Архив апреля 2009

Про железнодорожную артиллерию и русские линкоры

На Поклонной горе в Москве в числе прочих экспонатов музея боевой техники выделяется (прежде всего, своими размерами и калибром) железнодорожная артиллерийская установка ТМ-3-12. Но мало кто задумывался, что эти установки имеют довольно интересную историю.

transporter

Рассказ о них начну издалека. В 1905 году все ведущие морские державы, изучая опыт русско-японской войны, пришли к выводу, что “традиционные” броненосцы с небольшим количеством крупнокалиберных орудий (10-12 дюймов) и внушительной батареей артиллерии среднего калибра (6-8 дюймов) – это тупиковый путь развития. Конечно, проекты кораблей с 10-12 дальнобойными орудиями калибра 12 дюймов и более начали появляться и в 1902-1903 году, но отказ от артиллерии среднего и мелкого калибра стал “модным трендом” лишь по итогам войны.

В январе 1905 года в США утверждают проект “Мичигана”, в июне того же года в Англии обсуждается проект “Дредноута”. Вступивший в строй уже в конце 1906, “Дредноут” стал прототипом для целого класса кораблей, а его название стало нарицательным.

Естественно, все остальные броненосцы, строившиеся в расчете на “старые” морские доктрины в одночасье оказались устаревшими. Фактически, ни один из них не мог составить сколько-нибудь серьезную конкуренцию английской новинке, более чем вдвое превосходившей их по мощности крупнокалиберной артиллерии. Все ведущие державы приступили к проектированию и строительству собственных дредноутов. Удивительно, но тяжелее всего в этой гонке пришлось Англии – если до 1905 года английский флот вдвое превосходил по силе флот любой другой страны, то после него англичанам пришлось спешно строить новые и новые дредноуты, чтобы хотя бы поддерживать паритет с немецким флотом, который до этого вообще не принимался в расчет. Свои дредноуты строили Франция, Италия, и даже Австро-Венгрия. Такие “гиганты” мировой политики, как Бразилия, заказывали постройку дредноутов в других странах. Россия тоже не осталась в стороне. Ни достраивавшаяся “Слава”, ни “новейшие” броненосцы серии “Андрей Первозванный” уже не удовлетворяли современным требованиям, и в 1907 году был объявлен конкурс на лучший проект дредноута для Балтийского флота, в котором победил проект Балтийского завода, разработанный Иваном Бубновым.

Линкоры типа Севастополь (сверху) и Императрица Мария (снизу)

Линкоры типа Севастополь (сверху) и Императрица Мария (снизу)

Было построено четыре корабля: “Севастополь”, “Гангут”, “Петропавловск” и “Полтава”. Все они были заложены в один день 15 июня 1909 года и вступилли в строй в конце 1914 года. Одновременно с постройкой дредноутов на Балтике, был разработан и проект для Черноморского флота. Серия включала три корабля: “Императрица Мария”, “Екатерина II” и “Александр III”.

Если балтийские дредноуты за всю войну не сделали ни единого выстрела, а с немецкими дредноутами сражались старые броненосцы, типа “Цесаревича” и “Славы”, то их черноморские собратья, едва вступив в строй в 1915 году, сразу начали активно использоваться. Правда, единственным серьезным боем была встреча “Императрицы Марии” и немецкого линейного крейсера “Гебен”.

Судьба всех черноморских дредноутов оказалась несчастливой. “Императрица Мария” затонула в 1916 году из-за взрыва и последовавшего за ним пожара, “Екатерина II”, переименованная в 1917 году в “Свободную Россию”, была затоплена по приказу Ленина в Новороссийске. Третий линкор этой серии, “Император Александр III”, вступивший в строй в 1917 году уже под названием “Воля”, остался в Севастополе, где “пошел по рукам”, оказываясь в составе украинского, английского, немецкого, и, наконец, врангелевского флота. Вновь переименованный в “Генерал Алексеев”, линкор в 1920 году ушел с остатками Черноморского флота в Бизерту.

