02 februarie 2012

Radioamatorismul în secolul XXI
de Doug Grant, K1DG  

Articolul originar a apărut în 3.11.2011 sub titlul Amateur Radio in the 21st century în revista online EDN (Electronics Design, Strategy, News) şi este publicat în traducere cu aprobarea autorului.

Radioamatorismul din zilele noastre se deosebeşte mult de cel din anii trecuţi, dar el încă mai oferă o cale fascinantă de a explora electronica. Iată o evaluare a schimbărilor şi a ceea ce are de oferit radioamatorismul atât veteranilor cât şi noilor-veniţi.
Mulţi dintre electroniştii experimentaţi de astăzi au început în radioamatorism, în «ham radio»(Există numeroase teorii privind originea termenului de «ham radio», fără a se ajunge însă la un consens.) În decursul anilor în viaţa acestor electronişti munca, familia şi comunitatea au avut prioritate, mulţi radioamatori şi-au pierdut interesul şi au lăsat ca autorizaţiile lor să expire.  Odată cu intensificarea comunicaţiilor personale şi a internetului prezent în casele tuturor mulţi tineri electronişti n-au avut nevoie de radioamatorism pentru a face explorări în electronică. Ei au ratat oportunităţile oferite de acest hobby fascinant.
Primii comunicatori fără fir erau cu toţii prin definiţie amatori. Însuşi Guglielmo Marconi, considerat în general inventatorul radioului, a remarcat o dată că el se consideră un amator. În zilele de început ale radioului staţiile comerciale, guvernamentale şi de amator împărţeau acelaşi spectru, emiţând transmisii de bandă largă generate de scântei, modulate prin codul Morse pentru a transmite mesaje. Această practică a dus la o înfiorătoare interferenţă între servicii, până când guvernul a intervenit şi le-a alocat fiecăruia anumite benzi.
Staţiilor guvernamentale şi comerciale li s-a alocat spectrul de unde lungi şi medii de sub 1500 de kHz, considerat mai util, în vreme ce amatorii au fost surghiuniţi pe lungimi de undă sub 200 de metri, cu frecvenţe mai mari de 1500 de kHz. Experţii din vremea aceea credeau că aceste benzi sunt lipsite de valoare pentru comunicaţiile la distanţă mare.
Curând amatorii au descoperit că de fapt acestea erau mai uşor de realizat pe frecvenţele care le-au fost destinate. Ca urmare noile alocări au acordat guvernului şi staţiilor comerciale o parte din spectrul «bun». Cu toate acestea, un număr de «felii» ale spectrului au fost rezervate amatorirlor. La sfârşitul anilor ’60 amatorii au emis pretenţii asuprta tuturor frecvenţelor aparent lipsite de valoare situate mai sus de 30 de GHz.  De atunci, pe măsură de tehnologia a evoluat, alte servicii au descoperit că aceste frecvenţe erau utile; actualmente amatorii se bucură de exclusivitate asupra frecvenţelor mai înalte de 300 GHz.
În Statele Unite Codul Reglementărilor federale enunţă astfel principiile privind scopul principal al serviciului de amator:  recunoaşterea şi intensificarea valorii serviciului de amator pentru public, ca un serviciu de comunicaţii voluntar şi necomercial, în special prin furnizarea de comunicaţii de urgenţă; continuarea şi extinderea capacităţii amatorului de a contribui la progresul artei radioului; încurajarea şi îmbunătăţirea serviciului de amator prin reguli care să contribuie la progresul abilităţilor atât în comunicaţii cât şi în fazele tehnice ale artei; creşterea numărului de operatori antrenaţi, de tehnicieni şi de experţi electronişti în interiorul serviciului de radioamator; continuarea şi extinderea abilităţii unice a amatorului de a contribui la instaurarea bunei voinţe internaţionale.

