Tutorial Radio yang Ditentukan Perangkat Lunak: Gambar Dari Stasiun Luar Angkasa Internasional dan Mendengarkan Ham dengan RTL-SDR

Radio adalah transmisi dan penerimaan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih panjang dari cahaya inframerah. Anda dimaafkan jika definisi itu tidak masuk akal, dan sampai beberapa tahun yang lalu, itu juga tidak perlu bagi saya. Teknologi radio mendukung hampir semua konektivitas nirkabel di sekitar kita: Bluetooth, WiFi, 3G, 4G, dan oven microwave Anda—semua ini beroperasi dengan prinsip radio. Teknologi ini berusia lebih dari seratus tahun, namun saya menyadari bahwa saya hanya tahu sedikit tentangnya.

Jadi, saya memutuskan untuk mulai belajar dan menjangkau asosiasi radio amatir nasional saya, Pakistan Amateur Radio Society (PARS), anggota International Amateur Radio Union (IARU), yang pada gilirannya mewakili radio amatir ke International Telecommunication Union ( ITU), badan PBB yang tugasnya mengoordinasikan operasi dan layanan telekomunikasi di seluruh dunia. PARS menjalankan beberapa repeater radio di seluruh negeri, dan salah satunya di Lahore, tempat saya tinggal.

Sementara radio pada dasarnya menggunakan teknologi yang sama sejak Guglielmo Marconi pertama kali melakukan eksperimennya pada tahun 1895, desain sirkuit yang lebih baik dan teknik pemrosesan sinyal telah memungkinkan kita untuk mentransmisikan jauh lebih banyak dan lebih jauh dari sebelumnya. Sekarang, seseorang dengan laptop dan peralatan senilai kurang dari $30 dapat menerima berbagai frekuensi radio, dan kami akan melakukan hal itu.

Dalam tutorial radio yang ditentukan perangkat lunak ini, saya akan menyiapkan perangkat radio yang ditentukan perangkat lunak (SDR) dan antena, dan mendengarkan percakapan antara dua operator radio ham berlisensi melalui repeater Lahore. Saya kemudian akan menggunakan peralatan yang sama untuk menerima gambar yang ditransmisikan dari Stasiun Luar Angkasa Internasional, pesawat ruang angkasa yang mengorbit Bumi, dan menggunakannya untuk mengklaim Penghargaan SSTV ARISS, menunjukkan betapa mudahnya menelusuri spektrum radio dengan peralatan murah dan dikenali . Melalui perangkat keras yang digunakan dalam artikel ini, Anda hanya dapat menerima transmisi radio dan tidak mengirimkan transmisi Anda sendiri, tetapi tidak apa-apa karena Anda memerlukan lisensi radio amatir sebelum melakukannya.

Peringatan! Sangat mudah untuk melakukan aktivitas ilegal dengan peralatan radio, itulah sebabnya artikel ini akan terus memperingatkan Anda dan mengutip hukum. Penulis tinggal di dan melakukan eksperimen ini secara legal di Pakistan. Meskipun undang-undang radio federal di Pakistan sangat ketat, yurisdiksi Anda mungkin lebih ketat. Pada tahun 2019, seorang pakar Perserikatan Bangsa-Bangsa ditangkap di Tunisia karena memiliki perangkat radio yang ditentukan perangkat lunak yang sama yang akan kami gunakan. Anda bertanggung jawab untuk memastikan bahwa Anda mematuhi undang-undang setempat saat melakukan eksperimen radio. Harap dicatat, meskipun: Saya bukan pengacara, dan ini bukan merupakan nasihat hukum. Anda harus berkonsultasi dengan pengacara Anda sendiri untuk klarifikasi.

Jika Anda tinggal di Pakistan, Anda harus memperoleh keanggotaan PARS shortwave listening (SWL) sebelum Anda mendapatkan penerima radio . Undang-Undang Telegrafi Nirkabel Pakistan, 1933 melarang kepemilikan peralatan telegrafi nirkabel; namun, anggota SWL diperbolehkan memiliki receiver. Hubungi saya untuk mendapatkan surat referensi PARS, jika Anda ingin menjadi anggota.

