Výbava radioamatéra a příjem zajímavých stanic

Předchozí článek [1] byl věnován QSL lístkům, které si mezi sebou posílají radioamatéři jako potvrzení navázaného spojení. V tomto pokračování se zaměříme na potřebné vybavení a také na některé možnosti příjmu, ať už radioamatérských, nebo jiných zajímavých stanic. Motivace, proč poslouchat či přijímat signály z éteru, mohou být různé. Někdy to je záliba v zeměpisu, jindy snaha získat informace, zdokonalit se v technice, zkusit něco nového či neobvyklého. Není to vždy jen poslech radioamatérů v telegrafické či fónické podobě, ale může jít také třeba o sledování leteckého a námořního provozu, příjem synoptických map či obrázků z meteorologických satelitů v reálném čase, obrázků „pomalé televize“ SSTV z mezinárodní kosmické stanice ISS atd. Na své si tak mohou přijít i zájemci o astronomii, když mohou svým příjmem registrovat průlety meteorických rojů v atmosféře.

Vybavení potřebné pro příjem stanic prošlo během posledních několika desetiletí zásadními změnami. Jako posluchač OK2-25618 jsem téměř před šedesáti lety začínal na zapůjčeném elektronkovém přijímači Pento SW3AC. Byl to tříelektronkový přijímač s přímým zesílením a výměnnými cívkami na pásma od 80 m až do 10 m. Později jsem přešel na tehdejší „posluchačskou“ špičku, americký přijímač National HRO. Volba kmitočtových rozsahů u tohoto superhetu byla řešena zasouvacími „šuplíky“, na kterých bylo možné jednoduše volit režim širokého nebo úzkého kmitočtového rozsahu. S historií této legendy mezi přijímači se můžete seznámit na stránkách [2]. Mým dalším přijímačem byl vojenský R-4 Labe [3], který bylo tenkrát možné pořídit z výprodeje naší armády (obr. 1).

Obr. 1 Přijímač R-4 Labe z armádního výprodeje

A jakou cestou se vývoj přijímačů ubírá dnes? Zapomeňme na klasiku, rádio s osvětlenou stupnicí, velkým ladicím knoflíkem a dalšími ovládacími prvky. Vývoj během posledních let směřuje k softwarovému rádiu SDR (Software Defined Radio), k propojení radiotechniky s digitální a výpočetní technikou. Na internetu najdeme celou řadu nabídek takových přijímačů v cenových relacích od tisíců po desetitisíce korun.

Pro úvodní seznámení, kdy nevíme, zda nás příjem stanic zaujme, stačí docela malá investice. Ta již umožňuje pořídit si klasický USB tuner (obr. 2), který známe jako doplněk k PC na poslech rádia nebo TV a volně šiřitelný SW, např. SDR Sharp (viz níže). Nabídne se nám možnost příjmu signálů od 50 MHz do cca 1,7 GHz.

Obr. 2 Příklad levného USB tuneru

S odpovídajícími anténami připojenými k tuneru se můžeme seznámit s příjmem radioamatérů i radioamatérských družic, obrázků z meteosatelitů NOAA nebo Meteor, signálů pomalé televize SSTV z MKS nebo leteckým provozem (ACARS nebo ADS-B). Velkou inspirací pro výběr a nákup tunerů, jejich příslušenství a možností použití je webová stránka [4] zaměřená na RTL-SDR. Tam je také uvedena o něco dražší varianta tuneru (do 1.000 Kč) − RTL-SDR BLOG V3 USB [5], který umožňuje přijímat signály v režimu Direct sampling od 500 kHz do 24 MHz a v režimu Quadrature sampling od 24 MHz až do 1,7 GHz.

Samostatnou kapitolou jsou antény. Mezi amatéry koluje „moudro“, že anténa je nejlepší zesilovač. Anténu si může každý z nás vyrobit anebo koupit, na internetu lze na toto téma nalézt mnoho námětů. Vždy platí pravidlo, že anténa musí odpovídat potřebě daného příjmu typově, rozměrově i dalšími parametry. Jedná se o rozsah od širokopásmových antén až po antény na určitý kmitočet. Inspirací může být řada informací uvedených na webových stránkách [6]. Pro začátek příjmu na krátkých vlnách nám stačí přibližně 15 až 20 metrů vodiče z okna na nejbližší strom. Pro příjem na vyšších kmitočtech je to již složitější a je potřeba se s anténami seznámit blíže. Nesmíme zapomínat ani na přírodu, protože zásadní vliv na příjem má struktura zemské atmosféry a vliv jedenáctiletého slunečního cyklu na ni. Mechanismus šíření vln je stručně popsán na stránkách [7].

