Un tutorial radio definit de software: Imagini de la Stația Spațială Internațională și ascultarea radioamelor cu un RTL-SDR

Radioul este transmisia și recepția de radiații electromagnetice cu lungimi de undă mai mari decât cea a luminii infraroșii. Ești iertat dacă acea definiție nu avea sens, totuși, și până acum câțiva ani, nici pentru mine n-ar fi avut. Tehnologia radio alimentează aproape toată conectivitatea wireless din jurul nostru: Bluetooth, WiFi, 3G, 4G și cuptorul cu microunde — toate acestea funcționează pe principii radio. Tehnologia este veche de peste o sută de ani și totuși mi-am dat seama că știam foarte puține despre ea.

Așadar, am decis să încep să învăț și am contactat asociația mea națională de radio amatori, Pakistan Amateur Radio Society (PARS), un membru al International Amateur Radio Union (IARU), care, la rândul său, reprezintă radioamatori în fața Uniunii Internaționale de Telecomunicații ( ITU), agenția ONU a cărei sarcină este să coordoneze operațiunile și serviciile de telecomunicații la nivel mondial. PARS are câteva repetoare radio în toată țara, iar una dintre ele era în Lahore, unde locuiesc.

În timp ce radioul a folosit în esență aceeași tehnologie de când Guglielmo Marconi și-a efectuat pentru prima dată experimentele în 1895, tehnicile îmbunătățite de proiectare a circuitelor și de procesare a semnalului ne-au permis să transmitem mult mai mult și mult mai departe decât înainte. Acum, este posibil ca cineva cu un laptop și echipamente în valoare de mai puțin de 30 USD să primească o gamă largă de frecvențe radio și vom face exact asta.

În acest tutorial radio definit de software, voi configura un dispozitiv radio definit de software (SDR) și o antenă și voi asculta o conversație între doi operatori radio radioamatori licențiați prin repetorul Lahore. Apoi, voi folosi același echipament pentru a primi o imagine transmisă de la Stația Spațială Internațională, o navă spațială care orbitează Pământul, și o voi folosi pentru a revendica Premiul ARISS SSTV, demonstrând cât de ușor este să răsfoiți spectrul radio cu echipamente ieftine și să fiu recunoscut. . Prin hardware-ul folosit în acest articol, puteți primi doar transmisii radio și nu le transmite propriile dvs., dar este în regulă, deoarece aveți nevoie de o licență de radio amator înainte de a face acest lucru, oricum.

Prudență! Este foarte ușor să desfășori o activitate ilegală cu echipamente radio, motiv pentru care acest articol te va avertiza în mod continuu și va cita legea. Autorul locuiește și a condus aceste experimente în mod legal în Pakistan. Deși legile federale privind radiourile din Pakistan sunt extrem de restrictive, jurisdicția dvs. poate fi mai mult. În 2019, un expert al Națiunilor Unite a fost arestat în Tunisia pentru că deținea același dispozitiv radio definit de software pe care îl vom folosi. Este responsabilitatea dumneavoastră să vă asigurați că respectați legile locale atunci când efectuați experimente radio. Vă rugăm să rețineți, totuși: nu sunt avocat și acest lucru nu constituie consiliere juridică. Trebuie să vă consultați propriul avocat pentru clarificări.

Dacă locuiți în Pakistan, trebuie să obțineți un abonament PARS pentru ascultare cu unde scurte (SWL) înainte de a obține un receptor radio . Legea telegrafiei fără fir din Pakistan din 1933 interzice deținerea de aparate de telegrafie fără fir; cu toate acestea, membrilor SWL li se permite să posede receptori. Luați legătura cu mine pentru o scrisoare de referință PARS, dacă doriți să deveniți membru.

Configurarea antenei noastre dipol și a receptorului SDR

„Ce este chiar un radio „definit de software”?” Am auzit că întrebi!

Un radio definit de software, este un dispozitiv radio în care majoritatea componentelor electrice sunt „emulate” în software. Înainte de creșterea SDR-urilor, veți avea nevoie de un circuit dedicat pentru a îndeplini sarcina de procesare a semnalelor către și de la radio. Lucruri precum filtrarea semnalului, amestecarea frecvenței, detectarea undelor radio, amplificarea semnalului, modularea/demodularea și altele au fost făcute cu circuite dedicate. Cu toate acestea, deoarece computerele au devenit mai rapide, putem îndeplini aceste funcții prin software, făcând aceste tipuri de radio definite de software.

