Yazılım Tanımlı Bir Radyo Eğitimi: Uluslararası Uzay İstasyonundan Görüntüler ve RTL-SDR ile Jambon Dinleme

Radyo, kızılötesi ışıktan daha uzun dalga boylarına sahip elektromanyetik radyasyonun iletilmesi ve alınmasıdır. Yine de bu tanım mantıklı olmasaydı affedildin ve birkaç yıl öncesine kadar bana da gerek yoktu. Radyo teknolojisi, çevremizdeki hemen hemen tüm kablosuz bağlantılara güç sağlar: Bluetooth, WiFi, 3G, 4G ve mikrodalga fırınınız - bunların tümü radyo ilkeleriyle çalışır. Teknoloji yüz yıldan daha eski ve yine de bu konuda çok az şey bildiğimi fark ettim.

Bu yüzden öğrenmeye başlamaya karar verdim ve Uluslararası Amatör Radyo Birliği'nin (IARU) bir üyesi olan ve sırayla Uluslararası Telekomünikasyon Birliği'ne amatör radyoyu temsil eden ulusal amatör radyo derneğim Pakistan Amatör Radyo Derneği'ne (PARS) ulaştım. ITU), görevi dünya çapında telekomünikasyon operasyonlarını ve hizmetlerini koordine etmek olan BM kuruluşu. PARS, ülke genelinde birkaç radyo tekrarlayıcı çalıştırıyor ve bunlardan biri yaşadığım Lahor'daydı.

Radyo, Guglielmo Marconi'nin 1895'te ilk deneylerini gerçekleştirmesinden bu yana temelde aynı teknolojiyi kullanıyor olsa da, gelişmiş devre tasarımı ve sinyal işleme teknikleri, eskisinden çok daha fazla ve çok daha uzaklara iletmemizi sağladı. Şimdi, dizüstü bilgisayarı ve 30 dolardan daha az değerinde ekipmanı olan birinin çok çeşitli radyo frekanslarını alması mümkün ve biz de tam olarak bunu yapacağız.

Bu yazılım tanımlı radyo eğitiminde, yazılım tanımlı bir radyo cihazı (SDR) ve bir anten kuracağım ve Lahore tekrarlayıcı aracılığıyla iki lisanslı amatör radyo operatörü arasındaki konuşmayı dinleyeceğim. Daha sonra, aynı ekipmanı, Dünya yörüngesindeki bir uzay aracı olan Uluslararası Uzay İstasyonu'ndan iletilen bir görüntüyü almak için kullanacağım ve onu, ucuz ekipmanla radyo spektrumunda gezinmenin ve tanınmanın ne kadar kolay olduğunu gösteren ARISS SSTV Ödülü'nü talep etmek için kullanacağım. . Bu makalede kullanılan donanım aracılığıyla, yalnızca radyo yayınlarını alabilir ve kendinizinkini iletemezsiniz, ancak bunu yapmadan önce amatör bir radyo lisansına ihtiyacınız olduğu için sorun değil.

Dikkat! Telsiz ekipmanı ile yasadışı bir faaliyet yapmak çok kolaydır, bu yüzden bu makale sizi sürekli olarak uyaracak ve yasaları alıntılayacaktır. Yazar Pakistan'da yaşıyor ve bu deneyleri yasal olarak Pakistan'da yürütüyor. Pakistan'daki federal radyo yasaları son derece kısıtlayıcı olsa da, sizin yetki alanınız daha fazla olabilir. 2019 yılında, kullanacağımız yazılım tanımlı radyo cihazına sahip olduğu için Tunus'ta bir Birleşmiş Milletler uzmanı tutuklandı. Radyo deneylerini gerçekleştirirken yerel yasalara uyduğunuzdan emin olmak sizin sorumluluğunuzdadır. Yine de lütfen unutmayın: Ben bir avukat değilim ve bu yasal tavsiye teşkil etmez. Açıklama için kendi avukatınıza danışmalısınız.

Pakistan'da yaşıyorsanız, radyo alıcısı almadan önce PARS kısa dalga dinleme (SWL) üyeliği edinmelisiniz . Pakistan'ın Telsiz Telgraf Yasası, 1933, kablosuz telgraf aygıtı bulundurmayı yasaklıyor; ancak, SWL üyelerinin alıcılara sahip olmalarına izin verilir. Üye olmak istiyorsanız PARS referans mektubu için bana ulaşın.