Autorizarea
Capitolul 97 cere ca staţiile de radioamator să obţină o autorizaţie înainte de a putea emite. Procedura pentru obţinerea unei autorizaţii de radioamator a evoluat în decursul anilor.  Acum mulţi ani un solicitant trebuia să promoveze un examen tehnic riguros, care includea scheme desenate din memorie. Examenul s-a schimbat considerabil. Toate întrebările sunt acum cu răspunsuri multiple opţionale şi se acoperă subiecte tehnice, operative şi privind reglementările, iar toate întrebările şi răspunsurile – atât cele corecte cât şi cele eronate - sunt disponibile în domeniul public. Mai mult, guvernele multor ţări – în mod notabil Statele Unite – au externalizat  efectiv examinarea candidaţilor.
În Statele Unite examinările sunt administrate de examinatori voluntari. Coordonatorii examinatorilor voluntari organizează sesiunile de examinare şi stabilesc locaţiile convenabile desfăşurării acestora. După promovarea cu succes a unui examen de către un solicitant coordonatorii înaintează datele necesare Comisiei federale de comunicaţii (Federal Communications Commission) care apoi eliberează autorizaţiile, cu indicative necesare identificării fiecărui autorizat şi a locaţiei acestuia folosindu-se în acest scop un prefix şi un sufix. În Statele Unite există acum trei clase de autorizare, fiecare acordând un set de drepturi, inclusiv benzile permise, modurile de lucru şi nivelul puterii emisiei. Promovarea unui examen de o categorie superioară îndreptăţeşte radioamatorul autorizat la mai multe drepturi.
Procedura de autorizare din Statele Unite nu mai pretinde cunoaşterea codului Morse pentru niciuna dintre clasele de autorizare. Această cerinţă a fost un impediment major pentru numeroase persoane individuale interesate în radioamatorism, dar care nu puteau sau nu doreau să asimileze codul Morse.  Însă, ca o ironie, porţiunile de bandă rezervate CW-ului (continuous waveunda continuă) sunt mai aglomerate decât niciodată, pentru că noii autorizaţi descoperă faptul că modurile de lucru de bandă îngustă sunt mai eficiente pentru lucrul cu semnale slabe decât modurile de bandă largă cum ar fi fonia cu SSB (single-side band, bandă laterală unică).

Numeroşi amatori realizează legături folosind modurile vocale, în primul rând în SSB în unde scurte şi în FM pe benzile VHF şi UHF. Capacitatea de procesare a semnalului a unui calculator echipat cu o placă de sunet conectat la un transiver de unde scurte în SSB sau la unul în benzile VHF în FM au dus la apariţia unor noi moduri de lucru. Chiar şi un calculator echipat modest are viteză suficientă pentru a genera şi decoda semnalele FSK pentru a se lucra în convenţionalul mod RTTY. Experimentatorii au creat scheme de modulaţie şi protocale însoţitoare cu corecţii ale erorilor, care permit legături directe de la tastatură la tastatură chiar şi cu puteri mici şi antene modeste.  Varietatea semnalelor FSK şi PSK folosite transpuse într-un difuzor creează sunete neobişnuite, pe care calculatorul le demodulează cu uşurinţă şi le transformă în text inteligibil. Unii radioamatorii ingenioşi folosesc capacitatea de procesare a calculatorului pentru a imita semnalele pe care le generau sistemele text-radio ale aparaturii mecanice din anii celui de al II-lea Război mondial, cum ar fi Hellschreiber.
Unii radioamatori fac transmisiuni de semnale video full motion – de regulă în VHF, pe care există disponibilă o lărgime de bandă suficientă. Alţii transmit poze în unde scurte, folosind semnalele cu lărgimea celor din fonie şi cu ajutorul unuii calcuilator. Reţelele de date s-au dezvoltat şi ele prin utilizarea diferitelor sisteme, inclusiv TCP/IP.