В 1917 году, кроме того, была начата постройка еще нескольких линкоров, которые на момент революции находились в разной степени готовности. К ним были заказаны орудия, а готовность по корпусу составляла до 70%.

Советское правительство, получив четыре линкора на Балтике, оказалось неспособно поддерживать их в боеготовом состоянии, а достраивать новые – тем более. Корпуса линкоров “Демократия” (до 1917 года – “Николай I”) и “Измаил” планировали закончить вплоть до 1927 года, а “Бородино”, “Кинбурн” и “Наварин” были проданы на слом в Германию в 1922 году.

В середине 20-х начался ремонт и модернизация балтийских линкоров. Был частично разобран и разоружен пострадавший от пожара “Фрунзе” (бывшая “Полтава”), а “Марат” (”Петропавловск”), “Октябрьская революция” (”Гангут”) и “Парижская коммуна” (”Севастополь”) серьезно модернизированы. Кроме того, в СССР имелось большое количество предназначенных для недостроенных линкоров орудийных стволов, в добавок к которым водолазы ЭПРОН (Экспедиция подводных работ особого назначения) подняли уцелевшие орудия “Императрицы Марии” и “Екатерины Второй”.

В 1927 году был предложен проект железнодорожной установки, вооруженной 14-дюймовым орудием (для серии “Измаил”). Предполагалось, что такие установки смогут вести огонь по линкорам противника, если те войдут в Финский залив. Установка получила название ТМ-1-14 (1 – порядковый номер, 14 – калибр орудия). Затем были спроектированы установки ТМ-2-12 с двенадцатидюймовыми орудиями от линкоров типа “Андрей Первозванный” и ТМ-3-12 с орудиями, предназначавшимися для черноморских линкоров. Эти установки применялись в основном на Балтике, но часть транспортеров перебросили на Дальний Восток. Кроме того, планировалось устройство позиций для них под Одессой.

Батарея №9, вооруженная установками ТМ-3-12, приняла участие в советско-финской войне. После завершения боевых действий батарея была переведена на полуостров Ханко. После начала Великой Отечественной войны и последующнй эвакуации советских частей из Ханко было решено уничтожить эти установки. Стволы были взорваны, а транспортеры выведены из строя.

Тем не менее, трудолюбивым финнам удалось восстановить батарею. Транспортеры отремонтировали, а орудия купили еще в 1939 году у правительства Франции. В 1936 году ушедший в составе белого флота линкор “Генерал Алексеев” был разобран в Бизерте на металл, но орудия французы сохранили. Финнам досталось 8 орудий из 12. Пароход с оставшимися четырьмя был задержан в норвежском Бергене после немецкой оккупации Норвегии. Несмотря на “союзнические обязательства”, немцы конфисковали груз, и использовали орудия при создании “Атлантического вала”, вооружив ими батарею на острове Гернси. Летом 1944 года эта батарея добилась попадания в американский крейсер. Кстати, есть мнение, что сюжет книги и фильма “Пушки острова Наварон” частично основан на действиях этой батареи.

Отремонтированные финнами транспортеры после заключения в 1944 году перемирия с Финляндией были возвращены в СССР и включены в состав морской бригады железнодорожной артиллерии. Эти установки состояли на вооружение ВМФ довольно длительное время. В 1984 году на вооружении флота еще находились два ТМ-3-12, не считая “музейного”, установленного на форте “Красная горка”. Не так давно эта установка была перевезена в Москву и установлена на Поклонной горе.

