Связь посредством отражения от самолета на 144 МГЦ
Написал Лайонел Сиа, G3PPT, перевод RW3QKZ
Автор был побужден поработать над этим аспектом любительского радио после чтения статьи Рэя Скривенса, G3LNM. Загрузить Reflections.pdf (3.7MB). Работа была представлена более своевременной статьёй изданной в RadCom в марте 2006 Уолтером Бланкхардом, G3JKV.
Если вы будете наблюдать соответствующий УКВ маяк на дисплее водопада, используя подходящую программу, типа Spectran, то вы, вероятно, будете видеть дополнительные 'вариации' основного сигнала, но отличные по частоте.
Дополнительные 'вариации' происходят из-за отражений от самолета, и разность в частоте происходит из-за Эффекта Доплера, заставляющего наблюдать сигнал выше или ниже по частоте в зависимости от движения самолета относительно наблюдателя. Хорошей иллюстрацией является снимок, сделанный Рэем, который показывает сигнал от GB3ANG в Данди как он наблюдался в Кентли около Нориджа, расстояние 330 миль. Может быть замечен и прямой сигнал, он намного более слабее чем отражение, которое пересекает его перемещаясь снизу вверх по частоте.
Другой пример показывает отражение от GB3SSS, который излучает на запад от Полду в Корнуолле. Это было принято в Труро G3PPT, не удивительно что отражение намного слабее, чем основной сигнал. Корнуолл находится под одной из главных воздушных трасс в Великобритании, и отражения от этого авиамаяка очень часты.
Практическое наблюдение отражений от самолета показывает их относительную слабость, так как процесс отражения их очень ослабляет. Они могут длиться в течение нескольких минут и могут переместиться по частоте на десятки Гц в процессе отражения. Вообще, отражения достаточно 'чисты' и свободны от искажений, которые могут сделать трудным использование цифровых видов модуляции на КВ, особенно ночью. Использование любого из современных цифровых видов модуляции, чтобы связаться через эти отражения преисполнен трудностями. Большинство видов модуляции имеет встроенную поддержку слежения за частотой, но нигде нет широкого изменения частоты, с которым сталкиваются при множественных отражениях. Чувствительность цифровых мод очень высока, но не достаточно высока, чтобы справиться со всеми кроме пиков множественных отражений. Наконец, многочисленные отражения вызовут пустоту на экране у видов модуляции использующих множество тонов. Действительно, большая проблема. Однако есть однин цифровой вид модуляции, который является устойчивой и вообще не требует какой бы то ни было синхронизации, и это - Hellschreiber, который является в основном разновидностью ФАКСА и был изобретен приблизительно в 1930 доктором Рудольфом Хеллом. В его классической форме период около 2 символов в секунду и было успешно приспособлено для работы на персональном компьютере со звуковой картой. Хорошим источником информации об этом и других так называемых 'нечётких модах' является сайт Мюррея Гринмана:
И особенно:
http://www.qsl.net/zl1bpu/FUZZY/Feld.htm/
С обычной скоростью, Hellschreiber не достаточно чувствителен для нашей задачи, но в 1999 автор разработал очень медленную форму метода где используется QRSS CW . Это называли SlowFeld , скорость приблизительно три знака в минуту, очень медленный, но чувствительный (удобочитаем на уровне, приближающемся к -30dB ниже AWGN), подходящий для этих целей. Вместо того, чтобы использовать обычные цифровые фильтры, метод наносил принимаемое на водопад быстрого преобразования Фурье (FFT). Чтобы преодолеть проблему настройки только одного приёмника, параллельно с полезным сигналом наносилось множество линий Hellschreiber, появляющимся по крайней мере на одной линии и если бы сигнал дрейфовал, то сигнал переместился бы на смежную линию. Первоначально SlowFeld был написан под Windows95 в ранние годы видов модуляции использующих звуковую карту ПК и прекратившего существовать со времени современных версий Windows. Давно ожидалось полное переиздание Slowfeld, и что при помощи Borland C ++ Builder V6 было выполнено должным образом. Slowfeld сначала попробовали на трассе между G3SMW в Марлоу и G3LNM в Кентли. G3SMW передал в Slowfeld со скоростью 3 символа в минуту на 2 м используя 30 ватт в круговой поляризации. Для приема G3LNM использовал FT-857, и антенну 4-х элементную J Beam Quad, в горизонтальной поляризации. Первоначальные результаты показаны ниже. Исходные символы можно ясно заметить на различных линиях, но несмотря на героические усилия не возможно вручную отследить сигнал с мышью. Заметьте множественные отражения на экране водопада.