Echipamentul secolului XXI
Amatorii autorizaţi pot transmite în unde lungi, unde medii, unde scurte, unde ultrascurte (VHF = very high frequency şi UHF = ultra-high frequency), precum şi în microunde. Cu o antenă bună echipamentul amatorilor permite comunicaţii globale pe multe dintre aceste benzi.
Majoritatea amatorilor îşi cumpără aparatura din magazine. Cu ani în urmă cele mai cunoscute mărci erau în bună parte cele produse de companiile americane, cum ar fi EF Johnson, Heathkit şi în prezent dispărutele Collins, Hallicrafters şi Hammarlund. În zilele noastre cele mai populare aparate sunt produse de companiile japoneze Icom, Kenwood, Yaesu şi Alinco. Câţiva producători din S.U.A. ca Electraft şi FlexRadio au ieşit pe piaţă în ultima decadă, iar primele transivere fabricate în China şi-au făcut deja apariţia, printre ele cele purtând marca Wouxun.
Tehnologia folosită pentru echipamentul de amator a progresat simţitor. Majoritatea transiverelor performante pentru HF şi VHF utilizează acum tehnologia procesării semnalelor cel puţin pentru modulaţie, demodulaţie  şi funcţiunile de filtraj. Dintr-o partajare atentă a procesărilor analoge şi digitale ale semnalelor rezultă cea mai bună performanţă, iar radiourile de astăzi oferă o sensibilitate excelentă şi o plajă dinamică de 100 +dB, cu o bună selectivitate datorată procesării digitale. Deşi cele mai multe dintre radiouri îşi menţin forma tradiţională a panoului frontal cu un buton mare pentru controlul frecvenţei şi o mulţime de alte butoane şi butonaşe, anumite SDR-uri mai noi (software-defined radios), cum ar fi cele de la FlexRadio au abandonat această tradiţie în favoarea operării cu ajutorul  tastaturii şi a mausului; ele nu au un control de pe un panou frontal. 
Transiverele mobile VHF în FM s-au dezvoltat şi sunt capabile de operaţiuni multiband, cu GPS incorporat, cu afişaje analizoare de spectru pentru a arăta semnalele de pe frecvenţele adiacente, chiar şi Bluetooth. Niciunul nu a ajuns încă la gradul sofisticat al telefoanelor inteligente, însă radiourile cu touchscreen şi conexiune de internet nu sunt un vis îndepărtat. Vorbind de telefoane inteligente există sute de aplicaţii radioamatoriceşti pentru aceste aparate, mergând de la cursuri de pregătire pentru examenul de radioamator până la urmărirea sateliţilor şi controlul staţiei de la distanţă.
Cu toate acestea nu toţi radioamatorii îşi cumpără aparatura de pe rafturile magazinelor. Unii preferă să-şi construiască propriul echipament. «Ham»-ii au fost întotdeauna constructori entuziaşti şi şi-au încropit deseori aparatele din piese recuperate din aparate de consum găsite prin preajmă. Mulţi radioamatori înţeleg concepte cum ar fi distorsiunea de intermodulaţie şi zgomotul de fază, pentru că ei au auzit efectele acestor imperfecţiuni ale semnalelor. 
Radiourile home made pot porni de la emiţătoare şi receptoare extrem de simple şi pot ajunge până la adevărate sisteme SDR de ultimă oră. Receptoarele simple pot fi construite relativ uşor. Charles Kitchin a creat o serie de receptoare super-regenerative care lucrează suprinzător de bine. […]

Excelenţa în comunicaţii
Anumite segmente ale hobby-ului îţi permit să-ţi impresionezi prietenii ingineri, şi poate chiar şi pe cei care nu sunt ingineri. Atunci când le spui că eşti radioamator ei te întreabă deseori: «Cât de departe poţi ajunge cu semnalele tale?» Răspunsul e complicat, şi e posibil să le poţi da nişte răspunsuri care să-i impresioneze. Pentru cei care nu au afinităţi tehnice eu obişnuiesc să răspund că din casa mea din New England cea mai mare distanţă la care am contactat un radioamator a fost Texas – pe calea lungă, în jurul Pământului. Acum vreo 20 de ani, într-o dimineaţă operam în 15 metri (banda de 21 MHz) şi mi-am îndreptat antena direcţională beam spre Europa. Un amic din Texas m-a chemat şi mi-a spus că putea să mă audă numai dacă îşi îndrepta antena sa spre Pacific. Am făcut mai multe încercări şi am ajuns la concluzia că într-adevăr noi comunicam prin semnale care făceau înconjurul planetei. Propagarea în unde scurte se comportă uneori ciudat, fiind diferită la diferite ore ale zilei şi anotimpuri, iar legăturiole pe calea lungă sunt relativ obişnuite.
Acum câţiva ani astrofizicianul Joe Taylor K1JT, laureat al premiului Nobel, a creat WSJT (prescurtare de la weak-signal Joe Taylor), o serie de protocoale şi scheme de modulaţie pentru diverse tipuri de comunicaţii VHF/UHF. În condiţii obişnuite semnalele VHF şi UHF pot ajunge doar la câteva zeci sau sute de mile, în funcţie de teren, de câţtigul antenei şi de putere. WSJT a modificat acest scenariu.
O versiune a protocolului vizează folosirea reflecţia radiofrecvenţei de pe meteori ionizaţi, o cale care durează doar o fracţiune de secundă. Se transmite o secvenţă de 30 de secunde la o viteză echivalentă aproximativ cu 100 de cuvinte pe minut, sau 441 bauds, în efortul de a permite un schimb de indicative şi de controale privind semnalul. Staţiile transmit şi recepţionează pe rând, schimbând anumite detalii pentru a verifica facă ambele părţi au detectat şi decodat semnalele. Deşi militarii americani au folosit de mulţi ani meteor scatter (reflecţia pe meteori), acest mod necvesită în general antene de mari dimensiuni şi puteri mari. Sistemul meteor scatter al lui Taylor permite comunicarea şi deţinătorilor de staţii relativ modeste.