Решаем дифуры на PHP

Достаточно достать из коробки какой-нибудь Asus EEE PC, написать такой код в “блокноте”:

<?php
function f1($x, $y1, $y2){
return $y2;
}

function f2($x, $y1, $y2){
return (1-$y1*$y1)*$y2-$y1;
}

header("Content-type: image/png");

$st = microtime();

$image = imagecreate(640, 480);

$colorBack = imageColorAllocate($image, 0, 0, 0);
$colorFore = imageColorAllocate($image, 255, 255, 255);

imageFilledRectangle($image, 0, 0, 639, 479, $colorBack);

$x0 = 0;
$y01 = 0;
$y02 = 0.0001;

$h = 0.1;

while($x0 < 64){
$p11 = $h*f1($x0, $y01, $y02);
$p12 = $h*f2($x0, $y01, $y02);

$p21 = $h*f1($x0 + $h/2, $y01 + $p11/2, $y02 + $p12/2);
$p22 = $h*f2($x0 + $h/2, $y01 + $p11/2, $y02 + $p12/2);

$p31 = $h*f1($x0 + $h/2, $y01 + $p21/2, $y02 + $p22/2);
$p32 = $h*f2($x0 + $h/2, $y01 + $p21/2, $y02 + $p22/2);

$p41 = $h*f1($x0 + $h, $y01 + $p31, $y02 + $p32);
$p42 = $h*f2($x0 + $h, $y01 + $p31, $y02 + $p32);

$x1 = $x0 + $h;
$y11 = $y01 + ($p11 + 2*$p21 + 2*$p31 + $p41) / 6;
$y12 = $y02 + ($p12 + 2*$p22 + 2*$p32 + $p42) / 6;

$x0e = $x0*10;
$y0e = 240 - $y01*100;

$x1e = $x1*10;
$y1e = 240 - $y11*100;

imageLine($image, $x0e, $y0e, $x1e, $y1e, $colorFore);

$x0 = $x1;
$y01 = $y11;
$y02 = $y12;
}

$st = microtime()-$st;

imageString($image, 3, 10, 10, "Calculation time " . $st . " ms", $colorFore);

imagePNG($image);
?>

загрузить все это на какой-нибудь бесплатный хостинг, пользуясь стандартным консольным ftp-клиентом, встроенным в Windows – и наблюдать вот такую картинку (обратите внимание, что выдает ее php-скрипт):

Можно, конечно, порешать и более “крутыми” методами, например, добавить в программу автоматический выбор длины шага, а для расчетов использовать формулы более высокого порядка – но за это может найти и линчевать хостер.

А вот ZX Spectrum

Еще один график, на этот раз – построенный программой на Sinclair Basic.

Из-за ограниченных вычислительных возможностей ZX Spectrum пришлось обойтись построением графика “по точкам”, но даже так на расчеты ушло около 3 минут. Сколько пишется программа – считайте сами, для меня наибольшей сложностью было работать с эмулятором, не имея под рукой раскладки “оригинальной” клавиатуры.

10 DEF FN F(X,Y,Z)=Z
20 DEF FN G(X,Y,Z)=(1-Y*Y)*Z-Y
30 LET X0=0
40 LET Y0=0
50 LET Z0=0.0001
60 LET H=0.1
70 INK 7
80 PAPER 0
90 IF X0 >= 64 THEN GO TO 280
100 LET P11=H* FN F(X0,Y0,Z0)
110 LET P12=H* FN G(X0,Y0,ZO)
120 LET P21=H* FN F (X0+H/2,Y0+P11/2,Z0+P12/2)
130 LET P22=H* FN G (X0+H/2,Y0+P11/2,Z0+P12/2)
140 LET P31=H* FN F (X0+H/2,Y0+P21/2,Z0+P22/2)
150 LET P32=H* FN G (X0+H/2,Y0+P21/2,Z0+P22/2)
160 LET P41=H* FN F (X0+H,Y0+P31,Z0+P32)
170 LET P42=H* FN G (X0+H,Y0+P31,Z0+P32)
180 LET X1=X0+H
190 LET Y1=Y0+(P11+2*P21+2*P31+P41)/6
200 LET Z1=Z0+(P12+2*P22+2*P32+P42)/6
210 LET X0E=X0*4
220 LET Y0E=88+40*Y0
230 PLOT X0E,Y0E
240 LET X0=X1
250 LET Y0=Y1
260 LET Z0=Z1
270 GO TO 90
280 BEEP 1,2

