Слушаем коротковолновиков при помощи RTL-SDR

26 ноября 2018

Хотелось бы продолжить серию постов на тему «что прикольного можно сделать с RTL-SDR». Поскольку в последний раз речь зашла об одном из протоколов любительского радио в лице APRS, давайте разовьем эту тему и научимся принимать CW (то есть, морзянку), SSB (общение голосом) и RTTY (текстовые чаты по радио). Заодно будет дан ответ на вопрос, будоражущий умы миллионов. А именно — живо ли любительское радио?

Примечание: Если вы пропустили вводную статью по Software Defined Radio, вот она: Начало работы с LimeSDR, Gqrx и GNU Radio.

Есть несколько факторов, осложняющих прием любительского радио. Для начала, требуется относительно открытое пространство. Если вы живете в городе, на первом этаже и в окружении многоэтажек, скорее всего, ничего принять не получится. Придется выехать на природу. Однако если вы живете, скажем, на пятом этаже (чем выше, тем лучше) и окна выходят на относительно открытую местность, все можно провернуть и дома. Последний пример как раз описывает мою ситуацию. Наконец, если вы живете за городом, где много открытого пространства и нет высоких зданий, у вас вряд ли возникнут сложности.

Вторая проблема заключается в антеннах. Коротковолновики используют диапазоны 160 метров (частота 1.8-2 МГц, технически является СВ-диапазоном, а не КВ), 80 метров (3.5-3.8 МГц), 40 метров (7.0-7.2 МГц), 30 метров (10.1-10.15 МГц), 20 метров (14.0-14.35 МГц), 17 метров (18.068-18.168 МГц), 15 метров (21.0-21.45 МГц), 12 метров (24.89-24.99 МГц) и 10 метров (28.0-29.7 МГц). В частности, довольно популярны диапазоны 40 и 20 метров, поэтому далее мы сосредоточимся на них. Если вы хотите послушать 40 метров на обычный диполь, вам понадобится 20 метров провода. Натянуть такой диполь не проблема, если вы живете за городом, но для городской квартиры это явно не вариант. Как же быть?

Самый простой вариант — это тупо спустить в окно или с балкона кусок провода, длиной около 1/4 длины волны. Я лично вполне успешно принимал 20 и 40 метров на кусок многожильного провода 16 AWG. Но вам я бы не рекомендовал этот способ, потому что (1) на самом деле, это довольно фиговая антенна, (2) способ не универсальный, и предполагает, что вы живете на не первых этажах городской многоэтажки, (3) есть риск побить окна и балконное остекление соседям.

Более удачное решение заключается в использовании магнитной рамочной антенны (magnetic loop antenna), про которую я узнал, благодаря этому обсуждению на форуме radioscanner.ru:

Магнитная рамочная (петлевая) антенна

Длина кабеля L выбирается равной 0.1 длины волны, благодаря чему антенна получается очень компактной. Что не менее важно, в отличие от каких-нибудь укороченных штыревых антенн (таких, как OPEK HVT-600 или MFJ-1899T), данной антенне вообще не нужен противовес (counterpoise) и земля. Антенну можно просто повесить на окно, и она будет превосходно работать.

Изготовленная мной антенна на 20 метров выглядит следующим образом:

Самодельная магнитная рамочная антенна на 20 метров

Я использовал двухметровый коаксиальный кабель RG58 с BNC-коннекторами. С одного конца были удалены коннектор и экран. К жиле был припаян небольшой кусок одножильного медного провода. Это провод был плотно намотан на экран кабеля со второго конца (припаяться к нему будет крайне непросто). Один сантиметр жилы остался висеть в воздухе, согласно схеме. Каркас был сделан при помощи листового пластика и суперклея. Это не самый жесткий каркас, но со своей задачей он справляется. Кабель был примотан к каркасу при помощи изоленты. Суммарно изготовление антенны заняло не более часа.

Данная антенна является только принимающей. Бывают и передающие магнитные рамочные антенны, но их конструкция сложнее. В качестве готовых антенн можно привести в пример MFJ-1788X, Alpha Loop и Chameleon F-Loop 2.0. Их все довольно просто найти на Amazon, eBay и в прочих магазинах, через Google. На YouTube можно посмотреть множество обзоров и сравнений. Если вдруг вы решитесь на покупку такой антенны, советую не полениться посмотреть пяток обзоров, потому что есть нюансы (пожалуй, это в целом касается любых антенн).

Итак, мы разобрались с антенной. Но вдумчивые читатели наверняка обратили внимание на то, что не всякий SDR способен работать с частотой 14 МГц. RTL-SDR может работать только с частотами от 24 МГц, LimeSDR Mini — от 30 МГц, USRP B200 — от 70 МГц. На помощь приходит устройство под названием апконвертер (upconverter).

