Un tutorial radiofonico definito dal software: immagini dalla stazione spaziale internazionale e ascolto di radioamatori con un RTL-SDR

La radio è la trasmissione e la ricezione di radiazioni elettromagnetiche con lunghezze d'onda superiori a quelle della luce infrarossa. Sei perdonato se quella definizione non aveva senso, però, e fino a pochi anni fa non avrebbe avuto nemmeno me. La tecnologia radio alimenta quasi tutta la connettività wireless che ci circonda: Bluetooth, Wi-Fi, 3G, 4G e il tuo forno a microonde: tutti questi funzionano secondo i principi della radio. La tecnologia ha più di cento anni, eppure mi sono reso conto che ne sapevo molto poco.

Così, ho deciso di iniziare a studiare e ho contattato la mia associazione nazionale di radioamatori, la Pakistan Amateur Radio Society (PARS), un membro dell'International Amateur Radio Union (IARU), che a sua volta rappresenta i radioamatori presso l'International Telecommunication Union ( ITU), l'agenzia delle Nazioni Unite il cui compito è coordinare le operazioni ei servizi di telecomunicazione in tutto il mondo. PARS gestisce alcuni ripetitori radio in tutto il paese, e uno di questi era a Lahore, dove vivo.

Sebbene la radio abbia utilizzato fondamentalmente la stessa tecnologia da quando Guglielmo Marconi condusse i suoi esperimenti per la prima volta nel 1895, il miglioramento della progettazione dei circuiti e delle tecniche di elaborazione del segnale ci hanno permesso di trasmettere molto di più e molto più lontano di prima. Ora, è possibile che qualcuno con un laptop e un'attrezzatura per un valore inferiore a $ 30 riceva un'ampia gamma di frequenze radio e lo faremo.

In questo tutorial radio definito dal software, imposterò un dispositivo radio definito dal software (SDR) e un'antenna e ascolterò una conversazione tra due operatori radioamatori con licenza tramite il ripetitore di Lahore. Userò quindi la stessa attrezzatura per ricevere un'immagine trasmessa dalla Stazione Spaziale Internazionale, un veicolo spaziale in orbita attorno alla Terra, e la userò per rivendicare l'ARISS SSTV Award, dimostrando quanto sia facile navigare nello spettro radio con apparecchiature economiche ed essere riconosciuto . Attraverso l'hardware utilizzato in questo articolo, puoi solo ricevere trasmissioni radio e non trasmetterne di tue, ma va bene perché prima di farlo, comunque, è necessaria una licenza per radioamatori.

Attenzione! È molto facile svolgere un'attività illegale con apparecchiature radio, motivo per cui questo articolo ti metterà continuamente in guardia e citerà la legge. L'autore vive e ha condotto questi esperimenti legalmente in Pakistan. Sebbene le leggi radiofoniche federali in Pakistan siano severamente restrittive, la tua giurisdizione potrebbe esserlo di più. Nel 2019, un esperto delle Nazioni Unite è stato arrestato in Tunisia per il possesso dello stesso dispositivo radio definito dal software che utilizzeremo. È tua responsabilità assicurarti di rispettare le leggi locali durante l'esecuzione di esperimenti radiofonici. Si prega di notare, però: non sono un avvocato e questo non costituisce una consulenza legale. È necessario consultare il proprio avvocato per chiarimenti.

Se vivi in ​​Pakistan, devi ottenere un abbonamento PARS per l'ascolto a onde corte (SWL) prima di ottenere un ricevitore radio . Il Wireless Telegraphy Act del Pakistan del 1933 proibisce il possesso di apparati telegrafici senza fili; tuttavia, i membri SWL possono possedere ricevitori. Contattami per una lettera di riferimento PARS, se stai cercando di diventare un membro.

Configurazione della nostra antenna a dipolo e ricevitore SDR

"Cos'è anche una radio 'definita da software'?" Ti sento chiedere!

Una radio definita dal software, è un dispositivo radio in cui la maggior parte dei componenti elettrici "emulati" nel software. Prima dell'ascesa degli SDR, avresti bisogno di un circuito dedicato per svolgere il compito di elaborare i segnali da e verso la radio. Cose come il filtraggio del segnale, il missaggio di frequenza, il rilevamento delle onde radio, l'amplificazione del segnale, la modulazione/demodulazione e altri sono stati eseguiti con circuiti dedicati. Tuttavia, poiché i computer sono diventati più veloci, possiamo invece eseguire queste funzioni nel software, rendendo questi tipi di radio definiti dal software.