Dipol Antenimizin ve SDR Alıcımızın Kurulumu

“'Yazılım tanımlı' bir radyo bile nedir?” sorduğunu duydum!

Yazılım tanımlı bir radyo, elektrikli bileşenlerin çoğunun yazılımda “taklit edildiği” bir radyo cihazıdır. SDR'lerin yükselişinden önce, radyoya giden ve radyodan gelen sinyalleri işleme görevini gerçekleştirmek için özel bir devreye ihtiyacınız olacaktı. Sinyal filtreleme, frekans karıştırma, radyo dalgası algılama, sinyal amplifikasyonu, modülasyon/demodülasyon ve diğerleri gibi şeyler özel devrelerle yapıldı. Ancak bilgisayarlar hızlandığı için bu işlevleri yazılımsal olarak yerine getirerek bu tip telsizleri yazılım tanımlı hale getirebiliyoruz.

Popüler (ve ucuz) bir SDR alıcısı, Realtek RTL2832U denetleyicisi ve tuner entegre devresine sahip Dijital Video Yayını (DVB-T) alıcısıdır. Orijinal amaçları video almak iken, bunlar artık radyo sinyallerini almak için yeniden tasarlandı ve RTL-SDR cihazları olarak bilinir hale geldi. RTL-SDR.com'dan RTL-SDR alıcı ve dipol kullanacağım. Şu anda maliyeti 29.95 dolar, dünya çapında gönderilir, sıcaklık kompanzasyonlu bir osilatör (TCXO) ve sahip olması harika olan bir önyargı tişörtü ile birlikte gelir, ancak tartışmak için bu makalenin kapsamı dışındadır. Ayrıca, ~70 MHz ila ~1030 MHz arası sinyalleri dinlemenizi sağlayan ayarlanabilir bir dipol anten kiti ile birlikte gelir.

ARISS Uluslararası F2F'nin 2. Günü:
ESA'dan David Honess, Montreal'deki F2F toplantımızla çevrimiçi bir bağlantı aracılığıyla Raspberry Pi, RTL-SDR, SSTV modu iletişimleri vb. kullanarak çocukları ISS amatör radyo projelerine dahil etmenin mükemmel yollarını öneren bugünün oturumlarını açıyor. pic.twitter.com/Mp25cljrAH

— ARISS (@ARISS_status) 27 Haziran 2019

Kullanmakta olduğum RTL-SDR dipol kiti, Haziran 2019'da düzenlenen Uzayda Amatör Radyo (ARISS) Uluslararası Yüz Yüze Toplantısında Avrupa Uzay Ajansı temsilcileri tarafından da önerildi.

Anteni ayarlamak kolaydır. Antenin uzun uçlarını ortaya vidalayın, sağlanan vantuzla bir pencereye monte edin ve dipol kollarını her biri tam olarak 49,65 cm (1 fit 7,55 inç) olacak şekilde açın. Sağlanan daha uzun kablonun dişi ucunu dipolün erkek ucuna, daha uzun kablonun erkek ucunu SDR'nize bağlayın ve ardından anteni dikey olarak dışarıya mümkün olduğunca yükseğe monte edin. Tercihen sağlanan vantuz montajını kullanarak bir pencerede. İşte nasıl görünmesi gerektiğine dair bir resim:

Son olarak, uzun kablonun sarkan ucunu SDR'nize vidalayın ve SDR'nizi bilgisayarınızın USB bağlantı noktasına takın. Bu noktada, istediğiniz sayıda SDR uygulaması ile gidebilirsiniz, ancak seçeneklerin sınırlı olduğu MacOS'ta olduğum için CubicSDR kullanacağım.

 brew cask install cubicsdr

CubicSDR'yi açtıktan sonra, SDR'nizi ve ayarlarını seçmeniz için bir diyalog kutusu ile karşılaşacaksınız. Resimde seçtiğim gibi Generic RTL2832U OEM seçin ve örnekleme hızını 2.048MHz olarak değiştirin.

