Введение
Комбинированный приемник и передатчик
Любительский радиоретранслятор – это электронное устройство, которое принимает слабый или низкоуровневый любительский радиосигнал и ретранслирует его с более высоким уровнем или большей мощностью, чтобы сигнал мог покрывать большие расстояния без потерь качества. Многие ретрансляторы располагаются на вершинах холмов или высоких зданиях, так как более высокое местоположение увеличивает их зону покрытия, иногда называемую радиовидимостью или "зоной охвата". Любительские радиоретрансляторы по своей концепции схожи с теми, что используются службами общественной безопасности (полицией, пожарной охраной и т.д.), предприятиями, государственными органами, военными и другими организациями. Любительские радиоретрансляторы могут даже использовать коммерческие ретрансляционные системы, настроенные для работы в любительских радиочастотных диапазонах, но чаще всего они собираются из приемников, передатчиков, контроллеров, блоков питания, антенн и других компонентов от разных производителей.
Введение
В любительском радио ретрансляторы обычно обслуживаются отдельными энтузиастами или местными группами радиолюбителей. Многие ретрансляторы предоставляются в открытый доступ другим радиолюбителям и, как правило, не используются в качестве удалённой базовой станции одним пользователем или группой. В некоторых регионах несколько ретрансляторов объединяются в единую широкозональную сеть, например, система, поддерживаемая Независимой ассоциацией ретрансляторов, которая охватывает большую часть западного Мичигана, или Western Intertie Network System ("WINsystem"), которая сейчас охватывает значительную часть Калифорнии и присутствует в 17 других штатах, включая Гавайи, а также в частях четырёх других стран: Австралии, Канады, Великобритании и Японии.
Частота
Повторители встречаются в основном в диапазонах VHF 6 метров (50–54 МГц), 2 метра (144–148 МГц), 1,25 метра (11/4 метра) (220–225 МГц) и UHF 70 сантиметров (420–450 МГц), но могут использоваться практически на любой паре частот выше 28 МГц. В некоторых регионах для повторителей также используются 33 сантиметра (902–928 МГц) и 23 сантиметра (1,24–1,3 ГГц). Следует отметить, что в разных странах действуют различные правила; например, в Соединенных Штатах двухметровый диапазон составляет 144–148 МГц, а в Соединенном Королевстве (и большей части Европы) – 144–146 МГц. Наборы частот повторителей известны как "пары повторителей", и в сообществе радиолюбителей большинство из них придерживаются неформальных стандартов для разницы между двумя частотами, обычно называемой сдвигом частот (офсетом). В двухметровом диапазоне США стандартный сдвиг частот составляет 600 кГц (0,6 МГц), но иногда используются нестандартные сдвиги, называемые "необычными разностями". Фактически используемая пара частот назначается местным координационным советом по частотам. Во времена радиостанций с кварцевой стабилизацией эти пары идентифицировались по последней части частоты передачи (вход) с последующей последней частью частоты приема (выход), которую радиолюбитель вводил в радиостанцию. Таким образом, "три четыре девять четыре" (34/94) означало, что радиолюбители будут передавать на 146,34 МГц и принимать на 146,94 МГц (в то время как повторитель будет делать обратное: принимать на 146,34 МГц и передавать на 146,94 МГц). В районах с большим количеством повторителей часто использовались "обратные сдвиги" (т.е. 94/34), чтобы предотвратить взаимные помехи. С конца 1970-х годов использование синтезированных, микропроцессорных радиостанций и широкое распространение стандартных сдвигов частот изменили способ описания пар повторителей. В 1980 году радиолюбителю могли сообщить, что повторитель работает на "22/82", – сегодня ему чаще всего скажут "682 вниз". Цифра 6 относится к последней цифре 146 МГц, поэтому на дисплее будет отображаться "146.82" (выходная частота), а радиостанция настроена на передачу "вниз" на 600 кГц на частоте 146,22 МГц. Другой способ описания пары частот повторителя – указать выходную частоту повторителя вместе с направлением сдвига ("+" или "плюс" для входной частоты выше выходной частоты, "–" или "минус" для более низкой частоты), предполагая, что повторитель использует стандартный сдвиг частот для данного диапазона. Например, 2-метровый повторитель может быть описан как "147.36 с положительным сдвигом", что означает, что повторитель передает на 147.36 МГц и принимает на 147.96 МГц, на 600 кГц выше выходной частоты.