График более-менее совпадает с построенными в Qbasic и на ECMAScript:

spectrum-graph

Еще одно решение

На этот раз [info]soonts продемонстрировал, как можно строить графики и рисовать картинки, когда по рукой нет ничего, кроме приличного браузера. Windows с Internet Explorer “из коробки” не подходит, а вот, например, дистрибутивы Linux с KDE 4 и Konqueror должны будут показать вот такую картинку:

800x600, кликабельно

800x600, кликабельно

Кстати, придумалось еще одно “решение”. Программа на PHP с использованием библиотеки GD пишется за 10-15 минут, затем ищется хостинг, все заливается туда и выполняется уже на сервере. Текстовый редактор и консольный FTP-клиент в Windows XP или Vista точно есть.

Решаем уравнения

Первым справился [info]stepanishchev, естественно, с использованием МК-152. Время составления программы – порядка получаса, время счета – 2 минуты 15 секунд. График бодро выводится по мере расчетов :)

На сайте НПП “Семико” выложен пример программы: http://mk.semico.ru/dr_info25.htm, снабженный комментариями. Если кому-нибудь вдруг потребуется решать на МК-152/161 системы дифференциальных уравнений – путем небольших поправок можно “научить” калькулятор делать это.

Кстати, я думаю, что вполне можно было бы замахнуться и на контроль погрешности на шаге с автоматическим выбором длины шага.

Отмечу, кстати, одно нехорошее свойство рассматриваемого уравнения: его численные решения очень чувствительны к неизбежно возникающей вычислительной погрешности. Из-за разных представлений дробных чисел в микрокалькуляторе и QBasic графики не совпадают:

semiko_graph

graph

Это не удивительно. Вспомним, какое малое возмущение начальных данных приводило к возникновению генерации. Такое же малое возмущение повлияло и на поведение численного решения. Приведу эпиграф к параграфу, посвященному уравнению Ван-дер-Поля, из книги Хайрера, Нёрсетта и Ваннера “Решение обыкновенных дифференциальных уравнений”:

У меня есть теория: если вы хотите какой-то метод скомпрометировать – ищите решение уравнения Ван-дер-Поля
(П. Э. Задунайский, 1982)

Для подавляющего большинства “реальных” задач рассмотренный метод работает намного лучше.

С графиком в МК-152 все нормально, просто в первом варианте программы не было учтено, что ось Y направлена вниз. Если картинку перевернуть – все будет OK.

Спутниковое ТВ: что смотреть

Наверное, перед разговором о спутниковом оборудовании стоит определиться, какие каналы хочется смотреть. К сожалению, обычно информация о спутниковом ТВ исчерпывается рекламными проспектами вещателей, в которых умалчивают о том, что немалую часть пакета можно смотреть бесплатно. Поэтому список каналов и спутников придется составлять самому.

Самый простой способ соотнести желаемый состав каналов с “реальным” – это внимательный просмотр списка на каком-нибудь сайте с базой данных по спутникам и частотам. Я лично пользуюсь LyngSat. Это внушительная база данных, содержащая довольно полную информацию по транспондерам, пакетам и каналам каждого спутника.

Самый главный плюс такой базы – наличие списков каналов по странам, а также алфавитного списка каналов. Например, если хочется узнать, на каких спутниках есть бесплатные российские каналы – к вашим услугам список “Free TV Russia“. Согласитесь, что список очень неплохой, даже если ограничиться несколькими “популярными” спутниками.

Конечно, практически невозможно за разумные деньги построить такую систему, в которой будет возможен прием всех перечисленных каналов. Но можно ограничиться несколькими спутниками. Например, как я уже говорил, очень распространен “набор” из спутников ABS 1 (75E), Экспресс-АМ2 (80E) и Ямал 201 (90E).