CubicSDR başladığında, hemen spektrumda gezinmeye başlayabilirsiniz. Tanıdık FM radyo yayınlarıyla başlamanızı öneririm. İşte Lahore'da bana sunulan yerel radyo istasyonlarına göz attığım bir video.

Sırada, Lahor'da iki amatör radyo operatörü dinliyoruz, tekrarlayıcı, ama başlamadan önce amatör radyonun ne olduğunu tartışalım.

Amatör Radyo Nedir?

“Tamam, ama 'amatör' radyo nedir?” Bu sefer sorduğunu duydum!

Amatör radyo, radyo spektrumunun lisanslı operatörler tarafından ticari olmayan faaliyetler için kullanılmasıdır. Bunlar iletişim, eğitim, deney, yarışma veya daha fazlasını içerebilir. Her yargı yetkisinin de kendi yasal tanımı olabilir. Amatör telsiz operatörleri, amatör hizmete tahsis edilmiş frekansları kullanmakla sınırlıdır.

“Amatör Hizmet” amatörler tarafından, yani radyo tekniğiyle ilgilenen bu Yönetmelik kapsamında usulüne uygun olarak yetkilendirilmiş kişiler tarafından, yalnızca kişisel bir amaçla ve herhangi bir maddi çıkar gözetmeksizin gerçekleştirilen kendi kendine eğitim, iletişim ve teknik incelemeler amacıyla bir radyo iletişim hizmeti anlamına gelir; – Amatör Radyo Hizmetleri Yönetmeliği, 2004, Pakistan

Bunu hallettikten sonra, yerel amatör radyo frekanslarımızın ne olduğuna bakalım. Pakistan Frekans Tahsis Kurulu tarafından Pakistan Frekans Tahsisleri Tablosu adlı bir belgede her şeyin tanımlarıyla birlikte yayınlanırlar. Kolay başvuru için hepsinin bir özetini tutuyorum, ancak işte çok yüksek frekanslı (VHF) bantlar:

Bununla birlikte, burada yasallıklar hakkında önemli bir not var : RTL-SDR ve bu kurulum inanılmaz derecede güçlü. Pakistan'ın (veya yerel bölgenizin) genellikle 1.800 KHz ila 250 GHz arasında değişen amatör aralıklarının yalnızca küçük bir bölümüne erişiminiz olsa da, spektrumda çalışan başka hizmetler de var. Hangi hizmetleri dinleyebileceğinizi veya daha da önemlisi dinleyemeyeceğinizi bilmelisiniz: İngiltere'de olduğu gibi Pakistan'da da size yönelik olmayan veya halka açık olması amaçlanmayan hiçbir yayını dinleyemezsiniz, bu nedenle Pakistan Telekomünikasyon (Yeniden Örgütlenme) Yasası, 1996 ve Elektronik Suçları Önleme Yasası, 2016 uyarınca Pakistan'da para cezası veya hapis cezası alabilir. Ne olursa olsun, yerel yasalara bakmak tamamen sizin sorumluluğunuzdadır . ABD'de hangi yayınları dinleyebileceğiniz, yerel yetki alanınıza bağlıdır.

Amatör Telsiz Operatörlerini Lahore Tekrarlayıcıda Dinlemek

"Tekrarlayıcının ne olduğunu sormamı istiyorsun, değil mi?" sen sor. Ve sorduğuna sevindim.

Telsiz cihazları birbirleriyle konuştuğunda, hepsinin kendi menzil sınırları vardır. Alice ve Bob'un birbirleriyle konuşmak istediklerini ama aralarındaki mesafenin telsizlerinin iletebileceğinden çok daha fazla olduğunu hayal edin. Alice ve Bob telsizlerini yükseltebilirlerdi ama bu pahalı olurdu. Bunun yerine, paralarını bir araya toplayabilir ve aralarına bir tekrarlayıcı kurabilirler. Tekrarlayıcı süper güçlü olabilir veya iletimlerinin her ikisine de ulaşması için yeterince güçlü olabilir.