Un alt mod WSJT este comunicarea Pământ-Lună-Pământ, sau «reflexia pe Lună», care foloseşte Luna ca pe un reflector pasiv, şi nu din cale-afară de eficient. Semnalele transmise la frecvenţa de 144 MHz reflectate de pe Lună revin pe Terra cu o întârziere de circa 2,5 secunde şi cu aproximativ 250 dB mai slabe decât la plecare. Acestă cifră nu este o eroare, pierderea este de 250 dB.
Radioamatorii şi-au reflectat de decenii semnalele de pe Lună, dar numai cei utilaţi cu emiţătoare puternice, receptoare foarte sensibile şi antene de mari dimensiuni reuşesc s-o facă în modurile tradiţionale CW sau SSB. Ocazional ei au folosit antena parabolică pentru radioastronomie cu diametrul de 300 de metri din Arecibo, Porto Rico pentru experimente de reflexie pe Lună. În banda de amatori de 432 MHz parabolica are un câştig de circa 60 dB şi permite contacte cu staţii simple atât în SSB cât şi în telegrafie. [...]
În afară de Lună amatorii au folosit pentru comunicaţii şi sateliţii. În decursul anilor ei au proiectat, construit şi lansat peste 100 de sateliţi, care de obicei au la bord una sau mai multe balize, canale de telemetrie, experimente studenţeşti, una sau mai multe transpondere care folosesc o bandă de amatori pentru uplink şi o altă bandă pentru downlink. ARISSat-1 (Amateur Radio on the International Space Station Satellite) a fost lansat în timpul unei activităţi extravehiculare a doi cosmonauţi. Mulţi astronauţi şi cosmonauţi deţin autorizaţii de radioamator. Programul ARISS al ARRL (American Radio Relay League) organizează frecvent legături demonstrative între astronauţii de la bordul Staţiei spaţiale internaţionale şi grupuri de elevi din şcoli. ARRL este asociaţia naţională a radioamatorilor de aproape 100 de ani. Ea publică o serie de cărţi despre practic toate domeniile hobby-ului, alături de ghiduri de studii şi manuale.
Radioamatorismul poate adăuga noi dimensiuni hobby-ului pe care deja îl practică. Unii «hami» combină orientarea turistică cu radiogoniometria de amator în aşa-numita vânătoare de vulpi. Organizatorii ascund o serie de mici emiţătoare într-o zonă desemnată de câţiva kilometri pătraţi. iar concurenţii trebuie să folosească radiouri portabile şi antene direcţionale pentru a localiza fiecare «vulpe». Combinaţia dintre abilitatea tehnică şi deplasarea rapidă fac din această ramură a radioamatorismului un sport. O altă activitate  combină urcatul pe munte cu radioul. Pasonaţii poartă cu ei radiouri uşoare, alimentate pe baterii şi antene portabile, pentru a beneficia de excelenta propagare datorată înălţimii de la care se transmite. Atât operatorii care ies în eter de pe piscuri cât şi cei care îi contactează pot obţine diplome în acest sport. În plus mulţi navigatori se autorizează ca radioamatori şi instalează echipament de amator pe ambarcaţiunile lor şi cu scopul de a avea o rezervă de comunicare în situaţii de urgenţă, atunci când toate celelalte sisteme radio de la bord refuză să mai funcţioneze.
Pentru cei care sunt activi în comunităţile lor grupurile de radioamatori se coordonează deseori cu agenţiile locale şi regionale de siguranţă publică, pentru a furniza comunicaţii de urgenţă, atunci când nimic nu mai funcţionează. În vreme ce majoritatea sistemelor de comunicaţii prin cablu şi fără fir se bazează pe o infrastructură care ar putea să nu supravieţuiască în timpul dezastrelor naturale sau provocate de mâna omului, un radioamator nu are nevoie decât de un radio, de o baterie şi de o bucată de sârmă pentru a ieşi în eter.
(Traduceri, prezentare şi completări de YO4PX. Sursă: pagina EDN) 

Doug Grant şi-a obţinut prima autorizaţie de radioamator în 1967, iar licenţa în inginerie electrică de la Lowell Technological Institute (actualmente Universitatea Massachusetts-Lowel). El are o experienţă de peste 30 de ani în industria semiconductoarelor, cea mai mare perioadă la compania Analog Devices, unde a lucrat în inginerie, marketing, management al liniei de producţie pentru produse analoge, RF şi wireless. El a înscris în loguri aproape 500.000 de legături cu alţi amatori din aproape toate ţările lumii. Grant este în acest moment consultant independent specializat în semiconductori şi tehnologie wireless.
*   *   *
                         

Despre mine

Fotografia mea
Constanţa, Constanta, Romania

ARHIVA ARTICOLELOR

free counters Stats Copyright©Francisc Grünberg. Toate drepturile rezervate. All rights reserved