Menyiapkan Antena Dipol dan Penerima SDR Kami

“Apa itu radio 'ditentukan perangkat lunak'?” Saya mendengar Anda bertanya!

Radio yang ditentukan perangkat lunak, adalah perangkat radio di mana sebagian besar komponen listrik "ditiru" dalam perangkat lunak. Sebelum munculnya SDR, Anda memerlukan sirkuit khusus untuk melakukan tugas memproses sinyal ke dan dari radio. Hal-hal seperti penyaringan sinyal, pencampuran frekuensi, deteksi gelombang radio, penguatan sinyal, modulasi/demodulasi, dan lainnya dilakukan dengan sirkuit khusus. Namun, karena komputer menjadi lebih cepat, kita dapat melakukan fungsi ini dalam perangkat lunak, membuat jenis radio ini ditentukan oleh perangkat lunak.

Penerima SDR yang populer (dan murah) adalah penerima Digital Video Broadcast (DVB-T) dengan pengontrol Realtek RTL2832U dan sirkuit terpadu tuner. Sementara tujuan awalnya adalah untuk menerima video, ini sekarang digunakan kembali untuk menerima sinyal radio, dan kemudian dikenal sebagai perangkat RTL-SDR. Saya akan menggunakan penerima RTL-SDR dan dipol dari RTL-SDR.com. Saat ini harganya $29,95, dikirimkan ke seluruh dunia, dilengkapi dengan osilator kompensasi suhu (TCXO), dan tee bias, yang bagus untuk dimiliki, tetapi di luar cakupan artikel ini untuk dibahas. Itu juga dilengkapi dengan kit antena dipol yang dapat disesuaikan, memungkinkan Anda mendengarkan dari ~70 MHz hingga ~1030 MHz sinyal.

Hari ke-2 ARISS Int'l F2F:
David Honess dari ESA membuka sesi hari ini dengan mengusulkan cara terbaik untuk melibatkan anak-anak dengan proyek radio ham ISS menggunakan Raspberry Pi, RTL-SDR, komunikasi mode SSTV, dll. melalui tautan online dengan pertemuan F2F kami di Montreal. pic.twitter.com/Mp25cljrAH

— ARISS (@ARISS_status) 27 Juni 2019

Kit dipol RTL-SDR yang saya gunakan juga direkomendasikan oleh perwakilan Badan Antariksa Eropa pada Pertemuan Tatap Muka Internasional Radio Amatir di Luar Angkasa (ARISS) pada Juni 2019.

Menyiapkan antena itu mudah. Pasang ujung panjang antena ke tengah, pasang di jendela dengan cangkir hisap yang disediakan, dan buka lengan dipol masing-masing tepat 49,65 cm (1 kaki 7,55 inci). Hubungkan ujung betina dari kabel yang lebih panjang yang disediakan ke ujung jantan dipol, ujung jantan dari kabel yang lebih panjang ke SDR Anda, lalu pasang antena secara vertikal setinggi mungkin di luar. Lebih disukai di jendela, menggunakan dudukan cangkir hisap yang disediakan. Berikut adalah gambar bagaimana seharusnya terlihat:

Terakhir, pasang ujung kabel panjang yang menjuntai ke SDR Anda, dan colokkan SDR Anda ke port USB komputer Anda. Pada titik ini, Anda dapat menggunakan sejumlah aplikasi SDR, tetapi karena saya menggunakan MacOS, di mana opsi terbatas, saya akan menggunakan CubicSDR.

 brew cask install cubicsdr

Saat membuka CubicSDR, Anda akan disajikan dengan kotak dialog untuk memilih SDR Anda dan pengaturannya. Pilih Generic RTL2832U OEM seperti yang saya pilih pada gambar, dan ubah sample rate menjadi 2.048MHz

Saat CubicSDR dimulai, Anda dapat segera mulai menjelajahi spektrum. Saya sarankan memulai dengan siaran radio FM yang sudah dikenal. Berikut adalah video saya menjelajahi stasiun radio lokal karena tersedia untuk saya di Lahore.

Selanjutnya, kita mendengarkan dua operator radio amatir di Lahore, repeater, tetapi sebelum kita mulai, mari kita bahas apa itu radio amatir.