Tekrarlayıcı, duyduğunu tekrar eden bir cihazdır. Bir frekansta duyduğunu başka bir frekansta tekrarlar. Bir tekrarlayıcının amacı, diğer telsizlerin menzilini genişletmektir. Genellikle merkezi bir yere yerleştirilir ve kapsadığı alanı net bir şekilde görebilmesi için çok yükseğe yerleştirilir. Ayrıca çok uzaktaki telsizlerin de duyabilmesi için büyük miktarda güç verebilir. Yukarıdaki çizimde, bir tekrarlayıcının iki küçük el telsizinin büyük mesafelerde birbirleriyle konuşmasına nasıl yardımcı olabileceğini görsel olarak görüyoruz. Daha fazla güç dışında, Lahore tekrarlayıcı tam olarak böyle çalışır.

Lahore tekrarlayıcı, 147.360 MHz* frekansında çalışır. Bu frekansı ayarlamadan önce, modülasyon seçicinizi dar bant frekans modülasyonuna (NBFM/NFM) ayarlayın, bunun nasıl çalıştığı hakkında daha sonra daha fazlasını öğreneceğiz. Bu frekansta, her beş dakikada bir bir dizi ton duyacaksınız. Bunlardan birini sizin için buraya kaydettim:

Bu tonlar tam olarak nedir? Dalga biçimine bir bakış bize bir ipucu verecektir.

Henüz anlamadıysanız, bu Mors kodudur. Bu dalga biçimi, genlik ve zamanın bir temsili olduğundan, kısa bipler noktalar, uzun bipler ise tirelerdir. Bu nedenle ses, .-.. … .-. Bu, Lahore'un şehir kısaltması olan LHR'ye deşifre eder. Bu size tekrarlayıcının çevrimiçi olduğunu, doğru frekansa ayarlandığınızı ve Lahore tekrarlayıcıyı dinlediğinizi söyler.

Beklerken, PARS Lahore şubesi başkanı AP2BDR'den arkadaşım ve lisanslı jambon operatörü Badar Jamal'dan, Lahore tekrarlayıcıya ayarlanmışken benimle hızlı bir konuşma yapmasını istedim. Pakistan Telekomünikasyon Kurumu tarafından AP2BDR gibi lisanslı bir operatörün gözetimi altında bir radyoyu çalıştırmak için özel yetkim var. Konuşma, spektrumun çok kirli olduğu özellikle kötü bir zamanda gerçekleşti, bu yüzden gürültü var. Ayrıca, RTL-SDR ile arama biraz mesafe koymak için elimden gelenin en iyisini yapmama rağmen, iletimlerim bazı noktalarda cihaza güç veriyor gibi görünüyor, ancak işte aşağıdaki konuşma. AP2ARS/Kasım olarak PARS çağrı işaretinin bir uzantısı altında çalışıyorum.

Ve bir tekrarlayıcıda iki lisanslı operatör arasındaki amatör radyo konuşmasını bu şekilde dinleyebilirsiniz. RTL-SDR iletim yapmadığı için tekrarlayıcı olmadan iletim yapsaydı, süreç aynı olurdu. Bununla birlikte, kurulum, aldıkları frekanstan farklı bir frekansta iletmek zorunda oldukları için iletim ekipmanı için biraz daha karmaşıktır. Yine de benim gibiyseniz, bu size cevaplardan daha fazla soru bıraktı. Bunun arkasındaki bilimi bir sonraki bölümde açıklayacağım.

Bir Uzay Gemisinden Resim Almak: Uluslararası Uzay İstasyonundan SSTV Olayları

Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS), Dünya yörüngesinde dönen büyük bir yapay uydudur. Bir dizi karmaşık anlaşma ve anlaşma yoluyla NASA (Amerika Birleşik Devletleri), Roscosmos (Rusya), JAXA (Japonya), ESA (Avrupa) ve CSA (Kanada) olmak üzere beş farklı uzay ajansının ortaklaşa sahip olduğu bir uzay ortamı araştırma laboratuvarıdır. Uluslararası uzay istasyonu, mürettebat tarafından işletilen bir uzay aracı olduğu için teknik olarak bir uzay gemisidir ve dünyanın yörüngesinde dolaştığı için aynı zamanda bir uydudur.