И тогда произошёл переворот. Была написана измененная версия SlowFeld, посредством чего, вместо того, чтобы пытаться отслеживать перемещающиеся сигналы, полоса пропускания была немного расширена и в таком случае самый устойчивый приём был в выбранной полосе пропускания FFT. Для сигналов, сильно перемещающихся по частоте оператор может вручную повторно поместить полосу пропускания, чтобы подстроить сдвиг. Запись сигналов G3SMW от 24-02-2006 проигрывалась через новую программу, и результаты стали открытием. См. ниже.
Тогда произошли двухсторонние испытания между G3LNM и PA0OCD. Сигналы были приняты в обе стороны, и это может расцениваться как "начало" для связи с цифровыми видами между двумя станциями, использующих отражение от самолета. Отметьте, что PA0OCD использовал 400 ватт, так как имелась в распоряжении эта мощность, но мощность была уменьшена до 100 ватт в более поздних испытаниях.
В течение испытаний G3LNM и PA0OCD потратили немного времени на направление излучения на G3PPT в Корнуолле, чья приёмная аппаратура не такая внушительная, в основном состоит из установленной на чердаке 7 элементной ZL запитанной особым способом с FT-817. Ничего не было принято от PA0OCD, и от G3NLM был принят только отдельный знак, как показано ниже:
Это было неутешительно, но возможно это не удивительно, если вы посмотрите на карту местоположений участвующих станций:
Путь излучения антенны от середины корнуоллского пути Англия-Нидерланды-Англия пересекает возвышенность Дартмура. Поскольку дистанция увеличивается, время, когда данный самолет находится в подходящем положении уменьшается. Многие самолёты будут садиться или взлетать из аэропортов, также самолет осуществляющий рейс на короткие расстояния будет использовать более низкие высоты. С другой стороны, графики, полученные G3LNM от GB3ANG по пути, который проходит по морю для значительной длины пути, указывают, что должна быть достижима дальность более 300 миль. Авиационное небо над Великобританией и Северной Европой занятое место, как свидетельствует следующий рисунок:
Потребовались только небольшие модификации, чтобы произвести версию SlowFeld, предназначенную для использования рассеяния самолета, которую называли SlowFeldXPAS. Эта программа имеет 3 скорости: 3 знака в минуту, которая была скоростью, используемой для начальных испытаний, и затем 6 и 12 знаков в минуту. Увеличение скорости по сути уменьшает чувствительность, и еще неизвестно практически, могут-ли использоваться более быстрые скорости, чтобы получить больше информации через пик отражения или 'медленней, но более уверенней' является лучшим подходом. Многое будет зависеть от пути и возможностей станции на каждом конце связи. SlowFeldXPAS доступен для загрузки в:
Заметьте, что zip файл содержит файлы библиотеки некоторые или все из которых могут быть необходимы для запуска программы в версиях Windows ранних, чем XP. Они должны находиться в той же самой директории что и программа.
Есть два .mp3 файла, скрость 3 знака в минуту, записанных непосредственно с эфира G3LNM и доступных для загрузки. Они могут воспроизводиться через программу, чтобы дать почувстовать как работает система.
Download Audioexample1.mp3 (2.1MB)
Download Audioexample2.mp3 (0.5MB)
Лайонел Сиа, G3PPT, март 2006.
С большой помощью и поддержкой от:
Бернард Спенсер, G3SMW
Рэй Скривенс, G3LNM
Паулус W. Стракс, PA0OCD. Ko Versteeg, NL9222.
Адаптированный перевод Владимир (RW3QKZ)