Apa itu Radio Amatir?

"Oke, tapi apa itu radio 'amatir'?" Saya mendengar Anda bertanya kali ini!

Radio amatir adalah penggunaan spektrum radio oleh operator berlisensi untuk kegiatan non-komersial. Ini mungkin termasuk komunikasi, pelatihan, eksperimen, kontes, atau lebih. Setiap yurisdiksi mungkin juga memiliki definisi hukumnya sendiri. Operator radio amatir dibatasi untuk menggunakan frekuensi yang didedikasikan untuk layanan amatir.

“Dinas Amatir” berarti suatu dinas komunikasi radio untuk tujuan pelatihan mandiri, interkomunikasi dan penyelidikan teknis yang dilakukan oleh para amatir, yaitu oleh orang-orang yang diberi wewenang berdasarkan Regulasi ini yang tertarik dengan teknik radio semata-mata dengan tujuan pribadi dan tanpa kepentingan uang; – Peraturan Layanan Radio Amatir, 2004, Pakistan

Setelah itu, mari kita lihat frekuensi radio amatir lokal kita. Mereka diterbitkan bersama dengan definisi segalanya oleh Dewan Alokasi Frekuensi Pakistan, dalam sebuah dokumen yang disebut Tabel Alokasi Frekuensi Pakistan. Saya mempertahankan inti dari semuanya untuk referensi yang mudah, tetapi berikut adalah pita frekuensi sangat tinggi (VHF):

Yang mengatakan, inilah catatan penting tentang legalitas : RTL-SDR, dan pengaturan ini, sangat kuat. Meskipun Anda hanya memiliki akses ke sebagian kecil dari rentang amatir yang ditunjuk Pakistan (atau lokal Anda), yang biasanya berkisar dari 1.800 KHz hingga 250 GHz, ada layanan lain yang beroperasi pada spektrum. Anda harus mengetahui layanan apa yang Anda dapat, atau lebih penting lagi tidak dapat mendengarkan: Di Pakistan, seperti di Inggris, Anda tidak dapat mendengarkan transmisi apa pun yang tidak ditujukan untuk Anda, atau dimaksudkan untuk dibuka untuk umum , melakukan jadi dapat dikenakan denda atau hukuman penjara di Pakistan menurut Undang-Undang Telekomunikasi Pakistan (Re-organisasi), 1996, dan Undang-Undang Pencegahan Kejahatan Elektronik 2016. Terlepas dari itu, Anda sepenuhnya bertanggung jawab untuk mencari hukum setempat . Di AS, transmisi apa yang dapat Anda dengarkan bergantung pada yurisdiksi lokal Anda.

Mendengarkan Operator Radio Amatir di Lahore Repeater

“Anda ingin saya bertanya apa itu repeater, bukan?” Anda bertanya. Dan saya senang Anda bertanya.

Ketika perangkat radio berbicara satu sama lain, mereka semua memiliki batas jangkauannya sendiri. Bayangkan Alice dan Bob ingin berbicara satu sama lain, tetapi jarak di antara mereka jauh lebih besar daripada yang bisa ditransmisikan oleh radio mereka. Sekarang, Alice dan Bob dapat meningkatkan radio mereka, tetapi itu akan mahal. Sebagai gantinya, mereka dapat mengumpulkan uang mereka dan memasang repeater di antara mereka. Repeater bisa sangat kuat, atau cukup kuat sehingga transmisinya menjangkau keduanya.

Repeater adalah perangkat yang mengulangi apa yang didengarnya. Ia menirukan apa yang didengarnya pada satu frekuensi keluar pada frekuensi lain. Tujuan dari repeater adalah untuk memperluas jangkauan radio lain. Biasanya ditempatkan di tempat sentral dan sangat tinggi untuk memberikan garis pandang yang jelas ke area yang dicakupnya. Ini juga dapat mengeluarkan daya dalam jumlah besar sehingga radio yang sangat jauh juga dapat mendengarnya. Dalam ilustrasi di atas, kita melihat secara visual bagaimana sebuah repeater dapat membantu dua radio genggam kecil untuk berbicara satu sama lain dalam jarak yang jauh. Ini adalah persis bagaimana repeater Lahore beroperasi, kecuali dengan lebih banyak kekuatan.