Услуги
Услуги, предоставляемые ретранслятором, могут включать автоподключение к телефонной линии POTS/PSTN, позволяющее пользователям совершать телефонные звонки с помощью радиостанций, оснащенных клавиатурой. Эти расширенные услуги могут быть доступны только членам группы или клуба, обслуживающего ретранслятор. Многие любительские радиоретрансляторы обычно оснащены системой контроля тонального доступа (CTCSS, также известной как CG или PL-тон), чтобы предотвратить их случайное включение (активацию) из-за помех от других радиосигналов. Некоторые используют цифровую кодирующую систему под названием DCS, DCG или DPL (торговая марка Motorola). В Великобритании большинство ретрансляторов также реагируют на короткий импульс тона 1750 Гц для открытия ретранслятора. Во многих населенных пунктах ретранслятор стал важным местом встреч для местных радиолюбителей, особенно в часы пик (утреннее или вечернее время в пути на работу). Вечером на этих системах можно услышать местные сети общественной безопасности, а многие ретрансляторы используются для передачи информации о погоде. В случае чрезвычайной ситуации или стихийного бедствия ретранслятор иногда может помочь обеспечить необходимую связь между районами, которые в противном случае не смогли бы общаться. До появления сотовых телефонов было обычной практикой для общественных ретрансляторов иметь дежурные станции в часы пик, чтобы мобильные радиолюбители могли сообщать о дорожно-транспортных происшествиях через ретранслятор, а дежурная станция передавала информацию в местные органы полиции по телефону. Системы с автоподключением часто имели (и до сих пор имеют) номера служб экстренной помощи, запрограммированные как номера быстрого набора.
Координация ретрансляторов США
Координация ретрансляторов не требуется Федеральной комиссией по связи, и FCC не регулирует, не сертифицирует и иным образом не осуществляет контроль над координацией частот для любительских радиодиапазонов. Координаторы ретрансляторов и координационные группы радиолюбителей – это добровольцы, не имеющие законных полномочий для установления юрисдикционного или регионального контроля в любой области, где Федеральная комиссия по связи регулирует любительскую радиосвязь. Кодекс федеральных нормативных актов США, раздел 47 CFR, часть 97, являющийся сводом законов, регулирующих любительскую радиосвязь, чётко определяет понятие координатора частот. Цель координации ретранслятора или частоты – снижение вредоносных помех для других стационарных систем связи. Координация ретранслятора или частоты с другими стационарными системами связи демонстрирует надлежащий инженерный подход и практику радиолюбителя.
Ретрансляторы Великобритании
В Великобритании распределение частот для ретрансляторов осуществляется Комитетом по координации новых технологий (ETCC) Радиообщества Великобритании и лицензируется Ofcom, отраслевым регулятором в области связи в Великобритании. Для каждого ретранслятора выдается лицензия NOV (Уведомление об изменениях), привязанная к конкретному позывному радиолюбителя (этот человек обычно известен как "ответственный за ретранслятор"), что обеспечивает лицензирующему органу единую точку контакта для данного ретранслятора. Обычно каждый ретранслятор в Великобритании поддерживается группой радиолюбителей-энтузиастов, которые вносят небольшую ежегодную плату, например, от 10 до 15 фунтов стерлингов на человека, для обеспечения технического обслуживания ретранслятора и оплаты аренды площадки, электроэнергии и других расходов. Такие группы не получают центрального финансирования от других организаций. Примерами таких групп являются Central Scotland FM Group и Scottish Borders Repeater Group.
