برای مشاهده قسمت قبل اینجا کلیک کنید!
مقدمه
در قسمتهای قبل به اصل موضوع رادیو آماتوری و تجهیزات اولیه مانند انواع رادیو و آنتن برای برقراری ارتباط بهطورخلاصه اشاره کردیم و در این قسمت به تقسیمبندیهای فرکانسی، فرکانسهای مخصوص ارتباطات رادیو آماتورها و شیوههای ارتباطی از قبیل صدا، تصویر، مورس و دیتا اشاره میکنیم. ضمنا شرکت MFJ یکی از تولیدکنندگان برتر تجهیزات رادیویی مخصوص استفاده رادیو آماتورهاست که پیشنهاد میکنم حتما یکبار به وبسایت آنها سر بزنید. همچنین Universal-Radio نیز یکیاز فروشگاههای قدیمی فروش دستگاههای رادیو آماتوری هست که مرور آن برای آشنایی با رادیوهای شرکتهای مختلف و مقایسه امکانات آنها توصیه میشود.
تقسیمبندی فرکانسی
در تمام کشورها توسط ارگانهای ناظر بر ارتباطات رادیویی(در کشورما سازمان تنظیم مقررات و ارتباطات رادیویی) جدولی تدارک دیده شده که در آن تمام فرکانسهای رادیویی از ۳Khz تا ۳۰۰Ghz تقسیمبندی شده و هر قسمت به کاربرد خاصی اختصاصدادهشده که این کار بهمنظور جلوگیریاز ایجاد اختلال بین سرویسهای رادیویی صورتگرفته و تمامی ارگانهای کشور ملزمبه رعایت آن میباشند. در این پلن باندهای فرکانسی مختلفی جهت ارتباطات رادیو آماتورها و یا جهت استفاده عمومی اختصاص داده شدهاست. این پلن معمولا در کشورهای مختلف باهم مقداری متفاوت است ولی اکثر قریب به اتفاق آنها مخصوصا درمورد باندهای رادیو آماتوری باهم مشترک هستند.
تقسیمات فرکانسی کلی دیگری در سطح بین المللی نیز وجود دارند که در این لینک میتوانید آنها را مشاهدهکنید. یکیاز پرکاربردترین آنها که از این به بعد بیشتر در این مقاله به چشم خواهید دید، تقسیمبندی ITU یا اتحادیه جهانی مخابرات است. کره زمین توسط ITU به ۳بخش کلی تقسیم میشود. تقریبا در هرکدام از این باندهای ۱۱گانه، تعدادی تکه باند کوچکتری برای استفاده رادیو آماتورها اختصاصدادهشدهاست.
در سرتاسر دنیا معمولا ۳سطح گواهینامه رادیو آماتوری وجود دارد که شخص برای ارتقا به سطح بالاتر باید حداقل مدت مشخصی از یک گواهینامه سطح پایینتر استفاده کرده و آزمون ارتقا به سطح بالاتر را نیز قبولکند. از شروع آزمونهای اولیه در دهه ۷۰ تابهحال حدود ۳۰نفر موفق به دریافت گواهینامه درجه۲ شده اند که ۶نفر هنوز فعالند، اما تابهحال هیچ آزمونی جهت دریافت گواهینامه درجه یک برگزار نشدهاست. سطحهای مختلف در تعداد باندهای مجاز کاری، مدهای ارتباطی، نوع آنتن و حداکثر توان مورداستفاده باهم متفاوتاند. طبق قوانین مندرج در پروانههای صادر شده درحالحاضر دارندگان گواهینامه درجه ۳ با حداکثر توان ۳۰وات و در باندهای ۴۰، ۲۰، ۱۵و ۱۰متر میتوانند باهم ارتباط برقرار کنند. در ایران استفادهاز باندهای VHF و UHF برای دارندگان گواهینامههای سطح بالاتر مجاز است.
