Радио и частоты

Коротко

Радиоволны — родственники света, только человеческий глаз их не видит. Спутник «светит» радиоволнами, а антенна станции их «видит». Чтобы в эфире не было путаницы, каждый передатчик работает на своей частоте — как каждая FM-радиостанция на своей кнопке приёмника. Чтобы услышать спутник, нужно знать его частоту и настроиться на неё.

Частота и диапазоны

Частота показывает, сколько раз в секунду колеблется волна. Для спутников это сотни миллионов колебаний в секунду, поэтому частоты записывают в мегагерцах (МГц): 437,5 МГц — это 437 500 000 колебаний в секунду.

Частоты делят на диапазоны. Портал СОНИКС различает четыре:

Диапазон

Частоты на портале

Что там

VHF

135–148 МГц

Любительские спутники около 145,8–146 МГц, метеоспутники около 137 МГц

UHF

400–470 МГц

Большинство кубсатов, особенно около 435–438 МГц

L

1050–1750 МГц

Метеоспутники с высоким разрешением, навигация

S

2200–2450 МГц

Скоростная передача данных

Начинающим станциям интереснее всего UHF: там работает больше всего кубсатов, в том числе российских. Чем выше частота, тем меньше размер антенны, но тем сильнее сигнал теряется в кабеле.

На портале у каждого спутника указаны его передатчики и частоты. В меню «Передатчики» есть страницы «Спектр» — какие частоты заняты какими спутниками — и «Подбор частот».

Как информация попадает в радиоволну: модуляция

Просто ровная волна ничего не сообщает. Чтобы передать данные, передатчик меняет волну — это и есть модуляция. Самые частые у спутников:

CW (морзянка)

Передатчик просто включается и выключается: точки и тире азбуки Морзе. Самый простой и надёжный способ — многие спутники так передают свой позывной.

FM (частотная модуляция)

Как у FM-радио. Так передают голос и картинки SSTV, и такой сигнал можно просто послушать.

Цифровые модуляции (FSK, GFSK, GMSK, BPSK, AFSK, LoRa и другие)

Передатчик быстро переключается между несколькими состояниями — частотами или фазами, — и каждое означает определённые биты. Так передают телеметрию. На слух это шипение или писк, разобрать его может только программа.

Скорость цифровой передачи измеряют в бодах. Типичные значения у кубсатов — 1200 и 9600 бод, у некоторых аппаратов больше.

Эффект Доплера: почему частота «плывёт»

Вспомните, как меняется звук сирены проезжающей машины: пока она едет к вам, звук выше, а когда уезжает — ниже. То же происходит с радиоволнами спутника, только спутник летит в тысячи раз быстрее машины.

Когда спутник приближается, станция слышит его чуть выше настоящей частоты, когда удаляется — чуть ниже. За один пролёт сигнал на UHF смещается примерно на 10 кГц в каждую сторону, на VHF — примерно на 3 кГц. Для узкого цифрового сигнала это много: без поправки он просто «уехал» бы из полосы приёма.

Станция СОНИКС учитывает это сама: зная орбиту спутника и точное время, она во время пролёта непрерывно подстраивает частоту приёма.

Почему важно точное время

Всё — когда начинать приём, куда смотрит спутник, насколько сместилась частота — станция считает по своим часам. Если часы компьютера ушли на несколько секунд, окно наблюдения сдвигается и приём портится. Поэтому на станции обязательно должна работать синхронизация времени через интернет (NTP). В современных системах она включена по умолчанию.

Хочу подробнее