Un receptor SDR popular (și ieftin) este receptorul Digital Video Broadcast (DVB-T) cu controlerul Realtek RTL2832U și circuitul integrat tuner. În timp ce scopul lor inițial a fost de a primi videoclipuri, acestea sunt acum reutilizate pentru a primi semnale radio și au ajuns să fie cunoscute ca dispozitive RTL-SDR. Voi folosi receptorul RTL-SDR și dipolul de la RTL-SDR.com. În prezent, costă 29,95 USD, se livrează în toată lumea, vine cu un oscilator compensat cu temperatură (TCXO) și un tee de polarizare, care sunt grozave de avut, dar dincolo de scopul acestui articol de discutat. De asemenea, vine cu un kit de antenă dipol reglabil, permițându-vă să ascultați semnale de la ~70 MHz până la ~1030 MHz.

Ziua 2 a ARISS Int'l F2F:
David Honess de la ESA deschide sesiunile de astăzi, propunând modalități excelente de a implica copiii cu proiecte radio ISS folosind Raspberry Pi, RTL-SDR, comunicații în modul SSTV etc. printr-o conexiune online cu întâlnirea noastră F2F din Montreal. pic.twitter.com/Mp25cljrAH

— ARISS (@ARISS_status) 27 iunie 2019

Kit-ul dipol RTL-SDR pe care îl folosesc a fost recomandat și de reprezentanții Agenției Spațiale Europene la întâlnirea internațională față în față a radioamatorilor în spațiu (ARISS) din iunie 2019.

Configurarea antenei este ușoară. Înșurubați vârfurile lungi ale antenei în centru, montați-o pe o fereastră cu ventuza furnizată și deschideți brațele dipolului la exact 49,65 cm (1 picior 7,55 inchi) fiecare. Conectați capătul mamă al cablului mai lung furnizat la capătul tată al dipolului, capătul masculin al cablului mai lung la SDR-ul dvs. și apoi montați antena pe verticală cât mai sus posibil în exterior. De preferință pe o fereastră, folosind suportul pentru ventuză furnizat. Iată o imagine despre cum ar trebui să arate:

În cele din urmă, înșurubați capătul suspendat al cablului lung în SDR și conectați SDR-ul la portul USB al computerului. În acest moment, puteți merge cu orice număr de aplicații SDR, dar din moment ce sunt pe MacOS, unde opțiunile sunt limitate, voi folosi CubicSDR.

 brew cask install cubicsdr

La deschiderea CubicSDR, vi se va afișa o casetă de dialog pentru a vă selecta SDR-ul și setările acestuia. Alegeți Generic RTL2832U OEM cum am ales-o în imagine și modificați rata de eșantionare la 2,048MHz

Când pornește CubicSDR, puteți începe imediat să răsfoiți spectrul. Recomand să începeți cu emisiuni radio FM familiare. Iată un videoclip cu mine răsfoind posturile de radio locale, deoarece sunt disponibile pentru mine în Lahore.

În continuare, ascultăm doi radioamatori la Lahore, repetor, dar înainte de a începe, să discutăm despre ce este radioamatori.

Ce este radioul amator?

„Bine, dar ce este radioul „amator”?” Am auzit că întrebi de data asta!

Radioamator reprezintă utilizarea spectrului radio de către operatorii autorizați pentru activități necomerciale. Acestea pot include comunicarea, instruirea, experimentarea, concursul sau mai multe. Fiecare jurisdicție poate avea și propria definiție juridică. Operatorii radioamatori sunt limitati la utilizarea frecventelor dedicate serviciului de amatori.