برای نامگذاری باندهای رادیویی از طول موج آن و یا از فرکانس کلی آنها استفاده میشود. بهعنوانمثال از تکه باند رادیو آماتوری ۴۰متر(طول موج به لاندا) یا ۷مگاهرتز که از ۷.۰۰۰ تا ۷.۳۵۰مگاهرتز را دربرمیگیرد و در محدوده باند HF قرار دارد معمولا ۴۰متر یا ۷مگاهرتز نام برده میشود.
یکیاز جذابترین باندهای رادیویی که از ۳ تا ۳۰مگاهرتز را دربرمیگیرد، باند HF هست که ۹تکه باند کوچکتر از این باند، به ارتباطات رادیو آماتوری اختصاصیافتهاست. علت جذابیت باند HF این است که روی این باند و در شرایط خاص و با حداقل امکانات میتوان تماسهای راهدور بین قارهای برقرارکرد!
پروپگیشن رادیویی در باند HF یا(HF Radio Propagation)
ویژگی خاصی که محدوده باند HF و کمی اطراف آن را متمایز میکند این است که روی این باند میتوان تماسهای راهدور برقرار کرد. اگر بهسادگی بخواهیم دلیل این پدیده را بیانکنیم، همهچیز به لایههای بالای جو و طوفانهای خورشیدی برمیگردد. جزییات این پدیده بسیاربسیاربسیار گسترده است و نیازبه مطالعات علمی و عملی لایههای بالای جو و هواشناسی فضایی(Space Weather) دارد. در این قسمت بهطور بسیارمحدود و خلاصهوار کلیت ماجرا صرفنظر از وجود جزییات و هرگونه استثنا تشریحشدهاست.
از هر آنتنی که موج در فضا منتشر میکند مقداری موج در سطح زمین انتشار مییابد که به آن surface wave یا ground wave اطلاق میشود. مقداری از این امواج نیز به سمت آسمان رفته که به آن امواج آسمانی یا sky wave گفته میشود. در فاصله بین ۵۰ تا ۴۰۰کیلومتری بالای سر ما ناحیهای از جو قرار داشته که به آن Ionosphere یا آیونوسفیر گفته میشود. در زمان وقوع طوفانهای خورشیدی با رسیدن ذرات باردار و پرتوهای کهکشانی به این ناحیه، این ناحیه یونیزه شده و بههمیندلیل میتوان گفت که تقریبا قابلیتی شبیه به رسانایی پیدا میکند و بههمیندلیل Ionosphere یونیزهشده میتواند امواج آسمانی دریافتشده از آنتنهای روی زمین را دوباره به روی زمین مثل یک اینه بازتاب کند.
بههمینترتیب میتوان با فواصل دورتر بااستفادهاز این قابلیت باند HF تماسگرفت. رفتار Ionosphere بهشدت تحت تاثیر تایم روز و شب، فصلهای مختلف سال، فرکانس امواج، طوفانهای خورشیدی و دورههای ۱۱ساله لکههای خورشیدی قرار میگیرد. با این حال رفتار آن تا حد خوبی قابل پیشبینی است. در اینترنت سایتهای مختلفی وجود دارند که با مطالعه شرایط جوی و رصد باندهای مختلف بهطور ساعتی اطلاعات مربوطبه پروپگیشن باند HF را منتشر میکنند. یک رادیو آماتور میتواند با چککردن این سایتها زمان مناسب بازشدن باندها را برای برقراری تماس راهدور یا همان تماس DX را تشخیصدهد.
برخی مواقع که اینترنت دردسترس نباشد میتوان با گوشدادن به مکالمات بهراحتی متوجه شرایط شد. معمولا اگر تعداد ایستگاههای فعال در باند کم باشد یا باند بهطورکلی خالی باشد اصطلاحا میگویند باند مرده است ولی هنگامیکه روی باند صدای ایستگاههای دوردست شنیده میشود شرایط برای برقراری ارتباط مناسب است. درنهایت بدین ترتیب در زمانهای خاصی میتوان با یک آنتن ساده و توان رادیویی کم درحد 5تا 20وات از ایران با آمریکا، ژاپن و یا استرالیا تماس برقرار کرد. از عجایبدیگر این باند بدلیل محدودیت برد امواج زمینی و وجود skip zoneهای چندصدکیلومتری بین نواحی فرود امدن امواج آسمانی این است که میتوان درصورت داشتن شرایط مناسب بهراحتی بین تهران و مشهد یا تبریز و یا حتی اروپا تماس برقرار کرد درحالیکه نمیشود با کرج ارتباط گرفت!! زیرا امواج زمینی فاصله تهران تا کرج را بدلیل فاصله و موانع زیاد نمیتوانند طی کنند و امواج آسمانی نیز به گیرنده نمیرسند چون دقیقا محل گیرنده در ناحیه skip zone قرار میگیرد.