ISS, Uluslararası Uzay İstasyonu veya ARISS programında Amatör Radyo altında bir amatör uydu hizmeti yürütür. Bu hizmet, amatör radyo astronotlarıyla konuşabileceğiniz ISS ile iletişim kurmanıza olanak tanır, ancak ARISS arada sırada dar bant FM modunda 145,8 MHz üzerinde görüntü yayınladığı özel yavaş taramalı televizyon (SSTV) etkinlikleri yürütür. Böyle bir olay 1-4 Ağustos 2019 tarihleri ​​arasında ARISS Garriott anma SSTV etkinliği olarak adlandırıldı. Etkinlik "astronot, bilim adamı ve amatör radyo öncüsü Owen Garriott'un yaşamını ve başarılarını, uzaydaki görevleri sırasında Garriott'un amatör radyo ile yaptığı çalışmalardan görüntülerin yer aldığı bir hatıra SSTV etkinliğiyle kutlamaktadır." Uzaydan çalışan ilk jambondu.

Bu etkinlik için dipolümü ve RTL-SDR'mi çatıya kurdum. Yine de sinyal inanılmaz derecede zayıftı, bu yüzden RTL-SDR'mi kullanarak, olağanüstü güçlü bir geçiş sırasında yalnızca kısmi bir görüntü elde edebildim. Etkinliğin geri kalanı için alternatif ekipman kullandım. Bununla birlikte, diğer PARS üyeleri, RTL-SDR'ler ve bakır boru ve koaksiyel kablo kullanan kendi kendine yapılan bir anten ile daha başarılı oldular. Sinyali dinleme süreci, bir ek adım dışında öncekine çok benziyordu: Doppler etkisinin hesaba katılması.

İsim: Doppler etkisi

kaynak ve gözlemci birbirine yaklaştıkça (veya uzaklaştıkça) ses, ışık veya diğer dalgaların frekansındaki artış (veya azalma). Etki, geçen bir sirende fark edilen perdedeki ani değişikliğe ve gökbilimciler tarafından görülen kırmızıya kaymaya neden olur.
- Google

Doppler etkisi veya Doppler kayması, emitör yaklaştıkça frekansta görülen belirgin değişikliktir. Bir ambulans sireni düşünelim. Bize doğru gelirken perdesi yüksek, ama bizi geçtiğinde sesin aniden değişip perdesinin azaldığı bu garip şeyi yapıyor. Çocukken bunun tuhaf olduğunu düşünürdüm: Ambulans şoförleri bunu bana neden yaptı? İçerideyken beni geçtiklerini nasıl bildiler? Görünüşe göre, sadece ses için değil, herkesin başına geliyor. Doppler etkisi, radyo ve ışık dahil tüm dalgalarda belirgindir. Maviye kayma, yıldızların bize mavi görünmesi, dünyaya yaklaştıkça daha yüksek bir dalga frekansı ve kırmızıya kayma, uzaklaştıkça daha düşük bir frekans olarak görünmesidir. Bir gösteri için, bu mükemmel videoyu öneriyorum.

Doppler kayması, uyduların radyo iletişiminde, uydu size doğru hareket ettikçe perdede bir artış ve uzaklaştıkça ani bir düşüş olarak kendini gösterir. SDR'nin şelalesinde şöyle görünür:

Etkiyi telafi etmek için, uydu yükselirken telsizimi 145,8 MHz'in biraz üzerinde tuttum, uydu zirvesine ulaştığında değiştirdim ve ayarlandığında daha da değiştirdim. Bir kısmı aldığımda, aldığımın aşağıdaki ses olduğunu unutmayın:

Bunu oynatır ve PD120 moduna ayarlanmış Robo36 Android uygulaması gibi bir SSTV kod çözücüsü çalıştırırsanız, aşağıdaki görüntüyü almalısınız:

Uzaydan hareket eden ilk jambon olan Owen Garriot'a bir fotoğraf hatırası. Doğrudan bir uzay gemisinden aldığım gerçek bir resim. Bu resmi kullanarak ARISS SSTV Ödülünü talep ettim.

Şimdi radyo teknolojisinin nasıl çalıştığını anlayalım.

Gizemi Çözen Radyo: Sihrin Arkasındaki Bilim

Pekala, eğer benim gibiyseniz, daha fazlasını bilmek istersiniz. Mikrofona konuşan bir adam, diğer ucundaki başka bir sihirli kutu tarafından alınan (“alınan”) görünmez dalgaları (hatta dalgalar nedir?) nasıl iletir ve sese dönüştürülür? Çok fazla soru. Hadi başlayalım. İlk başta, bu kavramların bazıları mantıklı gelmiyorsa, sonuna kadar benimle kal. Hadi tartışalım:

• Alternatif akım ve manyetik dalgaları nasıl oluşturduğu
• Elektromanyetik spektrum ve radyo frekansları
• Radyo alıcı-vericileri sesi nasıl kodlar ve radyo dalgalarından nasıl çözer?