Repeater Lahore beroperasi pada frekuensi 147,360 MHz*. Sebelum Anda menyetel ke frekuensi itu, atur pemilih modulasi Anda ke modulasi frekuensi pita sempit (NBFM/NFM), kita akan mempelajari lebih lanjut tentang cara kerjanya nanti. Pada frekuensi itu, Anda akan mendengar serangkaian nada setiap lima menit. Saya merekam salah satunya untuk Anda di sini:

Apa nada-nada ini, tepatnya? Melihat bentuk gelombang akan memberi kita petunjuk.

Jika Anda belum mengetahuinya, ini adalah kode Morse. Karena bentuk gelombang ini adalah representasi dari amplitudo dan waktu, bunyi bip pendek adalah titik dan bunyi bip panjang adalah tanda hubung. Audio, oleh karena itu, menandakan .-.. … .-. yang diterjemahkan menjadi LHR, singkatan kota untuk Lahore. Ini memberitahu Anda bahwa repeater sedang online, Anda disetel ke frekuensi yang tepat, dan Anda sedang mendengarkan repeater Lahore.

Sambil menunggu, saya meminta teman saya dan operator ham berlisensi Badar Jamal, AP2BDR, kepala PARS bab Lahore, untuk berbicara sebentar dengan saya saat saya menyetel repeater Lahore. Saya memiliki otorisasi khusus dari Otoritas Telekomunikasi Pakistan untuk mengoperasikan radio di bawah pengawasan operator berlisensi seperti AP2BDR. Percakapan terjadi pada waktu yang sangat buruk ketika spektrum sangat tercemar, jadi ada kebisingan. Selain itu, terlepas dari upaya terbaik saya untuk membuat jarak antara saya dan RTL-SDR, transmisi saya tampaknya mengalahkan perangkat di beberapa titik, tetapi inilah percakapan di bawah ini. Saya beroperasi di bawah perpanjangan tanda panggilan PARS sebagai AP2ARS/November.

Dan begitulah cara mendengarkan percakapan radio ham antara dua operator berlisensi pada repeater. Prosesnya akan sama Jika mereka melakukan transmisi tanpa repeater karena RTL-SDR tidak mengirimkan. Pengaturannya, bagaimanapun, sedikit lebih terlibat untuk peralatan transmisi karena mereka harus mentransmisikan pada frekuensi yang berbeda dari yang mereka terima. Jika Anda seperti saya, ini membuat Anda memiliki lebih banyak pertanyaan daripada jawaban. Saya akan menjelaskan ilmu di balik ini di bagian selanjutnya.

Menerima Gambar dari Pesawat Luar Angkasa: Acara SSTV dari Stasiun Luar Angkasa Internasional

Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) adalah satelit buatan besar yang mengorbit Bumi. Ini adalah laboratorium penelitian lingkungan luar angkasa yang dimiliki bersama oleh lima badan antariksa yang berbeda: NASA (Amerika Serikat), Roscosmos (Rusia), JAXA (Jepang), ESA (Eropa), dan CSA (Kanada) melalui serangkaian perjanjian dan perjanjian yang kompleks. Karena stasiun ruang angkasa internasional adalah pesawat ruang angkasa, dioperasikan oleh kru, secara teknis adalah pesawat ruang angkasa, dan karena mengorbit bumi, itu juga merupakan satelit.

ISS menjalankan layanan satelit amatir di bawah Radio Amatir di Stasiun Luar Angkasa Internasional atau program ARISS. Layanan ini memungkinkan Anda menghubungi ISS di mana Anda dapat berbicara dengan astronot radio amatir, tetapi kadang-kadang ARISS menjalankan acara televisi pemindaian lambat (SSTV) khusus di mana ia menyiarkan gambar lebih dari 145,8 MHz dalam mode FM pita sempit. Salah satu peristiwa tersebut terjadi antara 1-4 Agustus 2019, yang disebut kegiatan SSTV peringatan ARISS Garriott. Acara tersebut “merayakan [d] kehidupan dan pencapaian astronot, ilmuwan, dan pelopor radio ham Owen Garriott dengan acara SSTV peringatan yang menampilkan gambar-gambar dari karya Garriott dengan radio ham selama misinya di luar angkasa.” Dia adalah ham pertama yang beroperasi dari luar angkasa.