A jak pokračovat? Nejdříve si musíme nainstalovat program pro ovládání přijímače. Existuje jich více, pro začátečníka je vhodný volně šiřitelný SDR Sharp [8]. Po instalaci, připojení tuneru a antény (cca 1 metru vodiče) můžeme poslouchat FM rádia v blízkém okolí na reproduktor PC nebo NB. V případě, že signál z tuneru budeme zpracovávat dalšími programy, potřebujeme pro propojení programů nainstalovat virtuální audio kabel − Virtual Audio Cable [9].

Co je možné s tímto jednoduchým přijímačem a jednoduchými anténami zachytit? Níže je uvedeno několik příkladů, ale je třeba mít na paměti, že jednoduchý tuner v podobě USB donglu nemůže nahradit plnohodnotný přijímač.

Poslech radioamatérů

Při poslechu radioamatérů se zaměříme na pásma, kde mohou pracovat. V daných pásmech jsou ještě vyhrazeny segmenty pro určité druhy provozu − telegrafie, SSB, FM, digitální provoz, majáky. Základním požadavkem pro příjem je připojená anténa vhodná pro dané pásmo. V případě vážnějšího zájmu o poslech radioamatérů bude potřeba si pořídit kvalitní přijímač a naučit se pracovat s anténami.

Mezi základní pásma na krátkých vlnách (KV) patří pásmo 160 m (1 810−2 000 kHz), 80 m (3 500−3 800 kHz), 60 m (5 351,5−5 366,5 kHz), dále pásma 40 m (7 000−7 200 kHz), 30 m (10 100−10 150 kHz), 20 m (14 000−14 350 kHz), 17 m (18 068−18 168 kHz), 15 m (21 000−21 450 kHz), 12 m (24 890−24 990 kHz) a 10 m (28 000−29 700 kHz). Na velmi krátkých vlnách (VKV) je možné zachytit radioamatérský provoz v pásmech 6 m (50−52 MHz), 4 m (70−70,5 MHz), 2 m (144−146 MHz). Ultrakrátké vlny (UKV) jsou rozděleny do pásem 70 cm (430−440 MHz) a 23 cm (1,24−1,3 GHz). Následují další pásma, která již nejsou vhodná pro začátečníky, protože kladou vysoké nároky na vybavení. S plánem využití rádiového spektra je možné se seznámit na stránkách Českého telekomunikačního úřadu.

Sledování provozu lodí na moři

S tunerem RTL-SDR BLOG V3 zapnutým do režimu Direct sampling (Q branch) a 15 až 20metrovou anténou LW (Long Wire) lze také přijímat signály na krátkých vlnách z provozu lodí na moři. To bývá pro nás „suchozemce“ docela zajímavé. Za normální situace probíhá komunikace mezi pobřežní stanicí a lodí a mezi loděmi navzájem [10]. V případě tísňového volání obsahuje signál i údaje o poloze. V našich podmínkách je vhodný příjem na kmitočtech 8 414,5 a 12 577 kHz, přičemž tuner je přepnut do režimu USB s šířkou pásma 2,9 kHz. Z internetu si stáhneme program pro dekódování DSC – YaDD 1.7.1 Yet another DSC Decoder [11]. Po instalaci provedeme jednoduché nastavení a po chvíli se začnou zobrazovat informace z námořního provozu, ať už testy spojení mezi loďmi a pobřežními stanicemi, nebo v případě „problémů“ výstrahy a informace. Každé lodi je přidělen mezinárodní kód MMSI (Maritime Mobile Service Identity) a volací znak. Po zadání MMSI do vyhledávače se otevře stránka s informací o lodi a její poloze.

Obr. 3 Okno programu YaDD s informacemi o lodním spojení − šipkami je označena kontrola spojení mezi lodí Pancon Victory a pobřežní stanicí Shanghai Radio na kmitočtu 8414,5 kHz

Příjem snímků z meteorologických satelitů NOAA

Příjem a dekódování signálu z meteorologických satelitů zaujme vždy mnoho nadšenců. Systém provozuje Národní úřad pro oceán a atmosféru (National Oceanic and Atmospheric Administration) z USA. K dnešnímu dni je přístup široké veřejnosti k základním datům neomezen a umožňuje zpracovávat přijatá data všem zájemcům, kteří mají odpovídající technické a softwarové vybavení.