Оборудование для повторения
Самый простой ретранслятор состоит из FM-приемника, работающего на одной частоте, и FM-передатчика, работающего на другой частоте, обычно в одном и том же радиодиапазоне, соединенных таким образом, что когда приемник принимает сигнал, передатчик включается и ретранслирует услышанное. Для работы ретранслятора необходим контроллер ретранслятора. Контроллер ретранслятора может быть аппаратным решением или реализован программно. Ретрансляторы обычно оснащены таймером, отключающим повторную передачу сигнала, если она продолжается слишком долго. Ретрансляторы, используемые группами, ориентированными на экстренную связь, часто ограничивают длительность каждой передачи 30 секундами, в то время как другие могут допускать три минуты или даже больше. Таймер перезапускается после короткой паузы после каждой передачи, и многие системы подают звуковой сигнал или короткий тональный сигнал, чтобы указать на сброс таймера времени ожидания.
Обычные ретрансляторы
Обычные ретрансляторы, также известные как ретрансляторы в той же полосе частот, ретранслируют сигналы в пределах одной и той же частотной полосы и повторяют их, используя определенную схему модуляции, преимущественно FM. Стандартные ретрансляторы требуют либо использования двух антенн (по одной для передатчика и приемника), либо дуплексера для разделения передающих и принимающих сигналов при использовании одной антенны. Дуплексер – это устройство, предотвращающее перекрытие слабого сигнала пользователя на приемнике ретранслятора (на входной частоте) мощным сигналом передатчика ретранслятора (на выходной частоте). Диплексер позволяет двум передатчикам, работающим на разных частотах, использовать одну антенну и часто применяется в установках, где один ретранслятор работает на 2 м, а второй – на 440 МГц, используя одну линию питания, поднимающуюся по мачте, и одну антенну. Большинство ретрансляторов дистанционно управляются посредством звуковых тонов на канале управления.
Ретрансляторы с перекрестной полосой
Перекрестный ретранслятор (также иногда называемый реплексером) — это ретранслятор, который передает сигнал определенного вида модуляции на частоте в одной полосе частот на частоту в другой полосе с другим видом модуляции. Эта техника позволяет создать более компактную и менее сложную ретрансляционную систему. Повторение сигналов в широко разнесенных полосах частот позволяет использовать простые фильтры, что дает возможность использовать одну антенну для одновременной передачи и приема. Это позволяет избежать использования сложных дуплексеров для обеспечения необходимого подавления сигнала при повторении в одной и той же полосе. Некоторые двухдиапазонные любительские трансиверы способны осуществлять перекрестное повторение.
Ретрансляторы любительского телевидения
Ретрансляторы любительского телевидения (ATV) используются радиолюбителями для передачи видео в движении. Диапазоны, используемые ретрансляторами ATV, различаются в зависимости от страны, но в США типичная конфигурация – это кросс-диапазонная система с входом в диапазоне 33 или 23 см и выходом на частоте 421,25 МГц или, иногда, 426,25 МГц (в пределах 70-сантиметрового диапазона). Эти выходные частоты совпадают со стандартными кабельными телеканалами 57 и 58, что позволяет любому владельцу аналогового NTSC-телевизора, готового к приему кабельного сигнала, принимать их без специального оборудования. Существуют также цифровые ретрансляторы любительского телевидения, которые ретранслируют цифровые видеосигналы. Для цифрового ATV часто используется модуляция DVB-S благодаря небольшим требованиям к полосе пропускания и высокой устойчивости к потерям сигнала. Эти ретрансляторы DATV в настоящее время более распространены в Европе, частично из-за доступности оборудования DVB-S.