Untuk acara ini, saya memasang dipol dan RTL-SDR saya di atap. Namun, sinyalnya sangat lemah, jadi menggunakan RTL-SDR saya, saya hanya berhasil mendapatkan sebagian gambar selama umpan yang sangat kuat. Saya menggunakan peralatan alternatif untuk sisa acara. Namun, anggota PARS lainnya lebih sukses dengan RTL-SDR dan antena buatan sendiri menggunakan pipa tembaga dan kabel koaksial. Proses untuk mendengarkan sinyal sangat mirip dengan yang sebelumnya kecuali satu langkah tambahan: memperhitungkan efek Doppler.

Kata benda: efek Doppler

peningkatan (atau penurunan) frekuensi suara, cahaya, atau gelombang lain sebagai sumber dan pengamat bergerak menuju (atau menjauh) satu sama lain. Efeknya menyebabkan perubahan nada mendadak yang terlihat pada sirene yang lewat, serta pergeseran merah yang terlihat oleh para astronom.
– Google

Efek Doppler, atau pergeseran Doppler, adalah perubahan nyata dalam frekuensi saat emitor bergerak lebih dekat. Mari kita pikirkan tentang sirene ambulans. Saat datang ke arah kita, nadanya tinggi, tetapi ketika melewati kita, ia melakukan hal aneh di mana suara tiba-tiba berubah dan nadanya menjadi lebih rendah. Sebagai seorang anak, saya selalu berpikir itu aneh: Mengapa pengemudi ambulans melakukan itu kepada saya? Bagaimana mereka tahu mereka melewati saya ketika saya berada di dalam ruangan? Ternyata, itu terjadi pada semua orang, dan bukan hanya untuk suara. Efek Doppler terlihat di semua gelombang, termasuk radio dan cahaya. Pergeseran biru adalah saat bintang terlihat biru bagi kita, frekuensi gelombang yang lebih tinggi, saat mereka datang ke bumi, dan pergeseran merah adalah saat mereka tampak merah, frekuensi yang lebih rendah, saat mereka menjauh. Untuk demonstrasi, saya merekomendasikan video yang luar biasa ini.

Pergeseran Doppler bermanifestasi dalam komunikasi radio satelit sebagai peningkatan nada saat satelit bergerak ke arah Anda, dan penurunan tiba-tiba saat bergerak menjauh. Di air terjun SDR, itu akan muncul seperti ini:

Untuk mengimbangi efeknya, saya menjaga radio saya sedikit di atas 145,8 MHz saat satelit muncul, mengubahnya ke bawah saat satelit mencapai puncaknya, dan mengubahnya lebih jauh ke bawah saat disetel. Ingat bahwa ketika saya menerima sebagian, apa yang saya terima adalah audio berikut:

Jika Anda memainkan ini dan menjalankan dekoder SSTV, seperti aplikasi Robo36 Android, disetel ke mode PD120, Anda akan mendapatkan gambar berikut:

Penghargaan foto untuk Owen Garriot, ham pertama yang beroperasi dari luar angkasa. Gambar asli yang saya terima langsung dari pesawat luar angkasa. Dengan menggunakan gambar ini, saya mengklaim ARISS SSTV Award.

Sekarang mari kita pahami cara kerja teknologi radio.

Radio Demystifying: Ilmu di Balik Keajaiban

Baiklah, jadi, jika Anda seperti saya, Anda ingin tahu lebih banyak. Bagaimana seorang pria berbicara ke dalam mic mengirimkan gelombang tak terlihat (bahkan apa gelombang?) yang diambil ("diambil?") oleh kotak ajaib lain di ujung yang lain, dan berubah menjadi suara? Begitu banyak pertanyaan. Mari kita mulai. Jika, pada awalnya, beberapa konsep ini tidak masuk akal, bersabarlah sampai akhir. Mari kita bahas:

• Arus bolak-balik dan bagaimana hal itu membuat gelombang magnetik
• Spektrum elektromagnetik dan frekuensi radio
• Bagaimana transceiver radio mengkodekan suara ke dalam dan mendekodekannya dari gelombang radio