Получившийся бесплатный “пакет” из Первого, ТВ3, НТВ, Спорта, ДТВ, СТС, ТНТ, Вестей, РБК, Мира, Первого игрового, 2×2, A-one и еще нескольких каналов – очень неплох в сравнении с двумя-тремя каналами с эфирного ретранслятора.

К другим распространенным вариантам относятся Экспресс-АМ22 (53E), Intelsat 904 (60E) и уже знакомый нам ABS 1 (75E) – на европейской части России, и “европейский” набор из Amos (4W), Sirius (5E), Hotbird (13E), иногда – с добавлением Astra 1 (19E) – это более характерно для Украины и Прибалтики (с пакетом Viasat). В последнее время на европейской части России стали ставить Hotbird (13 E) вместе с Eurobird 9 (9E) – из-за недорогих HD-каналов на последнем, и обилия музыкальных, спортивных и порнушных каналов на первом. Учитывая, что практически все эти импровизированные пакеты – намного дешевле стандартного российского НТВ+, а по качеству некоторых видов контента не уступают ему, можно задуматься и об их установке. Замечу, что последний вариант – Amos-Sirius-Hotbird-Astra – отличная находка для тех, кто хочет смотреть европейские каналы.

Еще одна опция LyngSat – выбор каналов из алфавитного списка. Например, если в списке принимаемых каналов обязательно должен быть CNN, то достаточно открыть страничку “LyngSat Adress“, найти в списке “CNN International Europe” и убедиться, например, что на Astra 1M он есть в “открытом” виде, а на Hotbird имеется две “кодированные” копии (правда, одна из них доступна для просмотра – но об этом будет отдельный разговор).

Думаю, сейчас надо раскрыть смысл некоторых встречающихся на LyngSat понятий. Начнем с таблицы-списка каналов. Первая графа – частота и транспондер, как я уже говорил, совершенно необходимая для приема информация. Для каждого транспондера указан список его каналов, символьная скорость и FEC. Для каналов в списке указываются номера SID и PID для видео и аудиодорожек (которых может быть несколько). Кроме того, для транспондеров указывается тип модуляции (DVB или DVB-S2), а для каналов – информация о видеопотоке (MPEG-2 или MPEG-4), а также наличие “кодирования”, как в прсторечии называют системы условного доступа.

Если на канале кодирования нет, то канал называется “открытым” и его можно смотреть, не прилагая к этому особых усилий. “Кодированные” же каналы обычно принадлежат какому-нибудь пакету, и для “раскодирования” нужны специальные средства – чаще всего “карточка условного доступа”, но иногда – и специальный очень дорогой профессиональный ресивер, как в случае с кодировками PoverVu или Rosscrypt. Системы условного доступа – отдельная очень большая тема, к которой я обязательно вернусь, когда речь пойдет о выборе ресивера.

Очень важная графа в таблице – “луч” (beam), обычно содержащая гиперссылку на карту покрытия, вроде такой:

astra1m_wide

Теплые цвета соответствуют высокому уровню сигнала, холодные – низкому. За пределами закрашенной зоны прием практически невозможен. Цифры на карте соответствуют EIRP – эффективной мощности сигнала, справа от карты находится табличка для пересчета EIRP в необходимый размер отражателя параболической антенны. Этот параметр будет важен при выборе “тарелки”.

Конечно, реальные размеры антенны лучше выбирать несколько больше, чем рекомендует LyngSat, а еще лучше – проконсультироваться, например, на местных форумах, о том, какие “тарелки” ставят.

В следующий раз – ждите не очень большой пост с фотографиями, посвященный различным типам спутниковых антенн.

Решаем уравнение бурбулятора

Предлагаю сравнить несколько языков программирования (в широком смысле) по критерию их удобства для разнообразных расчетов. Даю вводную: из коробки извлекается компьютер (или вообще какое-нибудь вычислительное устройство, желательно с экраном), и необходимо в кратчайший срок произвести на нем сравнительно несложные вычисления.

Чтобы не извращаться, возьмем возникающее из физики уравнение Ван-дер-Поля. Речь идет о “модификации” уравнения осциллятора

y” + ay’ + y = 0.