Un popolare (ed economico) ricevitore SDR è il ricevitore Digital Video Broadcast (DVB-T) con il controller Realtek RTL2832U e il circuito integrato del sintonizzatore. Sebbene il loro scopo originale fosse quello di ricevere video, questi sono ora riutilizzati per ricevere segnali radio e sono diventati noti come dispositivi RTL-SDR. Userò il ricevitore e il dipolo RTL-SDR di RTL-SDR.com. Attualmente costa $ 29,95, spedito in tutto il mondo, viene fornito con un oscillatore con compensazione della temperatura (TCXO) e un bias tee, che sono fantastici da avere, ma oltre lo scopo di questo articolo da discutere. Inoltre viene fornito con un kit di antenna a dipolo regolabile, che consente di ascoltare segnali da ~70 MHz a ~1030 MHz.

Giorno 2 di ARISS Int'l F2F:
David Honess dell'ESA apre le sessioni di oggi proponendo modi eccellenti per coinvolgere i bambini con i progetti radioamatoriali della ISS utilizzando Raspberry Pi, RTL-SDR, comunicazioni in modalità SSTV, ecc. attraverso un collegamento online con il nostro incontro F2F a Montreal. pic.twitter.com/Mp25cljrAH

— ARISS (@ARIS_status) 27 giugno 2019

Il kit dipolo RTL-SDR che sto usando è stato consigliato anche dai rappresentanti dell'Agenzia spaziale europea all'incontro internazionale faccia a faccia di Amateur Radio in Space (AISS) nel giugno 2019.

Installare l'antenna è facile. Avvitare i lunghi rebbi dell'antenna al centro, montarla su una finestra con la ventosa in dotazione e aprire i bracci del dipolo esattamente a 49,65 cm (1 piede 7,55 pollici) ciascuno. Collegare l'estremità femmina del cavo più lungo in dotazione all'estremità maschio del dipolo, l'estremità maschio del cavo più lungo all'SDR, quindi montare l'antenna verticalmente il più in alto possibile all'esterno. Preferibilmente su una finestra, utilizzando l'apposito supporto a ventosa. Ecco una foto di come dovrebbe apparire:

Infine, avvita l'estremità penzolante del cavo lungo nel tuo SDR e collega il tuo SDR alla porta USB del tuo computer. A questo punto, puoi utilizzare qualsiasi numero di applicazioni SDR, ma poiché sono su MacOS, dove le opzioni sono limitate, userò CubicSDR.

 brew cask install cubicsdr

All'apertura di CubicSDR, ti verrà presentata una finestra di dialogo per selezionare il tuo SDR e le sue impostazioni. Scegli l' Generic RTL2832U OEM come ho scelto nell'immagine e cambia la frequenza di campionamento a 2,048 MHz

All'avvio di CubicSDR, puoi iniziare immediatamente a esplorare lo spettro. Consiglio di iniziare con le trasmissioni radio FM familiari. Ecco un video di me che sfoglio le stazioni radio locali poiché sono a mia disposizione a Lahore.

Successivamente, ascoltiamo due radioamatori sul ripetitore di Lahore, ma prima di iniziare, discutiamo di cosa sia anche il radioamatore.

Che cos'è la radio amatoriale?

"Va bene, ma cos'è la radio 'amatoriale'?" Ho sentito che questa volta me lo chiedi!

Il radioamatore è l'uso dello spettro radio da parte di operatori autorizzati per attività non commerciali. Questi possono includere comunicazione, formazione, sperimentazione, contest o altro. Ogni giurisdizione può avere anche la propria definizione legale. I radioamatori sono limitati all'utilizzo delle frequenze dedicate al servizio amatoriale.