Arus Bolak-balik dan Bagaimana Itu Membuat Gelombang Elektromagnetik

Anda mungkin menyadari arus searah, seperti ketika Anda menghubungkan LED ke baterai 12V. Jenis listrik ini menghasilkan tegangan konstan dan dikenal sebagai arus searah (DC). Jika kita memplot aliran arus di kawat, kita akan mendapatkan sesuatu seperti ini:

Anda mungkin akrab bahwa arus yang mengalir melalui kawat menyebabkan medan magnet konstan dalam lingkaran di sekitarnya. Ini terlihat sedikit seperti ini:

Anda dapat menonton ini dilakukan ditunjukkan dalam video YouTube ini.

DC tidak melakukan apa pun untuk radio. Kami menggunakan saudara kandungnya yang lebih menarik dan mematikan: Arus bolak-balik (AC). AC berbeda dari DC karena alih-alih memberikan tegangan konstan ke beban, ia bergantian antara memberi dan menerima darinya. AC adalah apa yang akan Anda dapatkan jika Anda mencolokkan ke listrik utama di rumah Anda. Di Pakistan, kami mendapatkan 230 volt bergantian pada 50 Hz atau hertz (jangan khawatir tentang hertz untuk saat ini), yang mirip dengan Inggris, namun, di Amerika Utara, Anda mendapatkan 120 volt pada 60 Hz. Untuk kesederhanaan, mari kita asumsikan itu beroperasi pada 1 Hz. Berikut grafik tampilan listrik utama saya:

Nah, inilah hal yang menarik tentang AC: karena arus yang berubah, sekarang kita akan menyebabkan perubahan medan magnet di sekitar kawat. Mengubah medan magnet memiliki sifat khusus, mereka menginduksi arus pada kabel yang mereka lewati! Ini disebut induksi elektromagnetik. Semua radio pada dasarnya adalah radiasi elektromagnetik dan induksi oleh gelombang AC. Berikut adalah video seorang pria menjalankan bola lampu dari antena dipol, diatur dengan panjang yang sama seperti kita, dan sinyal di pita 2 meter:

Pita 2 meter, kebetulan, adalah pita yang sama yang kita dengar AP2BDR dan AP2AUM berbicara, tapi "pita" apa yang saya bicarakan ini? Mari kita lihat berikutnya ketika kita belajar tentang frekuensi radio.

Frekuensi Radio dan Spektrum Elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik (EM) mengacu pada gelombang dengan komponen elektromagnetik yang merambat melalui ruang. Dalam video di atas, Anda melihat seorang pria memancarkan radiasi EM dengan antena dipol, dan kemudian menerimanya juga. Itulah tepatnya yang kami lakukan dalam percobaan kami, meskipun dengan daya yang lebih kecil. Gelombang radio adalah energi EM, tetapi mereka bukan satu-satunya hal yang dapat diklasifikasikan seperti itu. Beberapa contoh lain termasuk cahaya, radiasi pengion seperti sinar-X dan sinar gamma. Perbedaan antara semua ini adalah tingkat di mana EM berosilasi. Ini diukur dalam frekuensi dan panjang gelombang, dan kadang-kadang, untuk rentang radio amatir, dinyatakan sebagai “pita meteran”. Mari lihat.

Siklus adalah nama yang diberikan untuk osilasi penuh, dan biasanya diukur dari puncak ke puncak pada grafik. "Frekuensi" gelombang adalah jumlah siklus yang dilaluinya dalam satu detik, dan satuan yang menunjukkan ini adalah hertz (Hz). Dalam diagram di atas, kami mengukur frekuensi 1 siklus per detik, atau 1 Hz. Ini berarti bahwa gelombang AC berosilasi, antara memberi dan menerima arus, 1 kali per detik.

Untuk memahami panjang gelombang, mari kita bayangkan secara visual seperti apa arus AC kita dalam sebuah kawat. Mari kita bayangkan waktu berhenti, dan kita melihat arus AC yang tidak diketahui mengalir melalui kabel. Puncak tinggi adalah tempat kawat terpolarisasi positif, lembah dangkal adalah tempat kawat terpolarisasi negatif.