„Serviciul de amatori” înseamnă un serviciu de radiocomunicații cu scopul de autoinstruire, intercomunicare și investigații tehnice efectuate de amatori, adică de persoane autorizate în mod corespunzător în temeiul prezentului Regulament, interesate în tehnica radio exclusiv cu scop personal și fără interes pecuniar; – Regulamente privind serviciile de radio amatori, 2004, Pakistan

Cu asta rezolvată, să ne uităm la frecvențele noastre locale de radio amatori. Ele sunt publicate împreună cu definițiile tuturor de către Consiliul pakistanez de alocare a frecvenței, într-un document numit Tabelul de alocare a frecvenței din Pakistan. Mențin o esențială a tuturor pentru referință ușoară, dar iată benzile de frecvență foarte înaltă (VHF):

Acestea fiind spuse, iată o notă importantă despre legalități : RTL-SDR și această configurație sunt incredibil de puternice. Chiar dacă aveți acces doar la o mică parte din intervalele de amatori desemnate din Pakistan (sau localul dvs.), care se întind de obicei de la 1.800 KHz la 250 GHz, există și alte servicii care operează pe spectru. Ar trebui să fiți conștienți de ce servicii puteți, sau mai important, pe care nu le puteți asculta: în Pakistan, așa cum este în Marea Britanie, nu puteți asculta nicio transmisie care nu este destinată dvs. sau care nu este destinată să fie deschisă publicului , făcând deci poate fi sancționată cu o amendă sau o pedeapsă cu închisoarea în Pakistan, conform Legii de telecomunicații (reorganizare) din Pakistan, 1996 și a Legii privind prevenirea criminalității electronice, 2016. În orice caz, este în întregime responsabilitatea dvs. să căutați legile locale . În SUA, ce transmisii puteți asculta depinde de jurisdicția locală.

Ascultarea radioamatorilor la Repeatorul Lahore

— Vrei să te întreb ce este un repetitor, nu-i așa? tu intrebi. Și mă bucur că ai întrebat.

Când dispozitivele radio vorbesc între ele, toate au propriile limite în raza de acțiune. Imaginează-ți că Alice și Bob ar fi vrut să vorbească unul cu celălalt, dar distanța dintre ei era mult mai mare decât puteau transmite radiourile lor. Acum, Alice și Bob și-ar putea îmbunătăți radiourile, dar asta ar fi costisitor. În schimb, își pot pune în comun banii și pot instala un repetor între ei. Repeatorul poate fi super puternic, sau doar suficient de puternic încât transmisiile sale să ajungă la ambele.

Un repetor este un dispozitiv care, ei bine, repetă ceea ce aude. Papagali ce aude pe o frecvență pe o altă frecvență. Scopul unui repetor este de a extinde raza de acțiune a altor radiouri. De obicei, este plasat într-un loc central și foarte sus, pentru a-i oferi o vizibilitate clară asupra zonei pe care o acoperă. De asemenea, poate scoate o cantitate mare de putere, astfel încât radiourile aflate la distanță să o poată auzi și ele. În ilustrația de mai sus, vedem vizual cum un repetor poate ajuta două radiouri portabile mici să vorbească între ele pe distanțe mari. Exact așa funcționează repetorul Lahore, cu excepția faptului că are mai multă putere.

Repeatorul Lahore funcționează la o frecvență de 147,360 MHz*. Înainte de a vă acorda la acea frecvență, setați selectorul de modulație la modularea de frecvență în bandă îngustă (NBFM/NFM), vom afla mai multe despre cum funcționează aceasta mai târziu. La acea frecvență, veți auzi o serie de tonuri la fiecare cinci minute. Am înregistrat unul dintre acestea pentru tine aici:

Care sunt aceste tonuri, mai exact? O privire asupra formei de undă ne va da un indiciu.

Dacă nu ați prins deja, acesta este codul Morse. Deoarece această formă de undă este o reprezentare a amplitudinii și timpului, bipurile scurte sunt puncte, iar bipurile lungi sunt liniuțe. Prin urmare, sunetul semnalează .-.. … .-. care decodifică în LHR, abrevierea orașului pentru Lahore. Aceasta vă spune că repetorul este online, că sunteți reglat la frecvența potrivită și că ascultați repetorul Lahore.

În timp ce așteptam, l-am rugat pe prietenul meu și operator autorizat de șuncă Badar Jamal, AP2BDR, șeful capitolului PARS Lahore, să poarte o conversație rapidă cu mine în timp ce eram conectat la repetorul Lahore. Am autorizație specială de la Autoritatea de Telecomunicații din Pakistan pentru a opera un radio sub supravegherea unui operator licențiat precum AP2BDR. Conversația a avut loc într-un moment deosebit de prost când spectrul era foarte poluat, deci este zgomot. De asemenea, în ciuda eforturilor mele de a pune o oarecare distanță între mine și RTL-SDR, transmisiile mele par să depășească dispozitivul în anumite momente, dar iată conversația de mai jos. Eu operez sub o extensie a indicativului de apel al PARS ca AP2ARS/noiembrie.