Per “Servizio Dilettantistico” si intende un servizio di radiocomunicazione finalizzato all'autoformazione, all'intercomunicazione e alle investigazioni tecniche svolte da dilettanti, ovvero da soggetti debitamente autorizzati dal presente Regolamento interessati alla tecnica radiofonica unicamente a scopo personale e senza interesse pecuniario; – Regolamento sui servizi di radioamatori, 2004, Pakistan

Detto questo, diamo un'occhiata a quali sono le nostre frequenze radioamatoriali locali. Sono pubblicati insieme alle definizioni di tutto dal Pakistani Frequency Allocation Board, in un documento chiamato Pakistan Table of Frequency Allocations. Ne mantengo un elenco tutti per una facile consultazione, ma qui ci sono le bande di frequenza molto alta (VHF):

Detto questo, ecco una nota importante sulla legalità : RTL-SDR e questa configurazione sono incredibilmente potenti. Anche se hai accesso solo a una piccola parte delle gamme amatoriali designate dal Pakistan (o dal tuo locale), che di solito vanno da 1.800 KHz a 250 GHz, ci sono altri servizi che operano sullo spettro. Dovresti essere consapevole di quali servizi puoi, o soprattutto non puoi ascoltare: in Pakistan, come nel Regno Unito, non puoi ascoltare alcuna trasmissione non destinata a te, né destinata ad essere aperta al pubblico , facendo quindi può comportare una multa o una pena detentiva in Pakistan secondo il Pakistan Telecommunication (Re-organization) Act, 1996, e il Prevention of Electronic Crime Act, 2016. Indipendentemente da ciò, è interamente tua responsabilità consultare le leggi locali . Negli Stati Uniti, le trasmissioni che puoi ascoltare dipendono dalla tua giurisdizione locale.

Ascolto di radioamatori sul ripetitore di Lahore

"Vuoi che ti chieda cos'è un ripetitore, vero?" tu chiedi. E sono felice che tu l'abbia chiesto.

Quando i dispositivi radio parlano tra loro, hanno tutti i propri limiti di portata. Immagina che Alice e Bob volessero parlare tra loro, ma la distanza tra loro era molto maggiore di quella che le loro radio potevano trasmettere. Ora, Alice e Bob potrebbero aggiornare le loro radio, ma sarebbe costoso. Invece, possono mettere insieme i loro soldi e installare un ripetitore tra di loro. Il ripetitore può essere super potente o abbastanza potente da consentire alle sue trasmissioni di raggiungerli entrambi.

Un ripetitore è un dispositivo che, beh, ripete ciò che sente. Pappagalli ciò che sente su una frequenza su un'altra frequenza. Lo scopo di un ripetitore è quello di estendere la portata di altre radio. Di solito è posizionato in un posto centrale e molto in alto per dargli una chiara linea di vista per l'area che copre. Può anche emettere una grande quantità di energia in modo che anche le radio molto lontane possano sentirla. Nell'illustrazione sopra, vediamo visivamente come un ripetitore può aiutare due piccole radio portatili a parlare tra loro su grandi distanze. Questo è esattamente il modo in cui funziona il ripetitore di Lahore, tranne che con più potenza.

Il ripetitore di Lahore funziona a una frequenza di 147,360 MHz*. Prima di sintonizzarti su quella frequenza, imposta il selettore di modulazione sulla modulazione di frequenza a banda stretta (NBFM/NFM), impareremo di più su come funziona in seguito. A quella frequenza, sentirai una serie di toni ogni cinque minuti. Ne ho registrato uno qui per te:

Quali sono questi toni, esattamente? Uno sguardo alla forma d'onda ci darà un indizio.

Se non hai già preso piede, questo è il codice Morse. Poiché questa forma d'onda è una rappresentazione dell'ampiezza e del tempo, i segnali acustici brevi sono punti e quelli lunghi sono trattini. L'audio, quindi, sta segnalando .-.. … .-. che decodifica in LHR, l'abbreviazione della città per Lahore. Questo ti dice che il ripetitore è online, sei sintonizzato sulla frequenza giusta e stai ascoltando il ripetitore di Lahore.

