ,
JT65 usw.
Fazit
Wenn jemand auch versuchen wollte, dann ist das nicht so schwierig. Zum Empfangen von Signalen können Sie entweder den Klassiker (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X usw.) oder den SDR-Empfänger (SDRPlay RSP2, SDR Elad) verwenden. Außerdem reicht es aus, die Programme wie oben gezeigt zu installieren, und Sie können die Radiosendung selbst studieren. Der Ausgabepreis beträgt je nach Modell des Empfängers 100-200 USD. Sie können auch Online-Empfänger verwenden und überhaupt nichts kaufen, obwohl es immer noch nicht so interessant ist.
Für diejenigen, die auch an der Übertragung arbeiten möchten, müssen sie einen Transceiver mit Antenne kaufen und eine Amateurfunklizenz ausstellen. Der Preis des Transceivers entspricht in etwa dem Preis eines iPhones. Auf Wunsch ist er also recht erschwinglich. Sie müssen auch eine einfache Prüfung bestehen und können nach etwa einem Monat vollständig in der Luft arbeiten. Dies ist natürlich nicht einfach - Sie müssen die Antennentypen untersuchen, eine Installationsmethode finden, mit den Frequenzen und Strahlungsarten umgehen. Obwohl das Wort "wird haben" hier wahrscheinlich unangemessen ist, weil es ein Hobby ist, das aus Gründen des Interesses und nicht unter Zwang gemacht wird.
Übrigens kann jetzt jeder die digitale Kommunikation ausprobieren. Zu diesem Zweck reicht es aus, das MultiPSK-Programm zu installieren. Über eine Soundkarte und ein Mikrofon können Sie mit jeder Art von Kommunikation direkt über Funk von einem Computer zum anderen kommunizieren.
Alle erfolgreichen Experimente. Vielleicht schafft einer der Leser eine neue digitale Form der Kommunikation, und ich werde seine Rezension gerne in diesen Text aufnehmen;)