Fun fact! Несмотря на то, что LimeSDR (который не Mini) умеет работать с частотами от 100 кГц, мне не удалось воспроизвести с его помощью шаги, описанные в этой статье. Правдоподобное объяснение заключается в том, что минимальная полоса пропускания у LimeSDR составляет 2.5 МГц, что слишком много для данной задачи. Сигналов от коротковолновиков не слышно на фоне городского шума и находящихся в соседних диапазонах мощных радиостанций. Однако у некоторых людей все работает — вероятно, для этого нужно жить вдали от города. Так или иначе, пока я не инвестировал свое время в более глубокое изучение сего вопроса.

Популярным и недорогим апконверетром является NooElec Ham It Up:

Апконвертер NooElec Ham It Up

Если на пальцах, то данный апконвертер берет все частоты и сдвигает их на 125 МГц выше. Например, интересующие нас сигналы с частотой 14 МГц переносятся на 139 МГц, которые без труда увидит любой SDR. Цена NooElec Ham It Up составляет 40$, и еще в 16$ обойдется готовый алюминиевый корпус.

Также существует модификация RTL-SDR со встроенным апконвертером. На eBay его можно найти по запросу «full band rtl-sdr with upconverter». Сам я такой RTL-SDR не пробовал, но судя по видео на YouTube, все работает. Цена устройства составляет около 49$ с доставкой. Если решитесь на покупку, убедитесь, что у устройства сбоку есть тумблер. Есть более дешевые варианты без тумблера, но, судя по отзывам, на деле они не работают в КВ-диапазоне.

Были использованы следующие настройки Gqrx:

Настройки Gqrx для приема любительского радио

А вот так выглядит принятый сигнал SSB:

Прием сигнала SSB в Gqrx

Здесь мы видим, как IV3UTV передает из Италии, с расстояния около 2000 км от меня. Не менее качественный сигнал приходил в 40-метровом диапазоне от S51CK из Словении, преодолев 1900 км. Характерно, что окно, на котором висит антенна, выходит на восток, а Италия со Словенией находятся в противоположной стороне, на юго-западе. Тогда как антенна может принимать сигнал? На StackExchange подсказывают, что этот эффект объясняется способностью коротких волн огибать объекты, имеющие размер порядка длины волны. То есть, такие, как здания.

Чтобы услышать голос оператора, убедитесь, что вы используете режим USB (upper sideband). Если вы решите послушать 40 метров, примите во внимание, что в этом диапазоне принято использовать LSB (lower sideband). Общее правило запомнить не сложно — ниже 10 МГц используется LSB, а выше — USB.

Морзянка (CW) обычно передается в начале диапазона, то есть, для 20 метров — где-то в районе 14.025 МГц:

Прием азбуки Морзе при помощи RTL-SDR

Азбуку Морзе отчетливо слышно при использовании режимов USB и LSB, но в Gqrx также предусмотрены и специальные режимы, CW-L и CW-U. Если вы не знаете азбуку Морзе, то декодировать ее (и кодировать тоже!) под Linux поможет программа Fldigi. Пример ее использования прекрасно продемонстрирован в видео Decoding signals from your SDR using Fldigi and Pulse Audio за авторством Kevin Loughin (KB9RLW). Кстати, Fldigi умеет работать не только с CW, но также и с RTTY, PSK31 и другими цифровыми форматами.

Пример сигнала RTTY:

Прием RTTY с помощью RTL-SDR, Gqrx и Fldigi

Как видите, сигнал очень сильный. Это Виктор Кособоков (R3BB) передает на расстоянии всего лишь десятка километров от меня. Послушать RTTY и посмотреть пример его декодирования при помощи Fldigi можно в видео Fldigi Tutorial: How to decode amateur radio RTTY signals. На том же канале есть замечательное видео про PSK31.

Отмечу, что есть еще один нюанс, который следует учитывать. Дело в том, что распространение радиоволн в КВ-диапазоне зависит от времени года, текущего времени суток, солнечной активности в этом году, и других факторов. В 40-метровом диапазоне вы практически всегда что-нибудь да услышите. Однако зимой, в годы низкой солнечной активности, как сейчас, 20-метровый диапазон открыт только днем. Поэтому, если вы попытаетесь воспроизвести описанные выше шаги вечером, у вас ничего не выйдет. (Также не следует ожидать большой активности в эфере по будням в рабочие часы. Пик активности приходится на выходные и праздники.)

Вопрос о зависимости распространения радиоволн от солнечной активности и других факторов хорошо описан в этой статье на сайте radio-stv.ru. Графики солнечной активности можно посмотреть на spaceweatherlive.com. Наконец, если вы не уверены, есть ли сейчас активность в том или ином диапазоне, можно воспользоваться одним из публично доступных приемников на сайте websdr.org.

Итак, вернемся к вопросу, заданному в начале статьи. Живо ли любительское радио? Еще как живо! Я бы даже сказал, что народ в эфире трепится не замолкая. И это я еще использовал самодельную никак не настроенную антенну, расположенную внутри городской квартиры. Должен сказать, что теперь я серьезно подумываю о получении лицензии и покупке трансивера.

Метки: , , .

Понравился пост? Узнайте, как можно поддержать развитие этого блога.

Также подпишитесь на RSS, Facebook, ВКонтакте, Twitter или Telegram.