Mentre stavo aspettando, ho chiesto al mio amico e operatore di radioamatore autorizzato Badar Jamal, AP2BDR, il capo del capitolo PARS di Lahore, di avere una breve conversazione con me mentre ero sintonizzato sul ripetitore di Lahore. Ho un'autorizzazione speciale da parte dell'Autorità per le telecomunicazioni del Pakistan per utilizzare una radio sotto la supervisione di un operatore autorizzato come AP2BDR. La conversazione si è svolta in un momento particolarmente brutto in cui lo spettro era molto inquinato, quindi c'è rumore. Inoltre, nonostante i miei migliori sforzi per mettere una certa distanza tra me e l'RTL-SDR, le mie trasmissioni sembrano sopraffare il dispositivo in alcuni punti, ma ecco la conversazione di seguito. Opero con un'estensione del nominativo PARS come AP2ARS/Novembre.

Ed è così che si ascolta una conversazione radioamatoriale tra due operatori autorizzati su un ripetitore. Il processo sarebbe lo stesso se trasmettessero senza un ripetitore perché l'RTL-SDR non trasmette. La configurazione, tuttavia, è un po' più complicata per le apparecchiature di trasmissione poiché devono trasmettere a una frequenza diversa da quella a cui ricevono. Se sei come me, però, questo ti ha lasciato con più domande che risposte. Spiegherò la scienza alla base di questo nella prossima sezione.

Ricezione di immagini da un'astronave: eventi SSTV dalla Stazione spaziale internazionale

La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) è un grande satellite artificiale in orbita attorno alla Terra. È un laboratorio di ricerca sull'ambiente spaziale di proprietà congiunta di cinque diverse agenzie spaziali: NASA (Stati Uniti), Roscosmos (Russia), JAXA (Giappone), ESA (Europa) e CSA (Canada) attraverso una serie di accordi e trattati complessi. Poiché la stazione spaziale internazionale è un veicolo spaziale, gestito da un equipaggio, tecnicamente è un'astronave e poiché orbita attorno alla terra, è anche un satellite.

La ISS gestisce un servizio satellitare amatoriale sotto la radio amatoriale sulla Stazione Spaziale Internazionale o il programma ARISS. Questo servizio ti consente di contattare la ISS dove puoi parlare con i radioamatori astronauti, ma ogni tanto ARISS organizza speciali eventi televisivi a scansione lenta (SSTV) in cui trasmette immagini oltre 145,8 MHz in modalità FM a banda stretta. Uno di questi eventi si è verificato tra l'1 e il 4 agosto 2019, chiamato attività SSTV commemorativa di ARISS Garriott. L'evento "celebra [d] la vita e le realizzazioni dell'astronauta, scienziato e pioniere dei radioamatori Owen Garriott con un evento SSTV commemorativo con immagini del lavoro di Garriott con i radioamatori durante le sue missioni nello spazio". È stato il primo radioamatore ad operare dallo spazio.

Per questo evento, ho posizionato il mio dipolo e il mio RTL-SDR sul tetto. Il segnale era incredibilmente debole, quindi, usando il mio RTL-SDR, sono riuscito a ottenere un'immagine parziale solo durante un passaggio eccezionalmente forte. Ho usato attrezzature alternative per il resto dell'evento. Tuttavia, altri membri PARS hanno avuto più successo con gli RTL-SDR e un'antenna fatta in casa utilizzando tubi di rame e cavo coassiale. Il processo di ascolto del segnale è stato molto simile al precedente, tranne per un passaggio aggiuntivo: la contabilizzazione dell'effetto Doppler.

Sostantivo: effetto Doppler

un aumento (o diminuzione) della frequenza del suono, della luce o di altre onde quando la sorgente e l'osservatore si avvicinano (o si allontanano) l'uno dall'altro. L'effetto provoca l'improvviso cambiamento di tono percepibile in una sirena di passaggio, nonché lo spostamento verso il rosso visto dagli astronomi.
- Google

L'effetto Doppler, o spostamento Doppler, è l'apparente cambiamento di frequenza quando l'emettitore si avvicina. Pensiamo a una sirena dell'ambulanza. Mentre viene verso di noi, ha un tono acuto, ma quando ci supera, fa questa cosa strana in cui il suono cambia improvvisamente e diventa più basso. Da bambino, ho sempre pensato che fosse strano: perché i conducenti di ambulanze mi facevano questo? Come facevano a sapere che mi stavano sorpassando quando ero al chiuso? Risulta, succede a tutti, e non solo per il suono. L'effetto Doppler è evidente in tutte le onde, compresa la radio e la luce. Blueshift è quando le stelle ci appaiono blu, una frequenza d'onda più alta, mentre si avvicinano alla terra, e redshift è quando appaiono rosse, una frequenza più bassa, mentre si allontanano. Per una dimostrazione, vi consiglio questo eccellente video.