Alternatif Akım ve Elektromanyetik Dalgaları Nasıl Oluşturur?

Bir LED'i 12V pile bağladığınızda olduğu gibi, doğru akımın muhtemelen farkındasınızdır. Bu tür elektrik, sabit bir voltaj verir ve doğru akım (DC) olarak bilinir. Teldeki akımın akışını çizecek olsaydık, şöyle bir şey elde ederdik:

Bir telden geçen akımın, etrafındaki bir daire içinde sabit bir manyetik alana neden olduğunu muhtemelen biliyorsunuzdur. Biraz şuna benziyor:

Bu efektli gösterimi bu YouTube videosunda izleyebilirsiniz.

DC, radyo için hiçbir şey yapmaz. Daha ilginç ve ölümcül kardeşini kullanıyoruz: Alternatif akım (AC). AC, DC'den farklıdır, çünkü yüke sabit bir voltaj vermek yerine, vermek ve ondan almak arasında gidip gelir. AC, evinizdeki ana güce takarsanız alacağınız şeydir. Pakistan'da, 50 Hz veya hertz'de (şimdilik hertz için endişelenmeyin) değişen 230 volt alıyoruz, bu İngiltere'ye benzer, ancak Kuzey Amerika'da 60 Hz'de 120 volt alırsınız. Basitlik için 1 Hz'de çalıştığını varsayalım. Şebeke elektriğimin nasıl görüneceğine dair bir grafik:

Şimdi, AC ile ilgili ilginç olan şey şu: Değişen bir akım nedeniyle, şimdi telin etrafında değişen bir manyetik alana neden olacağız. Değişen manyetik alanların özel bir özelliği vardır, içinden geçtikleri tellerde akım oluştururlar! Buna elektromanyetik indüksiyon denir. Radyonun tamamı esasen elektromanyetik radyasyon ve AC dalgaları tarafından indüksiyondur. İşte bizimkiyle aynı uzunluğa ayarlanmış dipol anteninden ampul çalıştıran bir adamın videosu ve 2 metrelik bantta bir sinyal:

2 metrelik bant, tesadüfen, AP2BDR ve AP2AUM'un konuştuğunu duyduğumuz bantla aynı, ama bahsettiğim bu “bant” nedir? Bakalım bundan sonra radyo frekanslarını öğrendiğimizde.

Radyo Frekansları ve Elektromanyetik Spektrum

Elektromanyetik (EM) radyasyon, uzayda yayılan elektromanyetik bileşenlere sahip dalgaları ifade eder. Yukarıdaki videoda, bir çift kutuplu antenle EM radyasyonu yayan ve ardından bunu bir antenle alan bir adam gördünüz. Daha az güçle de olsa deneyimizde yaptığımız tam olarak buydu. Radyo dalgaları EM enerjisidir, ancak bu şekilde sınıflandırılabilecek tek şey değildirler. Diğer bazı örnekler, X-ışınları ve gama ışınları gibi ışık, iyonlaştırıcı radyasyonları içerir. Bütün bunlar arasındaki fark, EM'nin salınım hızıdır. Bu, hem frekanslarda hem de dalga boyunda ve bazen amatör radyo aralıkları için "metre bantları" olarak ifade edilir. Hadi bir bakalım.

Bir döngü, tam bir salınım için verilen addır ve genellikle grafikte tepeden tepeye ölçülür. Bir dalganın "frekansı", bir saniyede geçirdiği döngü sayısıdır ve bunu ifade eden birim ise hertz'dir (Hz). Yukarıdaki şemada, saniyede 1 döngü veya 1 Hz'lik bir frekansı ölçüyoruz. Bu, AC dalgasının akım verme ve alma arasında saniyede 1 kez salınım yaptığı anlamına gelir.

