Привет, Хабр.
В первой части статьи об этом что слышно в эфире говорилось о станциях технического обслуживания на длинных и коротких волнах.
Отдельно стоит поговорить о любительских радиостанциях.
Во-первых, это тоже интересно, а во-вторых, любой желающий может присоединиться к этому процессу, как принимающему, так и передающему.
Как и в первых частях, упор будет сделан на «цифру» и на то, как работает обработка сигналов.
Мы также будем использовать голландский онлайн-приемник для приема и декодирования сигналов.
вебсдр и программа MultiPSK. Для тех, кому интересно, как это работает, продолжение под катом.
После того, как более 100 лет назад стало известно, что на коротких волнах можно общаться со всем миром с помощью передатчика буквально из двух ламп, процессом заинтересовались не только корпорации, но и энтузиасты.
В те годы это выглядело так как это , ну, радиолюбительство до сих пор остается довольно интересным техническим хобби.
Попробуем разобраться, какие виды связи доступны современным радиолюбителям.
Диапазоны частот
Радиоэфир очень активно используется служебными и радиовещательными станциями, поэтому радиолюбителям выделяются определенные диапазоны частот, чтобы они не мешали другим.Этих диапазонов довольно много, от сверхдлинных волн на 137 КГц до СВЧ на 1,3, 2,4, 5,6 или 10 ГГц (подробнее можно посмотреть здесь).
Здесь ).
В общем, каждый может выбирать в зависимости от интересов и технической оснащенности.
С точки зрения удобства приема наиболее доступны частоты с длинами волн 80-20м:
- Диапазон 3,5 МГц (80 м): 3500–3800 кГц.
- Диапазон 7 МГц (40 м): 7000-7200 кГц.
- Диапазон 10 МГц (30 м): 10100–10140 кГц.
- Диапазон 14 МГц (20 м): 14000–14350 кГц.
Теперь, когда все готово, посмотрим, что там можно принять.
Голосовая связь и азбука Морзе
Если посмотреть весь любительский радиодиапазон через вебсдр, то легко можно увидеть сигналы азбуки Морзе.
Он практически уже не остается в строю радиосвязи, но некоторые радиолюбители его активно используют. 
Раньше, чтобы получить позывной, нужно было даже сдать экзамен по приему сигналов Морзе, теперь это, похоже, осталось только для первой, высшей, категории (отличаются они в основном только максимально допустимой мощностью).
Мы будем декодировать сигналы CW с помощью CW Skimmer и Virtual Audio Card. 
Радиолюбители для уменьшения длины сообщения используют сокращенный код ( Q-код ), в частности, строка CQ DE DF7FF означает общий вызов всех станций от радиолюбителя DF7FF. Каждый радиолюбитель имеет свой позывной, префикс которого формируется из код страны , это довольно удобно, т.к.
сразу понятно откуда вещает станция.
В нашем случае позывной DF7FF принадлежит радиолюбителю из Германии.
Что касается голосовой связи, то с ней нет никаких сложностей; желающие могут послушать самостоятельно на websdr. Когда-то во времена СССР не все радиолюбители имели право вести радиосвязь с иностранцами; сейчас таких ограничений нет, а дальность и качество связи зависит только от качества антенн, оборудования и терпения оператора.
Кому интересно, подробнее можно почитать на радиолюбительских сайтах и форумах (cqham, qrz), но мы перейдем к цифровым сигналам.
К сожалению, для многих радиолюбителей работа в цифровом формате — это просто подключение звуковой карты компьютера к программе-декодеру; мало кто вникает в тонкости того, как это работает. Еще меньше людей проводят собственные эксперименты с цифровой обработкой сигналов и различными видами связи.
Несмотря на это, за последние 10-15 лет появилось довольно много цифровых протоколов, некоторые из которых интересно рассмотреть.
РТТИ
Достаточно старый вид связи, использующий частотную модуляцию.Сам метод называется FSK (Frequency Shift Keying) и заключается в формировании битовой последовательности путем изменения частоты передачи.
Данные кодируются путем быстрого переключения между двумя частотами F0 и F1. Разница dF = F1 – F0 называется разносом частот и может быть равна, например, 85, 170 или 452 Гц.
Второй параметр — это скорость передачи, которая также может быть разной и составлять, например, 45, 50 или 75 бит в секунду.
Т.
к.
у нас две частоты, то нам нужно решить, какая будет «верхней», а какая «нижней», этот параметр обычно называют «инверсией».
Эти три значения (скорость, интервал и инверсия) полностью определяют параметры передачи RTTY. Эти настройки можно найти практически в любой программе декодирования, и, подобрав эти параметры даже «на глаз», можно декодировать большую часть этих сигналов.
Более подробно о телетайпе и сигналах этого типа написано в первая часть статьи.
ПСК31/63
Другой тип связи – фазовая модуляция.
Здесь меняется не частота, а фаза; на графике это выглядит примерно так: 
Битовое кодирование сигнала заключается в изменении фазы на 180 градусов, а сам сигнал фактически представляет собой чистую синусоидальную волну – это обеспечивает хорошую дальность передачи при минимальной передаваемой мощности.
Фазовый сдвиг сложно увидеть на скриншоте; это видно если увеличить и наложить один фрагмент на другой.
Само кодирование относительно простое – в BPSK31 сигналы передаются со скоростью 31,25 бод, изменение фазы кодируется «0», отсутствие изменения фазы кодируется «1».
Кодировку символов можно найти в Википедии.
Визуально на спектре сигнал BPSK виден как узкая линия, а на слух слышен как достаточно чистый тон (что в принципе так и есть).
Вы можете услышать сигналы BPSK, например, на частоте 7080 или 14070 МГц и декодировать их в MultiPSK. 