Lo spostamento Doppler si manifesta nelle comunicazioni radio dei satelliti come un aumento del tono quando il satellite si sposta verso di te e un'improvvisa diminuzione quando si allontana. Sulla cascata dell'SDR, sembrerebbe così:

Per compensare l'effetto, ho mantenuto la mia radio leggermente al di sopra di 145,8 MHz quando il satellite si è alzato, l'ho abbassato quando il satellite ha raggiunto il suo apice e l'ho abbassato ulteriormente quando è impostato. Ricorda che mentre ho ricevuto un parziale, quello che ho ricevuto è stato il seguente audio:

Se lo riproduci ed esegui un decoder SSTV, come l'applicazione Android Robo36, impostato sulla modalità PD120, dovresti ottenere la seguente immagine:

Un tributo fotografico a Owen Garriot, il primo radioamatore operante dallo spazio. Una foto genuina che ho ricevuto direttamente da un'astronave. Usando questa immagine, ho rivendicato l'ARISS SSTV Award.

Ora capiamo come funziona la tecnologia radio.

Radio demistificante: la scienza dietro la magia

Va bene, quindi, se sei come me, vuoi saperne di più. In che modo un uomo che parla in un microfono trasmette onde invisibili (che cosa sono le onde?) che vengono raccolte ("raccolte?") da un'altra scatola magica all'altra estremità e trasformate in suono? Così tante domande. Cominciamo. Se, all'inizio, alcuni di questi concetti non hanno senso, abbi pazienza fino alla fine. Discutiamone:

• Corrente alternata e come produce le onde magnetiche
• Lo spettro elettromagnetico e le radiofrequenze
• Come i ricetrasmettitori radio codificano la voce e la decodificano dalle onde radio

Corrente alternata e come produce le onde elettromagnetiche

Probabilmente sei a conoscenza della corrente continua, ad esempio quando colleghi un LED a una batteria da 12V. Questo tipo di elettricità emette una tensione costante ed è noto come corrente continua (CC). Se dovessimo tracciare il flusso di corrente nel filo, otterremmo qualcosa del genere:

Probabilmente sai che la corrente che scorre attraverso un filo provoca un campo magnetico costante in un cerchio attorno ad esso. Sembra un po' questo:

Puoi vedere questo effetto dimostrato in questo video di YouTube.

La DC non fa nulla per la radio, però. Usiamo il suo fratello più interessante e mortale: la corrente alternata (AC). AC è diversa da DC perché invece di dare una tensione costante al carico, alterna tra dare e prendere da esso. AC è quello che otterresti se ti collegassi alla corrente principale di casa tua. In Pakistan, otteniamo 230 volt alternati a 50 Hz o hertz (per ora non preoccuparti degli hertz), che è simile al Regno Unito, tuttavia, in Nord America, ottieni 120 volt a 60 Hz. Per semplicità, supponiamo che operi a 1 Hz. Ecco un grafico di come sarebbe la mia elettricità di rete:

Ora, ecco la cosa interessante dell'AC: a causa di una corrente variabile, ora provocheremo un campo magnetico variabile attorno al filo. I campi magnetici variabili hanno una proprietà speciale, inducono correnti nei fili che attraversano! Questa si chiama induzione elettromagnetica. Tutta la radio è essenzialmente radiazione elettromagnetica e induzione da onde CA. Ecco un video di un uomo che accende una lampadina con un'antenna a dipolo, impostata sulla stessa lunghezza della nostra, e un segnale nella banda dei 2 metri:

La banda dei 2 metri è, per inciso, la stessa banda su cui abbiamo sentito parlare AP2BDR e AP2AUM, ma cos'è questa "banda" di cui parlo? Vediamolo dopo quando impareremo le frequenze radio.