Și așa se poate asculta o conversație radioamatorică între doi operatori licențiați pe un repetor. Procesul ar fi același dacă ar transmite fără repetor pentru că RTL-SDR nu transmite. Configurarea este, totuși, puțin mai complicată pentru echipamentele de transmisie, deoarece acestea trebuie să transmită la o frecvență diferită de cea la care primesc. Dacă ești ca mine, totuși, asta te-a lăsat cu mai multe întrebări decât răspunsuri. Voi explica știința din spatele acestui lucru în secțiunea următoare.

Primirea de imagini de la o navă spațială: evenimente SSTV de la Stația Spațială Internațională

Stația Spațială Internațională (ISS) este un mare satelit artificial care orbitează în jurul Pământului. Este un laborator de cercetare a mediului spațial deținut în comun de cinci agenții spațiale diferite: NASA (Statele Unite ale Americii), Roscosmos (Rusia), JAXA (Japonia), ESA (Europa) și CSA (Canada) printr-un set de acorduri și tratate complexe. Deoarece stația spațială internațională este o navă spațială, operată de un echipaj, din punct de vedere tehnic este o navă spațială și, din moment ce orbitează în jurul Pământului, este și un satelit.

ISS rulează un serviciu de amatori prin satelit în cadrul Radioamatorilor pe Stația Spațială Internațională sau programul ARISS. Acest serviciu vă permite să contactați ISS unde puteți vorbi cu astronauții radioamatori, dar din când în când ARISS desfășoară evenimente speciale de televiziune cu scanare lentă (SSTV) în care difuzează imagini de peste 145,8 MHz în modul FM de bandă îngustă. Un astfel de eveniment a avut loc în perioada 1-4 august 2019, numit activitatea SSTV memorială ARISS Garriott. Evenimentul „a sărbătorit[d] viața și realizările astronautului, om de știință și pionierul radioamatorului Owen Garriott cu un eveniment comemorativ SSTV, care conține imagini din munca lui Garriott cu radioamatori în timpul misiunilor sale în spațiu.” A fost primul ham care a operat din spațiu.

Pentru acest eveniment, mi-am pus dipolul și RTL-SDR-ul pe acoperiș. Semnalul a fost, totuși, incredibil de slab, așa că folosind RTL-SDR-ul meu, am reușit să obțin doar o imagine parțială în timpul unei treceri excepțional de puternice. Am folosit echipament alternativ pentru restul evenimentului. Cu toate acestea, alți membri ai PARS au avut mai mult succes cu RTL-SDR și cu o antenă autofabricată folosind tuburi de cupru și cablu coaxial. Procesul de ascultare a semnalului a fost foarte asemănător cu cel anterior, cu excepția unui pas suplimentar: luarea în considerare a efectului Doppler.

Substantiv: efect Doppler

o creștere (sau scădere) a frecvenței sunetului, luminii sau a altor unde pe măsură ce sursa și observatorul se deplasează unul spre celălalt (sau se îndepărtează). Efectul provoacă schimbarea bruscă a tonului vizibilă într-o sirenă care trece, precum și schimbarea roșie văzută de astronomi.
- Google

Efectul Doppler, sau deplasarea Doppler, este schimbarea aparentă a frecvenței pe măsură ce emițătorul se apropie. Să ne gândim la o sirenă de ambulanță. Pe măsură ce vine spre noi, are înălțimea înaltă, dar când trece pe lângă noi, face acest lucru ciudat în care sunetul se schimbă brusc și devine mai scăzut. În copilărie, am crezut întotdeauna că este ciudat: de ce mi-au făcut șoferii de ambulanță asta? De unde au știut că trec pe lângă mine când eram în casă? Se pare că se întâmplă tuturor, și nu doar pentru sunet. Efectul Doppler este evident în toate undele, inclusiv radio și lumină. Blueshift este atunci când stelele par albastre pentru noi, o frecvență de undă mai mare, pe măsură ce vin spre pământ, iar deplasarea către roșu este atunci când apar roșii, o frecvență mai joasă, pe măsură ce se îndepărtează. Pentru o demonstrație, recomand acest videoclip excelent.