با آزمایش و تجربه و تستکردن آنتنهای مختلف و برقراری تماس میتوان طول skip zoneها را با تغییر زاویه پرتاب امواج آسمانی تغییر داده و با نواحی دورتری تماس گرفت و یا بالعکس. این رفتار Ionosphere بهطور خیلی ناچیز و در شرایط خیلیخاص و معمولا در اوج فعالیت لکههای خورشیدی در فرکانسهای بالاتر مثل 50مگاهرتز و یا 144مگاهرتز نیز مشاهده میشود ولی فرکانسهای بالاتر معمولا از Ionosphere رد شده و بازتاب نمیشوند. بهعنوانمثال در دهه 70خورشیدی(اوج فعالیت لکههای خورشیدی) برخیاز ساکنان شمال کشور تجربه دریافت رادیو FM و تلویزیونهای آنالوگ روسیه را داشتهاند. البته این موضوع نباید با دریافت تلویزیونهای کشورهای عربی در جنوب کشور در هوای شرجی اشتباهگرفتهشود چون در هوای شرجی انتشار امواج زمینی بهبود مییابد و انتشار آسمانی وجود ندارد. مثال دیگر دریافت رادیوهای خارجی روی موج کوتاه یا SW یا همان محدوده HF و یا موج متوسط MW است. اگر شما هم خاطرهای از این دریافتها دارید در قسمت نظرات با ما مطرح کنید!
بهطورکلی فرکانسهای باند ۳۰متر و پایینتر مثل ۴۰متر و ۸۰متر در زمان شب بازشده و برقراری ارتباط برروی آن میسر میشود ولی فرکانسهای باندهای بالاتر از ۳۰متر مثل ۲۰متر و ۱۵متر که به باندهای روز هنگام شناخته میشوند در زمان روز قابلاستفاده هستند و در شب امکان برقراری تماس روی آنها وجود ندارد. همچنین باندهای شب هنگام معمولا جهت ارتباطات راه نزدیک(زیر ۱۰۰۰کیلومتر) کاربرد دارند ولی باندهای روز هنگام جهت ارتباطهای راه دور(بالای ۳۰۰۰کیلومتر) هستند. البته همهجا استثنا وجود دارد. جهت مطالعه و دریافت اطلاعات بیشتر درمورد نحوه پیشبینی و زمان بازشدن باندهای مختلف، نحوه بازتابشدن امواج از لایههای جزیی Ionosphere و اطلاعات دیگر به کتاب Ham radio for Dummies مراجعه کنید. همچین میتوانید خلاصه ای از کتاب Propagation and Radio Science که درمورد پروپگیشن و رفتار باندهای مختلف در فروم جامعه رادیو آماتوری ایران نوشتهشده است را در این لینک مطالعه کنید.
مدولاسیون
تا به اینجا با فرکانسهای ارتباطی آشناشدیم و دیدیم که باند HF مناسب برای ارتباط راه دور بوده و باندهای بالاتر مانند VHF برای ارتباطات نزدیک (زیر ۱۰۰کیلومتر) مورداستفاده قرار میگیرند. فرکانسهای خیلی پایین مانند چند ده کیلوهرتز و یا خیلی بالا در حد چندگیگاهرتز نیز برای برخی علاقهمندان جذابیت خاص خود را دارد ولی اکثر فعالیت رادیو آماتوری در باندهای HF VHF UHF محدود میشود و کمتر کسی در فرکانسهای پایین به دلیل آنتنهای بزرگ و فرکانسهای بالا به دلیل تجهیزات دقیق و گران قیمت کار میکند.