Спутниковые ретрансляторы
Кроме того, были запущены любительские радиоспутники с конкретной целью функционирования как бортовые любительские репитеры. Всемирная любительская спутниковая организация AMSAT разрабатывает и строит многие из этих спутников, которые также известны как OSCAR. Несколько спутников с любительским радиооборудованием на борту были спроектированы и построены университетами по всему миру. Также, ряд спутников OSCAR были созданы для проведения экспериментов. Например, NASA и AMSAT координировали запуск SuitSat – попытки создать недорогой экспериментальный спутник из списанного российского скафандра, оснащенного любительским радиооборудованием. Репитеры на борту спутника могут быть любого типа; ключевое отличие заключается в том, что они находятся на орбите вокруг Земли, а не являются наземными. Три наиболее распространенных типа спутников OSCAR – это линейные транспондеры, кросс-модуляционные FM-репитеры и дигипитеры (также известные как пак-саты).
Линейные транспондеры
Ретрансляторы любительских транспондеров наиболее часто используются на любительских спутниках. Определённая полоса частот, обычно с полосой пропускания от 20 до 800 кГц, ретранслируется из одной полосы в другую. Транспондеры не привязаны к конкретному виду модуляции и, как правило, не производят демодуляцию. Любой сигнал с полосой пропускания, меньшей чем полоса пропускания транспондера, будет ретранслирован; однако, по техническим причинам, использование режимов, отличных от SSB и CW, не рекомендуется. Транспондеры могут быть инвертирующими или неинвертирующими. Примером инвертирующего транспондера может служить транспондер 70 см – 2 м, принимающий на частотах от 432,000 МГц до 432,100 МГц и передающий на частотах от 146,000 МГц до 146,100 МГц путём инвертирования частотного диапазона в пределах полосы. В этом примере сигнал, принятый на частоте 432,001 МГц, будет передан на частоте 146,099 МГц. Голосовые сигналы с модуляцией верхней боковой полосы на входе приведут к модуляции нижней боковой полосы на выходе, и наоборот.
Системы хранения и пересылки
Другой класс ретрансляторов не ретранслирует сигнал одновременно на другой частоте, как только его принимает. Вместо этого они работают по принципу "приём-хранение-передача", принимая сигнал, а затем ретранслируя его на той же частоте после небольшой задержки. Юридически такие системы могут и не классифицироваться как "ретрансляторы", в зависимости от определения, установленного регулирующим органом страны. Например, в США FCC определяет ретранслятор как "любительская станция, которая одновременно ретранслирует передачу другой любительской станции на другом канале или каналах" (CFR 47 97.205(b)). Системы, работающие по принципу "приём-хранение-передача", не ретранслируют сигнал одновременно и не используют другой канал. Следовательно, они должны эксплуатироваться в соответствии с иными правилами, чем более традиционные ретрансляторы.
Ретранслятор симплекс
Тип системы, известный как симплексный репитер, использует один трансивер и устройство короткой записи голоса, которое записывает все, что принимает приемник, в течение определенного времени (обычно 30 секунд или меньше), а затем воспроизводит эту запись через передатчик на той же частоте. Распространенное название – репитер "попугай".
Дигипетер
Другая форма ретранслятора, используемая в любительском пакетном радио, виде цифровой связи «компьютер-компьютер», называется «дигипитер» (от DIGItal rePEATER). Дигипитеры часто используются в таких видах деятельности и режимах, как пакетное радио, Автоматическая система передачи пакетов (APRS) и цифровой режим передачи данных D-STAR. Также используются коммерческие цифровые режимы, такие как DMR, P25 и NXDN. Некоторые режимы поддерживают полную дуплексную связь и подключены к Интернету.
Ретранслятор SSTV
SSTV-ретранслятор – это любительская радиоретрансляционная станция, предназначенная для ретрансляции сигналов медленного сканирования изображения (SSTV). Типичный SSTV-ретранслятор оснащен HF или VHF-трансивером и компьютером со звуковой картой, которая выполняет функции демодулятора/модулятора SSTV-сигналов. Радиолюбители используют SSTV-ретрансляторы для обмена изображениями. Если две станции не могут принять сигналы друг друга, они могут общаться через ретранслятор. Один из типов SSTV-ретрансляторов активируется станцией, передающей тон частотой 1750 Гц. Ретранслятор подтверждает активацию отправкой сигнала «K» азбукой Морзе, после чего станция должна начать передачу изображения в течение примерно 10 секунд. После приема полученное изображение ретранслируется на рабочей частоте ретранслятора. Другой тип активируется сигналом вертикальной синхронизации SSTV (VIS-кодом). В зависимости от используемого программного обеспечения (например, MMSSTV, JVComm32 или MSCAN), SSTV-ретранслятор обычно работает в распространенных режимах SSTV.