Satelity NOAA využívají kvazipolární oběžnou dráhu 810 až 870 km vysoko, s oběžnou dobou zhruba 100 minut. Satelit přelétá určitý bod na Zemi vždy přibližně ve stejnou dobu místního času. Senzory snímají pás široký přibližně 3 000 km a signály jsou vysílány nepřetržitě. Analogový přenos snímků s modulací APT (rozlišení 4 km/pixel) probíhá v pásmu 137 MHz. Pohyb satelitů na dráze je stabilizován jejich rotací s přesně stanoveným smyslem otáčení, což klade požadavky na přijímací anténu, kterou si zájemce musí vyrobit. Moje anténa typu QFH (Quadrafilar Helical) se skládá ze dvou smyček zatočených v odpovídajícím směru. Na internetu je mnoho návodů na výrobu této antény, doporučuji stránky radioamatéra F4BPP [12].

Pro zpracování signálů na PC (NB) je potřeba již zmíněný SDR Sharp a program pro dekódování, například WXtoIMG, který je volně dostupný ke stažení.

Při nastavení příjmu a programů se musíme zaměřit v SDR Sharpu na nastavení frekvence satelitu, režim příjmu WFM s šířkou pásma cca 42 kHz a výstup signálu do virtuálního audiokabelu (VAC). Ve WXtoIMG- vstup z VAC aktualizovat TLE data aktivních satelitů, určit režimy zpracování obrázků, nastavit svoji zeměpisnou polohu, elevaci zahájení a ukončení dekódování. Dekódování nastavíme do automatického režimu, čímž se při příletu satelitu spustí automatické zpracování snímku. To se ukončí v okamžiku, kdy elevace satelitu klesne pod zadanou hodnotu. Po ukončení příjmu se obrázky uloží do stanovené složky v PC nebo NB. Program má další nástroje pro skládání snímků z několika přeletů do kompozitních snímků, ukládání snímků na vlastní internetovou stránku (např. www.meteosat.wz.cz) i vkládání informací do snímku. Celá řada materiálů potřebných pro nastavení je dostupná na webu [13] a na YouTube. Kdo umí pracovat s mikropočítačem Raspberry Pi, může si s jeho pomocí vytvořit malou zcela automatickou přijímací stanici. Výsledkem může být např. obrázek přijatý z meteosatelitu NOAA-18 (obr. 4).

Obr. 4 Snímek z meteorologického satelitu NOAA-18

Příjem obrázků z Mezinárodní kosmické stanice (ISS)

Za jasných večerů můžeme často na obloze sledovat jasný objekt, mezinárodní kosmickou stanici ISS. Přelety nad naším stanovištěm je možné zjistit na webových stránkách [14]. Mezi členy posádek jsou často radioamatéři, kteří navazují spojení s radioamatéry na Zemi. Na stanici je k dispozici i analogový a digitální převaděč. Při příležitosti významných výročí kosmonautiky také vysílají obrázky formou „pomalé televize“ SSTV. Jejich aktivity lze sledovat na stránkách ARISS [15].

Příjem obrázků není složitý. Můžeme využít USB tuner rtl-sdr, který je schopen přijímat kmitočet 145,800 MHz, jednoduchou anténu na pásmo 2 m nebo anténu QFH na meteosatelity, program SDR Sharp a program na zpracování obrázků, např. MMSSTV [16] nebo RX-SSTV [17]. Je vhodné použít program pro sledování satelitů např. Orbitron [18], který nám zobrazí dráhy ISS a čas příjmu.

Před očekávaným příletem nastavíme SDR Sharp, kmitočet 145,800 MHz (± kmitočet Dopplera), modulaci NFM a šířku pásma cca 20 kHz, spustíme MMSSTV nebo RX-SSTV. Když se na „vodopádu” SDR Sharp objeví signál, můžeme ručně upravit kmitočet a průběžně ho dolaďovat. Na obrazovce programu MMSSTV/RX-SSTV se začne po řádcích načítat přenášený obrázek, který si můžeme uložit (obr. 5). Prakticky je možné při vhodném přeletu zpracovat i dva snímky v dobré kvalitě.

Obr. 5 Kompletní snímek přijatý z ISS

Je škoda, že vysílání SSTV obrázků z ISS je jen několikrát za rok. Je vhodné sledovat uvedené stránky a včas se na tuto událost připravit. Přijaté obrázky lze zaslat radioamatérským organizacím, které za tento příjem vydávají diplomy.

Příště: O anténách a šíření signálů

Tonda, SWL: OK2-25 618 a OK7AJ