در این قسمت با مدولاسیونهای دامنه و یا همان AM و FM و مشتقات آنها آشنا میشویم.
سادهترین مدولاسیون که اولین بار برای مدولهکردن صوت برروی امواج رادیویی برای پخش همگانی رادیو مورداستفاده قرارگرفت مدولاسیون AM است. مدولاسیون AM از ۳بخش کریر، باند کناری بالا و باند کناری پایین تشکیل میشود.
اگر یک سیگنال صوتی ۱کیلوهرتز را با مدولاسیون AM با یک موج رادیویی مخلوط کنیم در حوزه فرکانس همچین شکلی خواهیم داشت.
مدولاسیون AM مدولاسیون موثری نیست به این دلیل که دامنه کریر تقریبا دوبرابر دامنه موج صوتی است و بیشتر توان صرف تولید آن میشود و در برقراری ارتباط هیچ کاربردی ندارد بنابراین حذف آن هیچ اشکالی ندارد. همچنین بعداز مدولاسیون، موج صوت موردنظرما هم در Upper Side Band و هم دقیقا در Lower Side Band یا قرار دارد(معمولا بهطور مخفف به این دو باند کناری بالا و پایین LSB و USB گفته میشود.) یعنی ما اطلاعات موردنظر خود را(منظور صوت) داریم دوبار و دقیقا به یک شکل ارسال میکنیم و یک کریر بیاستفاده نیز در وسط داریم. اولین قدم برای موثرترکردن مدولاسیون AM حذف کریر است. اگر کریر را از مدولاسیون AM حذف کنیم به مدولاسیون DSB یا Double Side Band میرسیم که مشتقی از مدولاسیون AM است.
برای تولید DSB میتوان از Balanced Modulator کمک گرفت که مدار آن شامل یک پل دیودی و دو ترانسفورمر است. مدولاسیون DSB دقیقا همان مدولاسیون AM است ولی سیگنال کریر در آن تا حد خیلیخیلیزیادی تضعیف میشود.
اکنون در خروجی مدولاتور فقط USB و LSB داریم پس تا اینجا توانستیم از کریر خلاص شویم. حال چون اطلاعات ما در LSB و USB دقیقا باهم برابر است پس میتوان با یک فیلتر کریستالی بسیار باریک(با پهنای باندی درحد ۳کیلوهرتز) بهسادگی یکیاز باندهای کناری را به دلخواه حذفکرد. درنهایت یا یک LSB داریم یا USB. با این کار ما توانستیم مدولاسیون SSB را تشکیلدهیم که بیشترین کاربرد را در ارتباط صوتی رادیو آماتوری داشته و چون پهنای باند کمتری از AM اشغال میکند ولی هیچچیزی از اطلاعات ما حذف نشدهاست بنابراین بازده مدولاسیون ما نسبتبه AM بسیاربیشتر شدهاست.
SSB یا Single Side Band به طور کلی هم به USB اطلاق میشود و هم به LSB ولی اینکه در هر باند از کدام یک استفاده شود به قوانین ITU برمیگردد. (روی فرکانسهای 10 مگاهرتز و بالاتر از مد USB باید استفاده شود فرکانسهای پایین تر باید از LSB استفاده شود.)
مدولاسیون FM بیشتر در VHF و UHF و دستگاههای دستی استفاده شده و بدلیل اینکه دامنه خروجی در مدولاسیون FM ثابت است و فقط فرکانس آن با توجه به موجی که میخواهیم با آن مدوله کنیم تغییر میکند (برعکس SSB که توان خروجی رادیو با تغییرات دامنه صوتی اوپراتور تغییر میکند.) پس نحوه اشکار سازی آن نیز در گیرنده با AM متفاوت است و به همین خاطر نسبت به نویزهای محیطی مقاوم است برخلاف AM که به شدت تحت تاثیر نویزهای محیطی قرار میگیرد. به همین دلیل است که کیفیت صدا در پخش FM بیشتر است. همچنان بازده SSB نسبت به FM بیشتر بوده و تنها مزیت FM مقاوم بودن نسبت به نویز است.