Le frequenze radio e lo spettro elettromagnetico

La radiazione elettromagnetica (EM) si riferisce alle onde con componenti elettromagnetiche che si propagano nello spazio. Nel video sopra, hai visto un uomo che emette radiazioni EM con un'antenna a dipolo e poi le riceve anche in una. Questo è esattamente quello che abbiamo fatto nel nostro esperimento, anche se con meno potenza. Le onde radio sono energia EM, ma non sono l'unica cosa che può essere classificata come tale. Alcuni altri esempi includono radiazioni luminose e ionizzanti come i raggi X e i raggi gamma. La differenza tra tutti questi è la velocità con cui oscilla l'EM. Questo viene misurato sia in frequenze che in lunghezza d'onda e, talvolta, per le gamme dei radioamatori, espresso come "bande dei metri". Diamo un'occhiata.

Un ciclo è il nome dato a un'oscillazione completa e di solito viene misurato da un picco all'altro sul grafico. La "frequenza" di un'onda è il numero di cicli che attraversa in un secondo e l'unità che denota questo è l'hertz (Hz). Nel diagramma sopra, misuriamo una frequenza di 1 ciclo al secondo, o 1 Hz. Ciò significa che l'onda AC oscilla, tra dare e prendere corrente, 1 volta al secondo.

Per capire la lunghezza d'onda, immaginiamo visivamente come sarebbe la nostra corrente CA in un filo. Immaginiamo che il tempo si fermi e stiamo guardando una corrente CA sconosciuta che scorre attraverso un filo. I picchi alti sono dove il filo è polarizzato positivamente, le valli poco profonde sono dove il filo è polarizzato negativamente.

Guardando visivamente il filo, puoi misurare la lunghezza di un ciclo in metri? Ricorda che un ciclo viene misurato da un picco all'altro. Quando hai la risposta, continua a leggere.

Quello che hai appena misurato è la lunghezza d'onda di un segnale in un filo. La relazione tra la lunghezza d'onda di un segnale e la sua frequenza

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

Dove $f$ è la frequenza dell'onda in Hz, $c$ è la costante di velocità della luce espressa in metri al secondo, $\lambda$ è la lunghezza d'onda in metri e $VF$ è il fattore di velocità.

Il $VF$ è dato dall'equazione:

$ VF = v/c $

Dove $v$ è la velocità alla quale il segnale si propaga attraverso il materiale.

Per ora, supponiamo che i segnali si propaghino attraverso tutto il materiale a $c$, rendendo $v = c$, $VF = 1$, e possiamo semplificare la nostra equazione per far diventare la lunghezza d'onda:

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

Incontrerai questa equazione semplificata in molti posti, ma capisci che è vera solo per EM nel vuoto.

Quando eseguiamo una corrente CA attraverso un'antenna perfetta, irradia energia EM in modo molto efficiente. Ecco una visualizzazione:

Notare come la radiazione EM oscilla esattamente alla stessa frequenza della corrente CA applicata all'antenna? Questo è il motivo per cui una corrente alternata a 450 hertz alimentata a un'antenna irradierà un segnale radio a 450 hertz.

Nel nostro esperimento sopra, abbiamo sentito parlare AP2BDR e AP2AUM a 147,360 MHz*, ovvero megahertz o 147.360.000 hertz*. La lunghezza d'onda per quella frequenza è 2,03 metri (79,92 pollici). Questo ci porta alla nostra ultima approssimazione: le bande dei metri.

Le bande dei metri sono solo stime delle lunghezze d'onda. Se dici a un radioamatore che usi la banda dei 2 metri, lo prenderanno per indicare le frequenze che hanno una lunghezza d'onda di circa 2 metri.

Lo spettro elettromagnetico si riferisce alla gamma di frequenze e alle loro classificazioni. In generale, ci sono 3 categorie principali: onde radio, luce e radiazioni ionizzanti, ma queste tre frasi non trasmettono la profondità dello spettro stesso.

Secondo l'ITU, le onde radio iniziano nella gamma di frequenza estremamente bassa (ELF), a partire da 3 Hz, e terminano nella gamma di frequenza estremamente alta, terminando a 300 GHz. Dopo questa frequenza, la radiazione EM diventa luce, un po' più in là diventa luce visibile, un po' più oltre inizia a diventare pericolosa sotto forma di radiazioni ionizzanti.

Come i ricetrasmettitori radio codificano e decodificano i dati vocali dalle onde radio

"Un trans... cosa, adesso?" Ti sento chiedere.

