Наземная станция¶
Коротко¶
Станция СОНИКС устроена примерно как человек, который слушает радио:
антенна — «ухо», которое ловит радиоволны;
приёмник — «радио», которое превращает волны в цифры;
компьютер — «мозг», который решает, когда и что слушать, и разбирает услышанное;
интернет связывает станцию с порталом: оттуда приходят задания, туда уходят результаты.
Собрать такую станцию под силу школьному кружку: большая часть деталей покупается готовыми, а антенну для начала можно сделать самому.
антенна ── МШУ ── кабель ── SDR-приёмник ── USB ── компьютер ── интернет ── портал
(на улице) (в помещении)
Антенна¶
Антенна — самая важная часть станции: от неё больше всего зависит, что станция услышит. Антенна рассчитана на свой диапазон частот, поэтому сначала решите, какие спутники хотите слушать. Для начала лучше выбрать UHF (около 435 МГц): там больше всего кубсатов.
Антенны бывают двух видов.
- Всенаправленные
Слушают всё небо сразу, их не нужно поворачивать. Это самый удобный вариант для начала. Примеры: V-диполь, турникетная, квадрифилярная (QFH). Спутники передают сигнал с закручиванием (круговой поляризацией), и квадрифилярная антенна принимает его особенно хорошо.
- Направленные
Слышат дальше и лучше, но только в одну сторону, поэтому их нужно всё время поворачивать вслед за спутником. Примеры: яги, кросс-яги, спиральная. Для поворота нужно поворотное устройство.
Антенну ставят как можно выше и дальше от препятствий: на крышу, на мачту, на балкон верхнего этажа. Чем меньше неба закрыто домами и деревьями, тем больше удачных наблюдений.
На портале для каждой антенны станции указывают её тип и диапазоны частот — по ним портал решает, какие спутники станции предлагать.
Малошумящий усилитель (МШУ)¶
Сигнал спутника очень слабый, а по дороге от антенны к приёмнику часть его теряется в кабеле. МШУ ставят прямо у антенны: он усиливает сигнал до того, как тот ослабнет в кабеле. Особенно он нужен, если кабель длинный.
Обычно МШУ питается прямо от приёмника по тому же кабелю — эта функция называется bias-tee и включается в настройках станции.
SDR-приёмник¶
SDR-приёмник — небольшое устройство, которое подключается к компьютеру по USB. Он принимает радиосигнал и превращает его в поток чисел, а всё остальное — настройку на частоту, демодуляцию, декодирование — делает программа.
Станция СОНИКС работает с такими приёмниками:
RTL-SDR — самый дешёвый и распространённый, хорош для начала;
Airspy Mini и Airspy R2 — чувствительнее и стабильнее, их используют на постоянных станциях;
HackRF, SDRplay, LibreSDR.
Компьютер: одноплатник или ноутбук?¶
Компьютер станции запускает программу-клиент. Мощный компьютер не нужен, но есть требования:
операционная система Linux — Raspberry Pi OS или Debian 12;
не меньше 2 ГБ оперативной памяти и несколько гигабайт свободного места;
постоянный доступ в интернет;
работа без перерывов: станция приносит пользу, когда включена круглосуточно.
Что выбрать:
- Одноплатный компьютер
Одноплатный компьютер — Raspberry Pi 4 или Pi 5 с 2 ГБ памяти и больше. Маленький, тихий, потребляет мало энергии, его можно поставить рядом с антенной и забыть. Большинство станций сети работают именно на Raspberry Pi.
- Мини-ПК
Небольшой неттоп, например на процессоре Intel N150. Мощнее одноплатника и так же подходит для круглосуточной работы.
- Ноутбук
Подходит, чтобы попробовать: на ноутбуке с Linux (например, Ubuntu) клиент работает так же, как на одноплатнике. Windows тоже можно использовать — через Docker Desktop, но инструкция по установке пока написана для Linux. Для постоянной станции ноутбук неудобен: его надо держать включённым и рядом с приёмником.
Программа станции поставляется готовым контейнером Docker: всё нужное для обработки сигнала уже внутри, отдельно ставить ничего не нужно.
Поворотное устройство¶
Поворотное устройство (ротатор) по командам компьютера поворачивает направленную антенну за спутником. Для начала оно не нужно: станция по умолчанию работает с неподвижной всенаправленной антенной. Ротатор имеет смысл добавить позже, вместе с направленной антенной, чтобы слышать спутники дальше и чище.
Интернет и точное время¶
Станции нужен постоянный доступ в интернет, достаточно обычного домашнего или школьного. Трафик небольшой: станция сверяет расписание с порталом, а после пролёта отправляет запись и водопад.
Часы компьютера должны идти точно: по ним станция считает, когда начинать приём и насколько сместилась частота. На Raspberry Pi OS и Debian синхронизация времени через интернет включена по умолчанию.
С чего начать¶
Самый дешёвый способ попробовать:
RTL-SDR (лучше с поддержкой bias-tee);
самодельная антенна — V-диполь или квадрифилярная на UHF; инструкций по сборке в интернете много;
любой компьютер с Linux, который можно оставить включённым.
С таким набором станция уже примет сигналы спутников, пролетающих высоко над горизонтом. Когда появится уверенность, антенну и приёмник можно улучшать.
Комплект станции СОНИКС¶
Для постоянных станций проект использует проверенный комплект:
Часть |
Что в комплекте |
|---|---|
Антенна |
Квадрифилярная (QFH) |
Усилитель |
МШУ «МаШУНя» 435 |
Кабель |
Кабельная сборка 15 м, кабель 5D-FB |
Приёмник |
Airspy Mini |
Компьютер |
Raspberry Pi 4 или мини-ПК на Intel N150 |
Питание |
Адаптер питания |
Если вы собираете станцию сами, ориентируйтесь на этот состав: с ним станция работает на UHF круглосуточно, а приёмник настраивается прямо с портала.
Хочу подробнее¶
Требования к системе — точные требования к компьютеру и приёмнику.
Установка и конфигурация станции — пошагово, с командами.
Поворотное устройство — как подключить ротатор.
Наземные станции на портале — статусы, антенны и диапазоны.
В подборке ссылок есть статьи «Антенны для связи с кубсатами» и «Из чего состоит наземная станция приёма спутниковых данных».