Dalga boyunu anlamak için, AC akımımızın bir telde nasıl görüneceğini görsel olarak hayal edelim. Zamanın durduğunu ve bir telden geçen bilinmeyen bir AC akımına baktığımızı hayal edelim. Yüksek tepeler telin pozitif polarize olduğu yerlerdir, sığ vadiler telin negatif polarize olduğu yerlerdir.

Tele görsel olarak bakarak, bir çevrimin uzunluğunu metre cinsinden ölçebilir misiniz? Bir döngünün tepeden tepeye ölçüldüğünü unutmayın. Cevabı bulduğunda, devamını oku.

Az önce ölçtüğünüz şey, bir teldeki sinyalin dalga boyu. Bir sinyalin dalga boyu ile frekansı arasındaki ilişki

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

$f$ dalganın Hz cinsinden frekansı olduğunda, $c$ metre/saniye olarak ifade edilen ışık hızı sabitidir, $\lambda$ dalga boyu metredir ve $VF$ hız faktörüdür.

$VF$ şu denklemle verilir:

$ VF = v/c $

$v$, sinyalin malzeme boyunca yayılma hızıdır.

Şimdilik, sinyallerin tüm malzeme boyunca $c$'da yayılacağını, $v = c$, $VF = 1$ oluşturduğunu varsayalım ve dalga boyu için denklemimizi basitleştirebiliriz:

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

Bu basitleştirilmiş denklemle birçok yerde karşılaşacaksınız, ancak bunun yalnızca boşluktaki EM için geçerli olduğunu anlayın.

Mükemmel bir anten üzerinden bir AC akımı çalıştırdığımızda, EM enerjisini çok verimli bir şekilde yayar. İşte bir görselleştirme:

EM radyasyonunun, antene uygulanan AC akımıyla tam olarak aynı frekansta nasıl salındığına dikkat edin? Bu nedenle, bir antene beslenen 450 hertz AC akımı, 450 hertz sinyalli bir radyo sinyali yayacaktır.

Yukarıdaki deneyimizde, AP2BDR ve AP2AUM'un 147.360 MHz*'de konuştuğunu duyduk, bu megahertz veya 147.360.000 hertz*. Bu frekans için dalga boyu 2,03 metredir (79,92 inç). Bu bizi son yaklaşımımıza getiriyor: metre bantları.

Metre bantları sadece dalga boylarının tahminleridir. Amatör bir telsiz operatörüne 2 metrelik bandı kullandığınızı söylerseniz, bunu dalga boyunu yaklaşık 2 metre olan frekanslar olarak algılayacaktır.

Elektromanyetik spektrum, frekans aralığını ve sınıflandırmalarını ifade eder. Genel olarak konuşursak, 3 ana kategori vardır: radyo dalgaları, ışık ve iyonlaştırıcı radyasyon, ancak bu üç ifade, spektrumun derinliğini iletmez.

ITU'ya göre, radyo dalgaları 3 Hz'de başlayan aşırı düşük frekans (ELF) aralığında başlar ve 300 GHz'de biten aşırı yüksek frekans aralığında biter. Bu frekanstan sonra EM radyasyon ışık olur, biraz daha ileride görünür ışık olur, onun biraz ötesinde iyonlaştırıcı radyasyon şeklinde tehlikeli olmaya başlar.

Radyo Alıcı-Vericileri Radyo Dalgalarından Gelen Ses Verilerini Nasıl Kodlar ve Kodlarını Çözer?

“Bir trans—ne, şimdi?” sorduğunu duyuyorum.

Bir alıcı-verici, yalnızca radyo sinyallerini hem iletebilen hem de alabilen bir cihazdır. Her iki tarafın da alıcı-vericiye sahip olması gerekmez; sadece bir kişinin alıcısı varsa bir radyo mesajı gönderilebilir.

Birçok sinyal kodlama ve kod çözme şeması vardır, ancak şimdilik sadece biri yukarıdaki deneyde kullandığımız iki ana şemadan bahsedeceğiz: genlik modülasyonu (AM) ve frekans modülasyonu (FM). Bir süredir araç stereonuzla oynuyorsanız, AM ve FM terimleri muhtemelen size çok tanıdık gelecektir. Tam olarak nasıl çalıştıklarına bakalım.