ارتباط صوتی و مورس
هر کدام از تکه باندهای رادیو آماتوری نیز به تکههای مختلفی توسط ITU تقسیم شدهاند که هر قسمت مربوط به یک نوع خاص از مکالمه اختصاص یافته است. در تصویر زیر که مربوط به تقسیمات باندها در ایالات متحده است مشاهده میکنید که در باند 40 متر از 7.000 تا 7.125 به مورس و RTTY (بخوانید رادیو تله تایپ. یک مد ارسال متن از طریق صوت مثل مورس) اختصاص یافته است و از 7.125 تا 7.300 که انتهای باند است صوتی و تصویر اختصاص یافته است. همچین دارندگان گواهینامه درجه 3 یا همان Novice فقط امکان برقراری ارتباط مورس (همان CW) را آن هم فقط از 7.025 تا 7.125 دارند.
ارتباط صوتی میتواند به صورت FM یا AM یا DSB و یا SSB به دلخواه اپراتور رادیو باشد. ولی معمولا از SSB به دلیل بهینه بودن و اشغال کردن پهنای باند کمتر استفاده میکند. البته در باندهای بالاتر هم از FM استفاده میشود و هم از SSB.
ارتباط مورس سادهترین مد ارتباط است و ساختن آن به سادگی روشن و خاموش کردن یک فرستنده است. یعنی اگر یک فرستنده که یک کریر خالی در خروجی دارد یا یک فرستنده AM بدون صدا را با استفاده از یک رله و طبق الفبای مورس روشن و خاموش کنیم میتوانیم مورس ارسال کنیم.
بدلیل اینکه کریر پهنای باند خیلی کوچکی دارد (در تئوری به صفر میل کرده ولی در عمل باید کمتر از 10 هرتز باشد.) دامنه ارسالی ما برخلاف SSB که باید در تمام پهنای باند صوتی که حدود 3 کیلوهرتز است پخش شود، در یک کریر متمرکز میشود. (پهنای باند و دامنه با هم ارتباط دارند. در یک دامنه ثابت وقتی پهنای باند زیاد میشود دامنه در پهنای باند پخش میشود.) به همین دلیل است که قدرت سیگنال دریافتی از یک فرستنده 5 وات مورس در شرایط برابر (مثل موقعیت مکانی و زمانی و آنتن) تقریبا مساوی با یک فرستنده 100 وات SSB در یک گیرنده است.
برای دریافت ارتباطات رادیو آماتوری و فقط گوش دادن به آن در هیچ جای دنیا نیازی به مجوز برای گیرنده نیست. شما همین الان هم میتوانید با ساختن یک گیرنده دستساز به راحتی مکالمات روی باند 20 متر و 40 متر را دریافت کنید. توجه کنید که رادیوهای معمولی و خانگی که موج کوتاه را دریافت میکنند، توانایی دریافت SSB را ندارند. (بعضی از مدلهای دیجیتال رادیوهای تکسان و سونی این قابلیت را دارند.)
برای بازدید از مدارات مختلف گیرنده از این وبسایت که متعلق به یک رادیو آماتور برزیلی به نام میگوئل است بازدید کنید. طرحهای این رادیو آماتور به وفور توسط رادیو آماتورهای ایرانی ساخته شده و کاملا عملی هستند.