Melihat kawat secara visual, dapatkah Anda mengukur panjang siklus dalam meter? Ingatlah bahwa siklus diukur dari puncak ke puncak. Ketika Anda memiliki jawabannya, baca dulu.

Apa yang baru saja Anda ukur adalah panjang gelombang sinyal dalam kawat. Hubungan antara panjang gelombang suatu sinyal dan frekuensinya

$ \lambda = \frac{c}{f} \times VF $

Dimana $f$ adalah frekuensi gelombang dalam Hz, $c$ adalah konstanta kecepatan cahaya yang dinyatakan dalam meter per detik, $\lambda$ adalah panjang gelombang meter, dan $VF$ adalah faktor kecepatan.

$VF$ diberikan oleh persamaan:

$VF = v/c $

Dimana $v$ adalah kecepatan di mana sinyal merambat melalui material.

Untuk saat ini, mari kita asumsikan sinyal akan merambat melalui semua materi pada $c$, membuat $v = c$, $VF = 1$, dan kita dapat menyederhanakan persamaan untuk panjang gelombang menjadi:

$ \lambda = \frac{c}{f} $

Anda akan menemukan persamaan yang disederhanakan ini di banyak tempat, tetapi pahami bahwa itu hanya berlaku untuk EM dalam ruang hampa.

Ketika kita menjalankan arus AC melalui antena yang sempurna, ia memancarkan energi EM dengan sangat efisien. Berikut visualisasinya:

Perhatikan bagaimana radiasi EM berosilasi pada frekuensi yang sama persis dengan arus AC yang diterapkan ke antena? Inilah sebabnya mengapa arus AC 450 hertz yang diumpankan ke antena akan memancarkan sinyal radio sinyal 450 hertz.

Dalam percobaan kami di atas, kami mendengar AP2BDR dan AP2AUM berbicara pada 147.360 MHz*, itu megahertz, atau 147.360.000 hertz*. Panjang gelombang untuk frekuensi tersebut adalah 2,03 meter (79,92 inci). Ini membawa kita ke perkiraan terakhir kami: pita meteran.

Pita meter hanyalah perkiraan panjang gelombang. Jika Anda memberi tahu operator radio amatir bahwa Anda menggunakan pita 2 meter, mereka akan menganggapnya sebagai frekuensi yang panjang gelombangnya kira-kira 2 meter.

Spektrum elektromagnetik mengacu pada rentang frekuensi dan klasifikasinya. Secara umum, ada 3 kategori utama: gelombang radio, cahaya, dan radiasi pengion, tetapi ketiga frasa ini tidak menyampaikan kedalaman spektrum itu sendiri.

Menurut ITU, gelombang radio dimulai pada rentang frekuensi sangat rendah (ELF), dimulai pada 3 Hz, dan berakhir pada rentang frekuensi sangat tinggi, berakhir pada 300 GHz. Setelah frekuensi ini, radiasi EM menjadi cahaya, sedikit lebih jauh, menjadi cahaya tampak, sedikit lebih jauh dari itu, mulai menjadi berbahaya dalam bentuk radiasi pengion.

Bagaimana Radio Transceiver Encode dan Decode Data Suara Dari Gelombang Radio

"Seorang trans—apa, sekarang?" Saya mendengar Anda bertanya.

Transceiver hanyalah perangkat yang dapat mengirim dan menerima sinyal radio. Kami tidak perlu kedua belah pihak memiliki transceiver; pesan radio dapat dikirim jika satu orang hanya memiliki penerima.

Ada banyak skema encoding dan decoding sinyal, tetapi untuk saat ini, kita hanya akan membahas dua skema utama, salah satunya yang kita gunakan dalam percobaan di atas: modulasi amplitudo (AM) dan modulasi frekuensi (FM). Jika Anda sudah lama memainkan stereo mobil Anda, istilah AM dan FM mungkin sudah tidak asing lagi bagi Anda. Mari kita lihat persis bagaimana mereka bekerja.