İlk olarak, iki dalga biçimini tanıtalım: bir taşıyıcı dalga ve kodlamayı planladığımız bir bilgi sinyali. Taşıyıcı dalga yalnızca belirli bir frekansta salınan düz bir dalga sinyalidir, bizim kaydımızda, çizime çok benzer şekilde, taşıyıcı dalgamız 147.360 MHz* frekansında sinüzoidal bir dalgaydı (düz yükselen ve düşen şekil). Bilgi sinyali, kodlamak istediğiniz veridir ve deneyimizde AP2BDR ve AP2AUM arasındaki konuşmanın sesiydi.

AM'de sinyal, dalganın kendisinin genliğini modüle ederek taşıyıcı dalgaya kodlanır, yani taşıyıcı dalga daha uzun büyür, ancak aynı frekansta kalır. Ancak FM'de sinyal, frekansı modüle ederek taşıyıcı dalgaya kodlanır, yani taşıyıcı dalga aynı yükseklikte kalır, ancak frekans biraz değişir.

Sohbetimizde FM kullandık. FM genellikle daha net ses ile sonuçlanır ve bozulma genlikte bir değişiklik olarak ortaya çıktığı için gürültü veya bozulmaya AM'den daha dirençlidir. Ancak FM, belirli bir frekanstan ziyade bir dizi frekans kullanma pahasına gelir. Frekans aralığının ne kadar geniş olduğu filtrenize bağlıdır. Örneğimizde dar bant FM (NBFM) kullandık; ancak, ticari radyo istasyonları geniş bantlı FM (WBFM) kullanır. Bu, istasyonun sesini daha zengin ve bozulmaya karşı daha dirençli hale getirir, ancak daha geniş bir frekans aralığı gerektirir.

Çözüm

Radyoların nasıl çalıştığını ve bazı radyo düzenlemelerini öğrendik, bir alıcı dipol kurduk ve yazılım tanımlı bir radyo kullanarak spektrumu araştırdık ve radyo dalgalarının ardındaki bazı temel fiziği ve ayrıca sinyali kodlamanın ve kodunu çözmenin temel yöntemlerini öğrendik. Radyo sihir gibi görünebilir ve kişisel olarak hala öyle olduğunu düşünüyorum, ancak oldukça dikkate değer bir teknoloji parçası. Daha sonraki bir makalede, GNURadio'yu ve radyo işlevselliğini yazılımda taklit etmenin nasıl mümkün olduğunu tartışabilirim.

Umarım radyo hakkında daha fazla şey öğrenmek istersiniz. SDR'nizi kullanarak, arabanızın anahtarlığından veya kablosuz kapı zilinden gelen sinyaller gibi kendi cihazlarınızın ürettiği sinyalleri keşfedebilirsiniz. Sadece deneylerinizi yasaların sınırları içinde yaptığınızdan emin olmayı unutmayın. Ve amatör radyo operatörü olmaya karar verirseniz, yayın yapmaya ve kendi konuşmalarınızı yapmaya başlayabilirsiniz! Pakistan'da, eğer sizi eğitiyorlarsa, lisanslı bir jambon tarafından işletilen bir radyo istasyonundan ve onların gözetimi altında yayın yapmak yasaldır. Daha fazla bilgi için PARS'a veya yerel amatör radyo derneğinize katılmanızı tavsiye ederim.

Amatör radyoyla ilgili bulduğum en iyi kaynak, Radyo İletişimi için ARRL El Kitabı. Şiddetle tavsiye edildi ve kitabın içeriği ilk bakışta inanılmaz derecede teknik olsa da, birkaç okumadan sonra anlam kazanmaya başlıyor. Bu paha biçilmez bir kaynaktır ve kendimi sık sık ona atıfta bulunurken buluyorum. Bununla birlikte, bu ücretli bir kitaptır, ancak hemen başlamak için bir şey arıyorsanız, aşağıdaki materyalleri kapsayan ücretsiz (libre'de olduğu gibi) bir kitap ve (ücretsiz) bir e-kitap olan Gelişmekte Olan Dünyada Kablosuz Ağ Oluşturma'nın ilk beş bölümünü okuyun. daha detaylı tartışıldı.

*Not: PARS, gerçek rakamları internette yayınlamamamı rica etti. Bunlar teknik olarak doğru örneklerdir, ancak gerçek olanlar yalnızca PARS üyelerine açıktır.