همچنین یکی از رادیو آماتورهای کشور عزیزمان وبسایتی جهت خرید کیتهای گیرنده در باندهای مجاز رادیو آماتوری در ایران راهاندازی کرده که میتوانید بهراحتی با ایشان مکاتبه کرده و کیت را خریداری کنید و تا برگزاری ازمون و دریافت گواهینامه رادیو آماتوری خود، به مکالمات رادیویی گوش کنید و دایره ی دانستههای خود را گستردهتر کنید و گوشهای خود را به صدای رادیو عادت دهید. توصيه بسیاریاز رادیو آماتورهای حرفهای به افرادمبتدی این است که ابتدا یک راديوي کوچک و ساده تهیهکرده و به تماس دیگران گوشکرده و خواص فرکانسهای مختلف را در طول ساعات مختلف شبانه روز تست کنند. در اصطلاح به افرادی که فقط شنونده هستند SWling گفته میشود که مخففی از عبارت Shortwave Listening بوده و طرفداران بسیارزیادی در تمام دنیا دارد. حتی برخی افراد تمام عمر خود فقط اقدام به گوشدادن میکنند و هیچ وقت اقدامی برای دریافت گواهینامه برای ارسال نمیکنند!
باز هم اگر توانایی خرید یا ساخت گیرنده و برپایی آنتن را ندارید، میتوانید WebSDRها استفادهکنید. این ایستگاهها که در نقاط مختلف نصب شدهاند گیرندههای پهن باندی هستند که ازطریق اینترنت قابلدسترسی بوده و شما بهراحتی میتوانید با واردکردن فرکانس، اطلاعات دریافتشده روی آن رادیو و مکالمات درحال انجام در آن منطقه را بصورت زنده گوشکنید.
ارتباط تصویری و دیتا
مد ارتباطی دیگری که معمولا بهندرت مورداستفاده قرار میگیرد SSTV است. SSTV مخفف Slow Scan Tele Vision است. بااستفادهاز SSTV میتوان تصاویر را با رزولیشن پایین و ازطریق فرکانسهای صوتی ارسالکرد. ارسال هر تصویر باتوجهبه نوع ارسال SSTV (انواع مختلف آن ازنظر حداکثر رزولیشن و دقت رنگ یا سیاه سفید یا رنگیبودن باهم متفاوتاند.) ممکناست از ۱۰ثانیه تا حداکثر ۵دقیقه طول بکشد. از آنجایی که تبدیل تصویر به صدا موردنیاز است وجود یک کامپیوتر یا یک مینی پیسی مانند رزبری پای کنار رادیو برای ارتباط دیتا و تصویر ضروری است. درواقع نرمافزار، تصویر را به صوت تبدیل میکند. همچنین در برخی رویدادهای سالانه ایستگاه فضایی بینالمللی تصاویر SSTV از فضانوردان و دستاوردهای ناسا به سمت زمین ارسال میکند که موردتوجه علاقهمندان در سراسر دنیاست. برای مطالعه بیشتر کلیدواژه ARISS و ISS SSTV Event را گوگلکنید.
مدهای دیتا انواع و اقسام مختلفی دارند که معروفترین آنها BPSK، RTTY، FT8، JT9، PSK31، Hell و 8PSK هستند. از طریق این مدها میتوان پیامهای متنی را به شکل صوت درآورده و با رادیو ارسال کرد. نکته خاص اینجاست که بدلیل ماهیت برخی مدهای دیجیتال برخلاف مورس و SSB حتی اگر نسبت سیگنال به نویز منفی! در گیرنده داشتهباشند(مانند سیگنال GPS) بهراحتی توسط نرمافزار قابلیت دیکد شدن هستند درصورتیکه ممکناست اصلا صدای آنها قابلشنیدن با گوش نباشد!
بهطورکلی هر چیزی که بتواند صوت را بدون اضافهکردن یا کمکردن چیزی مثل فیلترهای صوتی، حذفکننده نویز، فشردهسازها و یا AGC ها ارسال کند میتواند بهعنوان فرستنده مدهای دیجیتال و SSTV مورداستفاده واقع شود، مثل تلفن خانگی با سیم. درصورتیکه کوچکترین تغییری در فرکانس و دامنه صدا ایجاد شود ممکناست بخشیاز اطلاعات از دست برود.
برای ارسال و دریافت مد دیجیتال میتوان از نرمافزارهای رایگان Fldigi و برای SSTV از MMSSTV استفادهکرد.
در قسمت بعد درمورد علائم خطاب، محتوای تماسها و نحوه برقراری آنها صحبت خواهیم کرد. منتظر نظرات شما هستیم!
منبع:سیسوگ