Интересно отметить, что и в BPSK, и в RTTY по «яркости» линии можно судить о силе сигнала и качестве приема — если какая-то часть сообщения пропадет, то останется «мусор».
в этом месте сообщения, но общий смысл сообщения часто остается таким же понятным.
Оператор может выбрать, на каком сигнале сосредоточиться, чтобы его декодировать.
Поиск новых и слабых сигналов от дальних корреспондентов сам по себе весьма интересен; также при общении (как видно на картинке выше) вы можете использовать произвольный текст и вести «живой» диалог.
Напротив, следующие протоколы гораздо более автоматизированы и практически не требуют вмешательства человека.
Хорошо это или плохо – вопрос философский, но точно можно сказать, что какая-то часть радиолюбительского духа в таких режимах определенно теряется.
ФТ8/ФТ4
Для декодирования следующих типов сигналов необходимо установить программу ВСДЖТ .Сигналы FT8 передается с использованием частотной модуляции 8 частот со сдвигом всего 6,25 Гц, так что сигнал занимает полосу пропускания всего 50 Гц.
Данные в FT8 передаются «пакетами» длительностью около 14 секунд, поэтому точная синхронизация времени компьютера весьма важна.
Прием практически полностью автоматизирован – программа расшифровывает позывной и мощность сигнала.
В новой версии протокола FT4 , появившийся недавно на днях, длительность пакета уменьшена до 5 с, используется 4-тональная модуляция при скорости передачи 23 бод. Занимаемая полоса пропускания сигнала составляет примерно 90 Гц.
ВСПР
WSPR — это протокол, специально разработанный для приема и передачи слабых сигналов.Это сигнал, передаваемый со скоростью всего 1,4648 бод (да, чуть больше 1 бита в секунду).
При передаче используется частотная модуляция (4-FSK) с разносом частот 1,4648 Гц, поэтому полоса пропускания сигнала составляет всего 6 Гц.
Передаваемый пакет данных имеет размер 50 бит, к нему также добавляются биты коррекции ошибок (нерекурсивный сверточный код, длина ограничения K=32, скорость=1/2), в результате чего общий размер пакета составляет 162 бита.
Эти 162бит передаются примерно за 2 минуты (кто-то еще будет жаловаться на медленный интернет? :).
Все это позволяет передавать данные практически ниже уровня шума, с практически фантастическими результатами – например, сигнал мощностью 100 мВт с ножки микропроцессора, с помощью комнатной рамочной антенны можно было передать сигнал на расстояние более 1000 км.
WSPR работает полностью автоматически и не требует участия оператора.
Достаточно оставить программу работающей, и через некоторое время вы сможете увидеть журнал работы.
Данные также можно отправить на сайт. wsprnet.org , что удобно для оценки передачи или качества антенны - можно передать сигнал и сразу посмотреть онлайн, где он был принят. Программу также удобно использовать для тестирования приемных антенн – можно оставить приемник, например, на сутки, и посмотреть, сколько сигналов было принято, их мощность и направление.
Кстати, присоединиться к приему WSPR может любой желающий, даже без радиолюбительского позывного (он для приема не требуется) — достаточно лишь приемника и программы WSPR, и все это может работать даже автономно на Raspberry Pi (разумеется , вам нужен настоящий получатель, чтобы отправлять данные от других онлайн - получатели не имеют смысла).
Система интересна как с научной точки зрения, так и для экспериментов с аппаратурой и антеннами.
К сожалению, как видно из картинки ниже, по плотности приемных станций Россия находится недалеко от Судана, Египта или Нигерии, поэтому новые участники всегда полезны - можно быть первым, причем с одним приемником.
можно «покрыть» территорию в тысячу км.
Очень интересной и достаточно сложной является передача WSPR на частотах выше 1 ГГц — здесь критична стабильность частоты приёмника и передатчика.
На этом я закончу обзор, хотя, конечно, перечислено не все, а только самое популярное.
Существует множество других стандартов, как цифровых, так и аналоговых.
Оливия , Хеллшрайбер , ССТВ , JT65 и т. д.
Заключение
Если кто-то тоже захотел попробовать свои силы, то это не так уж и сложно.Для приема сигналов можно использовать как классический (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X и др.
), так и SDR-приемник (SDRPlay RSP2, SDR Elad).
Далее просто установите программы как показано выше и сможете изучать радио самостоятельно.
Цена вопроса $100-200 в зависимости от модели ресивера.
Также можно воспользоваться онлайн-приемниками и вообще ничего не покупать, хотя это все равно не так интересно.
Тем, кто хочет еще и передавать, придется приобрести трансивер с антенной и получить лицензию радиолюбителя.
Цена трансивера примерно равна цене айфона, поэтому при желании он вполне доступен.
Вам также нужно будет сдать несложный экзамен, и примерно через месяц вы сможете полноценно работать в эфире.
Конечно, это непросто – придется изучить типы антенн, придумать способ установки, разобраться в частотах и видах излучения.
Хотя слово «придется», наверное, здесь неуместно, потому что на то это и хобби, то, что делается для развлечения, а не по принуждению.
Кстати, опробовать цифровую связь может любой желающий прямо сейчас.
Для этого достаточно установить программу MultiPSK, и вы сможете напрямую общаться «по воздуху» через звуковую карту и микрофон с одного компьютера на другой, используя любой интересующий вид связи.
Всем удачных экспериментов.
Возможно, кто-то из читателей создаст новый цифровой вид общения, и я с удовольствием включу его обзор в этот текст ;) Теги: #Научно-популярная #Инженерные системы #вестники #Развитие систем связи #стандарты связи #любительское радио #ПСК #любительское радио #rtty
-
Избегайте Этих 5 Ошибок На Веб-Сайте!
19 Oct, 24 -
Brainfuck-Компьютер
19 Oct, 24