Schimbarea Doppler se manifestă în comunicațiile radio ale sateliților ca o creștere a înălțimii pe măsură ce satelitul se deplasează spre tine și o scădere bruscă pe măsură ce se îndepărtează. Pe cascada SDR, ar părea așa:

Pentru a compensa efectul, mi-am menținut radioul la puțin peste 145,8 MHz pe măsură ce satelitul a apărut, l-am schimbat în jos pe măsură ce satelitul a atins vârful și l-am schimbat mai jos când s-a instalat. Amintiți-vă că, deși am primit un parțial, ceea ce am primit a fost următorul audio:

Dacă jucați acest lucru și rulați un decodor SSTV, cum ar fi aplicația Robo36 Android, setat la modul PD120, ar trebui să obțineți următoarea imagine:

Un omagiu foto pentru Owen Garriot, primul ham care operează din spațiu. O poză autentică pe care am primit-o direct de la o navă spațială. Folosind această imagine, am revendicat premiul ARISS SSTV.

Acum să înțelegem cum funcționează tehnologia radio.

Radio demistifică: Știința din spatele magiei

Bine, deci, dacă ești ca mine, vrei să afli mai multe. Cum transmite un om care vorbește într-un microfon unde invizibile (ce sunt chiar undele?) care sunt captate („prinse?”) de o altă cutie magică de la celălalt capăt și transformate în sunet? Atat de multe intrebari. Sa incepem. Dacă, la început, unele dintre aceste concepte nu au sens, răbdați-mă până la sfârșit. Sa discutam:

• Curentul alternativ și modul în care produce unde magnetice
• Spectrul electromagnetic și frecvențele radio
• Cum emițătoarele radio codifică vocea și o decodifică din undele radio

Curentul alternativ și modul în care produce unde electromagnetice

Probabil că sunteți conștient de curent continuu, cum ar fi atunci când conectați un LED la o baterie de 12 V. Acest tip de electricitate produce o tensiune constantă și este cunoscut sub numele de curent continuu (DC). Dacă ar fi să diagramăm fluxul de curent în fir, am obține ceva de genul acesta:

Probabil știți că curentul care trece printr-un fir provoacă un câmp magnetic constant într-un cerc în jurul acestuia. Arata cam asa:

Puteți urmări acest lucru demonstrat în acest videoclip YouTube.

DC nu face nimic pentru radio, totuși. Folosim fratele său mai interesant și mai mortal: curent alternativ (AC). AC este diferit de DC deoarece, în loc să dea o tensiune constantă sarcinii, alternează între a da și a lua de la ea. AC este ceea ce ai obține dacă ai conecta la sursa principală de la casa ta. În Pakistan, obținem 230 de volți alternativ la 50 Hz sau herți (nu vă faceți griji pentru herți deocamdată), ceea ce este similar cu Marea Britanie, totuși, în America de Nord, obțineți 120 de volți la 60 Hz. Pentru simplitate, să presupunem că funcționează la 1 Hz. Iată un grafic cu cum ar arăta electricitatea mea de la rețea:

Acum, iată lucrul interesant despre AC: din cauza unui curent în schimbare, acum vom provoca un câmp magnetic în schimbare în jurul firului. Câmpurile magnetice în schimbare au o proprietate specială, ele induc curenți în firele prin care trec! Aceasta se numește inducție electromagnetică. Toate radiourile sunt în esență radiații electromagnetice și inducție de undele AC. Iată un videoclip cu un bărbat care rulează un bec de pe antena dipol, setat la aceeași lungime ca a noastră, și un semnal în banda de 2 metri:

Banda de 2 metri este, de altfel, aceeași trupă despre care am auzit AP2BDR și AP2AUM vorbind, dar care este această „bandă” despre care vorbesc? Să vedem asta în continuare când vom afla despre frecvențele radio.

