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