Pertama, mari kita perkenalkan dua bentuk gelombang: gelombang pembawa, dan sinyal informasi yang kami rencanakan untuk dikodekan. Gelombang pembawa hanyalah sinyal gelombang biasa yang berosilasi pada frekuensi tertentu, dalam rekaman kami, seperti ilustrasi, gelombang pembawa kami adalah gelombang sinusoidal (bentuk naik dan turun halus) pada frekuensi 147,360 MHz*. Sinyal informasi, adalah data yang ingin Anda encode, dan dalam percobaan kami, itu adalah audio dari percakapan antara AP2BDR dan AP2AUM.

Di AM, sinyal dikodekan ke dalam gelombang pembawa dengan memodulasi amplitudo gelombang itu sendiri, yang berarti gelombang pembawa tumbuh lebih tinggi, tetapi tetap pada frekuensi yang sama. Dalam FM, bagaimanapun, sinyal dikodekan ke dalam gelombang pembawa dengan memodulasi frekuensi, yang berarti gelombang pembawa tetap pada ketinggian yang sama, tetapi frekuensinya sedikit bervariasi.

Dalam percakapan kami, kami menggunakan FM. FM biasanya menghasilkan audio yang lebih jernih, dan lebih tahan terhadap noise atau distorsi daripada AM, karena distorsi bermanifestasi sebagai perubahan amplitudo. Namun, FM datang dengan biaya menggunakan rentang frekuensi daripada frekuensi tertentu. Seberapa lebar rentang frekuensi tergantung pada filter Anda. Dalam contoh kami, kami menggunakan FM pita sempit (NBFM); namun, stasiun radio komersial menggunakan FM pita lebar (WBFM). Ini membuat stasiun terdengar lebih kaya dan lebih tahan terhadap distorsi tetapi membutuhkan rentang frekuensi yang lebih besar.

Kesimpulan

Kami telah mempelajari cara kerja radio dan beberapa peraturan radio, kami menyiapkan dipol penerima dan menjelajahi spektrum menggunakan radio yang ditentukan perangkat lunak, dan kami mempelajari beberapa fisika dasar di balik gelombang radio serta metode dasar penyandian dan penguraian kode sinyal. Radio mungkin tampak seperti sulap, dan secara pribadi saya masih berpikir demikian, tetapi ini adalah bagian teknologi yang luar biasa. Dalam artikel selanjutnya, saya mungkin membahas GNURadio dan bagaimana mungkin untuk mengemulasi fungsionalitas radio dalam perangkat lunak.

Saya harap Anda tertarik untuk mempelajari lebih lanjut tentang radio. Dengan menggunakan SDR, Anda dapat menjelajahi sinyal yang dihasilkan perangkat Anda sendiri, seperti sinyal dari fob kunci mobil atau dari bel pintu nirkabel. Ingatlah untuk memastikan bahwa Anda melakukan eksperimen Anda dalam batas-batas hukum. Dan jika Anda memutuskan untuk menjadi operator radio ham, Anda dapat mulai mentransmisikan dan melakukan percakapan Anda sendiri! Di Pakistan, adalah legal untuk mengirim dari stasiun radio yang dioperasikan oleh ham berlisensi, dan di bawah pengawasan mereka, jika mereka melatih Anda. Saya sarankan Anda bergabung dengan PARS atau asosiasi radio amatir lokal Anda untuk informasi lebih lanjut.

Sumber terbaik tentang radio amatir yang saya temukan adalah Buku Pegangan ARRL untuk Komunikasi Radio. Itu sangat direkomendasikan, dan meskipun konten dalam buku ini sangat teknis pada pandangan pertama, setelah beberapa kali membaca, itu mulai masuk akal. Ini adalah sumber daya yang tak ternilai, dan saya sering merujuknya kembali. Namun, ini adalah buku berbayar, tetapi jika Anda sedang mencari sesuatu untuk segera dimulai, bacalah lima bab pertama Jaringan Nirkabel di Negara Berkembang , sebuah buku gratis (seperti gratis) dan ebook (gratis) yang mencakup materi yang saya dibahas lebih detail.

*Catatan: PARS meminta saya untuk tidak mempublikasikan angka sebenarnya secara online. Ini adalah contoh yang akurat secara teknis, tetapi yang sebenarnya hanya tersedia untuk anggota PARS.