Frecvențele radio și spectrul electromagnetic

Radiația electromagnetică (EM) se referă la undele cu componente electromagnetice care se propagă prin spațiu. În videoclipul de mai sus, ați văzut un om emitând radiații EM cu o antenă dipol și apoi primind-o într-una. Exact asta am făcut în experimentul nostru, deși cu mai puțină putere. Undele radio sunt energie EM, dar nu sunt singurul lucru care poate fi clasificat ca atare. Alte exemple includ lumina, radiațiile ionizante precum razele X și razele gamma. Diferența dintre toate acestea este rata la care EM oscilează. Acest lucru este măsurat atât în ​​frecvențe, cât și în lungime de undă și, uneori, pentru intervalele de radio amatori, exprimat ca „benzi de metri”. Hai să aruncăm o privire.

Un ciclu este numele dat unei oscilații complete și este de obicei măsurat de la vârf la vârf pe grafic. „Frecvența” unei unde este numărul de cicluri prin care trece într-o secundă, iar unitatea care denotă aceasta este herțul (Hz). În diagrama de mai sus, măsurăm o frecvență de 1 ciclu pe secundă, sau 1 Hz. Aceasta înseamnă că unda de curent alternativ oscilează, între eliberarea și preluarea curentului, 1 dată pe secundă.

Pentru a înțelege lungimea de undă, să ne imaginăm vizual cum ar arăta curentul nostru AC într-un fir. Să ne imaginăm că timpul se oprește și ne uităm la un curent alternativ necunoscut care trece printr-un fir. Vârfurile înalte sunt acolo unde firul este polarizat pozitiv, văile puțin adânci sunt acolo unde firul este polarizat negativ.

Privind firul vizual, puteți măsura lungimea unui ciclu în metri? Amintiți-vă că un ciclu este măsurat de la vârf la vârf. Când ai răspunsul, citește înainte.

Ceea ce tocmai ai măsurat este lungimea de undă a unui semnal dintr-un fir. Relația dintre lungimea de undă a unui semnal și frecvența acestuia

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

Unde $f$ este frecvența undei în Hz, $c$ este constanta vitezei luminii exprimată în metri pe secundă, $\lambda$ este metrii de lungime de undă și $VF$ este factorul de viteză.

$VF$ este dat de ecuația:

$ VF = v/c $

Unde $v$ este viteza cu care semnalul se propagă prin material.

Deocamdată, să presupunem că semnalele se vor propaga prin tot materialul la $c$, făcând $v = c$, $VF = 1$ și ne putem simplifica ecuația pentru ca lungimea de undă să devină:

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

Veți întâlni această ecuație simplificată în multe locuri, dar înțelegeți că este valabilă numai pentru EM în vid.

Când trecem un curent alternativ printr-o antenă perfectă, acesta radiază energie EM foarte eficient. Iată o vizualizare:

Observați cum radiația EM oscilează exact la aceeași frecvență cu curentul AC aplicat antenei? Acesta este motivul pentru care un curent AC de 450 hertzi alimentat unei antene va radia un semnal radio de 450 hertzi.

În experimentul nostru de mai sus, am auzit AP2BDR și AP2AUM vorbind la 147,360 MHz*, adică megaherți sau 147.360.000 herți*. Lungimea de undă pentru acea frecvență este de 2,03 metri (79,92 inchi). Aceasta ne duce la ultima noastră aproximare: benzi de metri.

Benzile de metri sunt doar estimări ale lungimilor de undă. Dacă îi spui unui operator de radio amator că folosești banda de 2 metri, o vor considera ca însemnând frecvențele care au lungimea de undă de aproximativ 2 metri.

Spectrul electromagnetic se referă la gama de frecvențe și clasificările acestora. În linii mari, există 3 categorii majore: unde radio, lumină și radiații ionizante, dar aceste trei fraze nu transmit profunzimea spectrului în sine.

Potrivit ITU, undele radio încep în intervalul de frecvență extrem de joasă (ELF), începând de la 3 Hz și se termină în intervalul de frecvență extrem de înaltă, terminând la 300 GHz. După această frecvență, radiația EM devine lumină, puțin mai departe, devine lumină vizibilă, puțin mai departe de aceasta, începe să devină periculoasă sub formă de radiații ionizante.

Cum codifică și decodifică transceiverele radio datele vocale din undele radio

„Un trans—ce, acum?” Te aud întrebi.