Un ricetrasmettitore è semplicemente un dispositivo in grado di trasmettere e ricevere segnali radio. Non abbiamo necessariamente bisogno che entrambe le parti abbiano ricetrasmettitori; un messaggio radio può essere inviato se una persona ha solo un ricevitore.

Esistono molti schemi di codifica e decodifica del segnale, ma per ora discuteremo solo dei due principali, uno dei quali abbiamo usato nell'esperimento sopra: modulazione di ampiezza (AM) e modulazione di frequenza (FM). Se giochi da un po' con l'autoradio, i termini AM e FM probabilmente ti sono molto familiari. Diamo un'occhiata a come funzionano esattamente.

Innanzitutto, introduciamo due forme d'onda: un'onda portante e un segnale informativo che prevediamo di codificare. L'onda portante è solo un semplice segnale d'onda che oscilla a una frequenza particolare, nella nostra registrazione, proprio come nell'illustrazione, la nostra onda portante era un'onda sinusoidale (forma regolare ascendente e discendente) a una frequenza di 147,360 MHz*. Il segnale informativo, sono i dati che vuoi codificare e, nel nostro esperimento, era l'audio della conversazione tra AP2BDR e AP2AUM.

In AM, il segnale viene codificato nell'onda portante modulando l'ampiezza dell'onda stessa, il che significa che l'onda portante diventa più alta, ma rimane alla stessa frequenza. In FM, tuttavia, il segnale viene codificato nell'onda portante modulando la frequenza, il che significa che l'onda portante rimane alla stessa altezza, ma la frequenza varia leggermente.

Nella nostra conversazione, abbiamo usato FM. FM di solito si traduce in un audio più chiaro ed è più resistente al rumore o alla distorsione rispetto a AM, poiché la distorsione si manifesta come un cambiamento di ampiezza. Tuttavia, FM ha il costo di utilizzare una gamma di frequenze piuttosto che una frequenza specifica. Quanto è ampia la gamma di frequenze dipende dal filtro. Nel nostro esempio, abbiamo utilizzato FM a banda stretta (NBFM); tuttavia, le stazioni radio commerciali utilizzano FM a banda larga (WBFM). Ciò rende il suono della stazione più ricco e più resistente alla distorsione, ma richiede una gamma di frequenze più ampia.

Conclusione

Abbiamo appreso come funzionano le radio e alcune normative radio, abbiamo impostato un dipolo ricevente ed esplorato lo spettro utilizzando una radio definita da software, e abbiamo appreso un po' di fisica di base dietro le onde radio, nonché i metodi fondamentali per codificare e decodificare il segnale. La radio può sembrare magica, e personalmente penso ancora che lo sia, ma è un pezzo di tecnologia davvero notevole. In un articolo successivo, parlerò di GNURadio e di come sia possibile emulare la funzionalità radio nel software.

Spero che tu sia interessato a saperne di più sulla radio. Utilizzando il tuo SDR, puoi esplorare i segnali prodotti dai tuoi dispositivi, come i segnali dal telecomando della tua auto o da un campanello wireless. Ricorda solo di assicurarti di portare a termine i tuoi esperimenti entro i confini della legge. E se decidi di diventare un operatore radioamatoriale, potresti iniziare a trasmettere e avere conversazioni per conto tuo! In Pakistan, è legale trasmettere da una stazione radio gestita da un radioamatore autorizzato e sotto la loro supervisione, se ti stanno addestrando. Ti consiglio di iscriverti alla PARS o alla tua associazione di radioamatori locale per ulteriori informazioni.

La migliore risorsa sui radioamatori che ho trovato è l'ARRL Handbook for Radio Communications. È stato altamente raccomandato e, sebbene il contenuto del libro sia incredibilmente tecnico a prima vista, dopo alcune letture inizia ad avere un senso. È una risorsa inestimabile e mi ritrovo a farvi riferimento spesso. Comunque è un libro a pagamento, ma se stai cercando qualcosa per iniziare subito, leggi i primi cinque capitoli di Wireless Networking in the Developing World , un libro gratuito (come in libre) e (gratis) ebook che tratta il materiale che ho discusso in modo più dettagliato.

*Nota: PARS mi ha chiesto di non pubblicare dati reali online. Questi sono esempi tecnicamente accurati, ma quelli reali sono disponibili solo per i membri PARS.