Как легко показать (ну-ка, кто умеет решать дифференциальные уравнения?) при a>0 колебания будут затухающими, а при a<0 - неустойчивыми, то есть система пойдет вразнос. При a=0 получится малоинтересное уравнение идеального колебательного контура, которого в природе не бывает. Параметр a играет здесь роль сопротивления.

Теперь подставим вместо константы a изменяющуюся величину (например, включив в цепь триод). В качестве простого "идеализированного" триода выберем a = y2 – 1. Тогда уравнение превратится в

y” + (y2-1)y’ + y = 0,

или, после стандартного понижения порядка – в систему двух уравнений:

y’1=y2
y’2=(1 – y12)y2 – y1

Как показал в 1920-1926 году Ван-дер-Поль, у такой системы сущеcтвует устойчивое периодическое решение, к которому сходятся все остальные решения. Это не может не радовать, так как система возникла из математического описания генератора незатухающих колебаний на триоде (кстати, для 20-х – вполне себе чудо техники).

Необходимые же вычисления заключаются в том, чтобы численно промоделировать это уравнение. Предлагаю воспользоваться методом Рунге-Кутта в его простейшей форме. Пусть у нас есть система дифференциальных уравнений

y’1=f1(x, y1, y2)
y’2=f2(x, y1, y2),

мы умеем вычислять функции f1 и f2 в любой точке, и нам известны значения y1, y2 в точке x0. Тогда мы можем приближенно вычислить их значения в точке x1 = x0 + h, где h достаточно мало, по следующим формулам (в “Кратком физико-математическом справочнике” Аленицына, Бутикова и Кондратьева 1990 года издания они приведены, как “формулы Рунге-Кутта”):

p11 = hf1(x0, y1, y2)
p12 = hf2(x0, y1, y2)

p21 = hf1(x0 + h/2, y1 + p11/2, y2 + p12/2)
p22 = hf2(x0 + h/2, y1 + p11/2, y2 + p12/2)

p31 = hf1(x0 + h/2, y1 + p21/2, y2 + p22/2)
p32 = hf2(x0 + h/2, y1 + p21/2, y2 + p22/2)

p41 = hf1(x0 + h, y1 + p31, y2 + p32)
p42 = hf2(x0 + h, y1 + p31, y2 + p32)

x1 = x0 + h
y1(x1) ≈ y01 + (p11 + 2 p21 + 2 p31 + p41) / 6
y2(x1) ≈ y02 + (p12 + 2 p22 + 2 p32 + p42) / 6

Конечно, в современной вычислительной практике применяются гораздо более сложные варианты метода Рунге-Кутта, например, формулы Дормана-Принса, но для грубых расчетов хватит и этого. Не будем усложнять задачу такими “бонусами”, как автоматический выбор длины шага, а ограничимся этими формулами. Для упрощения написания программы я “раскрыл” вектор (y1, y2). Для вычисления y1(x1) и y2(x1) достаточно лишь применить эти формулы в том порядке, в котором они выписаны. Вычисления надо повторять, пока не исчерпается отрезок, на котором нас интересуют значения y(x).

Теперь для расчетов требуются лишь начальные условия – известные в нулевой момент времени y1 и y2, а также величина шага и длина отрезка интегрирования. Предлагаю выбрать такие начальные условия:

x0 = 0,
y1(0) = 0,
y2(0) = 0,0001

Очень небольшое значение y2 – необходимый для запуска генератора “толчок”. Я утверждаю, что при таких условиях y1(x) довольно быстро “стабилизируется” и колебания станут незатухающими, с постоянной частотой. Для того, чтобы убедиться в этом, предлагаю проделать вычисления с шагом 0,1 вплоть до x = 64. Получим довольно симпатичный график (масштаб по y – в десять раз меньше, чем по x):