Сети ретрансляторов
Повторители могут быть объединены друг с другом для формирования так называемой связанной системы повторителей или сети связанных повторителей. В такой системе, когда один повторитель активируется при приеме сигнала, все остальные повторители в сети также включаются и ретранслируют тот же сигнал. Соединения между повторителями осуществляются по радиоканалу (обычно на частоте, отличной от основной частоты передачи) для обеспечения максимальной надежности. Некоторые сети имеют функцию, позволяющую пользователю включать или отключать дополнительные повторители и каналы связи в сети. Обычно это реализуется с помощью DTMF-тонов для управления сетевой инфраструктурой. Такая система обеспечивает покрытие большой территории, позволяя осуществлять связь между радиолюбителями, находящимися на расстоянии сотен миль (нескольких сотен километров). Эти системы используются для организации связи в масштабе района или региона, например, в сетях Skywarn, где наблюдатели за погодой передают сообщения о неблагоприятных погодных явлениях. Пользователю необходимо знать только, какой канал использовать в конкретном районе.
Системы голосования
Для обеспечения лучшего покрытия на большой площади можно использовать аналогичную объединенную схему, известную как система с голосованием (voted receiver system). В системе с голосованием несколько спутниковых приемников настроены на прием на одной и той же частоте (той, на которой передают пользователи). Все спутниковые приемники подключены к панели выбора сигнала, которая переключается между приемниками, выбирая тот, у которого наилучшее качество сигнала (самый сильный). Выход панели выбора управляет центральным ретранслятором. Правильно настроенная система голосования может переключаться много раз в секунду и фактически "собирать" многосложное слово, используя для каждого слога отдельный спутниковый приемник. Такая система позволяет расширить зону покрытия для маломощных мобильных или портативных радиостанций, которые в противном случае не смогли бы установить связь с центральным пунктом, но при этом могут без проблем принимать сигнал от него. Системы голосования не требуют от пользователя каких-либо специальных знаний или действий – пользователю просто кажется, что покрытие для портативных устройств лучше, чем обычно.
Интернет-ссылка
Повторители также могут быть соединены через Интернет с использованием технологий передачи голоса по IP (VoIP). VoIP-соединения – это удобный способ подключения удалённых ретрансляторов, которые в противном случае были бы недоступны для распространения радиосигнала в диапазонах VHF/UHF. Популярные протоколы для любительских радиосетей VoIP включают D-STAR, Echolink, IRLP, WIRES и eQSO. Цифровое мобильное радио (DMR), D-STAR, Fusion, P25 и NXDN имеют кодек в пользовательской радиостанции и, помимо кодированного аудио, передают и принимают номер пользователя и информацию о пункте назначения, позволяя связаться с конкретным пользователем или группой пользователей. Две такие глобальные сети – DMR MARC и Brandmeister. Например, симплексный шлюз может использоваться для подключения симплексного ретранслятора к ретрансляторной сети через Интернет.
Условия эксплуатации
Таймаут – это ситуация, когда человек говорит слишком долго, и таймер ограничения времени передачи (TOT) отключает передатчик ретранслятора. "Керчанкинг" – это передача кратковременного сигнала для проверки работы ретранслятора без идентификации. Во многих странах подобные действия нарушают правила радиосвязи. Термин "Kerchunk" также может относиться к звуку, издаваемому мощным FM-передатчиком при включении и выключении. "Лид" – это неопытный или некомпетентный оператор, обычно из-за недостаточной подготовки другими радиолюбителями или влияния других видов связи, таких как CB-радио.