Un transceiver este pur și simplu un dispozitiv care poate transmite și recepționa semnale radio. Nu avem neapărat nevoie ca ambele părți să aibă transceiver; un mesaj radio poate fi trimis dacă o persoană are doar un receptor.

Există multe scheme de codare și decodare a semnalului, dar deocamdată vom discuta doar despre cele două primare, dintre care una am folosit-o în experimentul de mai sus: modulația în amplitudine (AM) și modulația în frecvență (FM). Dacă v-ați jucat cu stereo mașinii pentru o vreme, termenii AM și FM vă sunt probabil foarte familiari. Să vedem exact cum funcționează.

Mai întâi, să introducem două forme de undă: o undă purtătoare și un semnal de informare pe care intenționăm să-l codificăm. Unda purtătoare este doar un semnal de undă simplă care oscilează la o anumită frecvență, în înregistrarea noastră, la fel ca în ilustrație, unda noastră purtătoare a fost o undă sinusoidală (formă lină în creștere și coborâre) la o frecvență de 147,360 MHz*. Semnalul informațional, este datele pe care doriți să le codificați, iar în experimentul nostru, a fost sunetul conversației dintre AP2BDR și AP2AUM.

În AM, semnalul este codificat în unda purtătoare prin modularea amplitudinii undei în sine, ceea ce înseamnă că unda purtătoare crește, dar rămâne la aceeași frecvență. În FM, totuși, semnalul este codificat în unda purtătoare prin modularea frecvenței, ceea ce înseamnă că unda purtătoare rămâne la aceeași înălțime, dar frecvența variază puțin.

În conversația noastră, am folosit FM. FM are ca rezultat, de obicei, un sunet mai clar și este mai rezistent la zgomot sau distorsiuni decât AM, deoarece distorsiunea se manifestă ca o modificare a amplitudinii. Cu toate acestea, FM vine cu prețul utilizării unei game de frecvențe, mai degrabă decât a unei anumite frecvențe. Cât de largă este gama de frecvențe depinde de filtrul dvs. În exemplul nostru, am folosit FM în bandă îngustă (NBFM); cu toate acestea, posturile de radio comerciale folosesc FM în bandă largă (WBFM). Acest lucru face ca postul să sune mai bogat și mai rezistent la distorsiuni, dar necesită o gamă mai mare de frecvențe.

Concluzie

Am învățat cum funcționează radiourile și unele reglementări radio, am configurat un dipol de recepție și am explorat spectrul utilizând un radio definit de software și am învățat câteva elemente fizice de bază din spatele undelor radio, precum și metodele fundamentale de codificare și decodare a semnalului. Radioul poate părea o magie, și personal încă cred că este, dar este o piesă de tehnologie destul de remarcabilă. Într-un articol ulterior, aș putea discuta despre GNURadio și despre cum este posibil să emulați funcționalitatea radio în software.

Sper că sunteți interesat să aflați mai multe despre radio. Folosind SDR, puteți explora semnalele pe care le produc propriile dispozitive, cum ar fi semnalele de la cheia mașinii sau de la o sonerie fără fir. Nu uitați să vă asigurați că efectuați experimentele în limitele legii. Iar dacă te hotărăști să devii radioamatorică, s-ar putea să începi să transmiți și să ai conversații proprii! În Pakistan, este legal să transmiteți de la un post de radio operat de un radioamator autorizat și sub supravegherea acestuia, dacă vă antrenează. Vă recomand să vă alăturați PARS sau asociației locale de radio amatori pentru mai multe informații.

Cea mai bună resursă pe radioamatori pe care am găsit-o este Manualul ARRL pentru comunicații radio. A venit foarte recomandat și, deși conținutul cărții este incredibil de tehnic la prima vedere, după câteva citiri, începe să aibă sens. Este o resursă neprețuită și mă trezesc să mă refer la ea frecvent. Cu toate acestea, este o carte plătită, dar dacă căutați ceva pentru a începe imediat, citiți primele cinci capitole din Wireless Networking in the Developing World , o carte gratuită (ca în mod gratuit) și o carte electronică (gratuită) care acoperă materialul pe care îl am discutat mai detaliat.

*Notă: PARS mi-a cerut să nu public cifre reale online. Acestea sunt exemple precise din punct de vedere tehnic, dar cele reale sunt disponibile numai membrilor PARS.