graph

Предлагаю всем желающим попробовать построить такой же график любыми доступными с компьютером “из коробки” средствами. К таковым, например, можно причислить Excel – офисный пакет довольно часто является предустановленным, Matlab же к “коробочным” не относится. Разнообразные варианты Basic – от Sinclair Basic до VBScript, Javascript, различные варианты интерпретатора командной строки – только приветствуются. Интересно было бы взглянуть на программу для какого-нибудь программируемого калькулятора (при отсутствии графического экрана достаточно просто “распечатки” значений). Сомневаюсь, что “старинные” МК-52 или МК-61 “потянут” это, памяти у них маловато (хотя метод Ньютона для них реализовывали), а вот для МК-152 такая задача – в самый раз.

PS Я свой график строил на QBasic из комплекта MS-DOS 6.22

Что такое консерватизм

Консерватизм – это идеология, выступающая за уменьшение числа государств на карте мира. Думаю, достаточно двух-трех десятков. Например, Африку можно “сократить” примерно до такого вида:

africa-map

Царь Гарри

Пока всякие “палитеги” рассуждают, как им обустроить Россию сверху, снизу поступило предложение восстановить монархию, пригласив варягов Генриха Чарльза Альберта Дэвида Виндзора (Саксен-Кобург-Готского), более известного под агентурной кличкой “принц Гарри” к нам на царство. Между прочим, Гарри – прямой потомок Николая I по отцовской линии, принадлежащий к царствующему дому, так что прав на престол у него на порядок больше, чем у нынешних Romanoffых.

Кстати, ни один из Romanoffых не служил в армии, в то время как Гарик имеет воинское звание корнет и побывал в Афганистане в качестве авиационного наводчика.

В ЖЖ создана инициативная группа, ставящая свое целью восстановление монархии, естественно, с Гариком на престоле: [info]tsar_garry. Вступаем, пиарим, участвуем.

Про SEO, аптечное радио и радиохулиганов

Борюсь со спамерами, раскручивающими фарма-сайты. Как же их поведение похоже на круглосуточную рекламу биодобавок по всем трем программам “аптечного радио”!

Придумался идиотский рассказик про печальную судьбу “аптечного радио”. Представьте себе, что никакого интернета нет, а место “развлекательных сайтов” и аськи занимает “медвежий угол” – участок коротковолнового диапазона примерно от 1800 до 3000 кГц, заселенный радиохулиганами с незапамятных времен – по причине его абсолютной ненужности.

…Большой десантный корабль “Платон Щукин” медленно шел по Зондскому проливу. Наверное, мало кто знал о его присутствии здесь. “Официально” “Щукин” должен был находиться почти на две с половиной тысячи миль севернее, а в Зондском проливе находился украинский сухогруз “Мыкола Перебейнiс” с грузом бронетехники для очередного “освободительного движения” где-то в Юго-Восточной Азии. Впрочем, голландские фрегаты, патрулировавшие район, не обращали внимания на пребезобразнейший корабль, заваленный контейнерами, особенно после того, как этот “Cola Per Bivis” разразился по рации в ответ на собственный позывной потоком пьяной брани.

В радиорубке “Щукина” было тесно, жарко и душно. Наверное, если бы голландцы все же поднялись на борт фальшивого сухогруза, они бы очень удивились наличию огромного числа оборудования, явно не характерного для обычного корабля, укрытой под парусиновым чехлом антенне пеленгатора и вахте из двух радистов и штурмана, сменяющейся каждые четыре часа. Если бы они решились заглянуть в трюмы, то вместо трех записанных в декларации “тракторов Рикардо производства Великобритании” обнаружили бы там полторы сотни бойцов спецназа ГРУ и компактный вертолет Ка-282, специально предназначенный для быстрого взлета с любой площадки. Контейнеры же скрывали скорострельные пушки и огнеметную установку “Буратино”.

ship

Радисты же занимались странным на первый взгляд делом. Почему-то офицеры на боевом корабле слушали переговоры “свободных операторов” на территории Дальнего Востока. Опускался вечер, и уже стало слышно солдат-срочников с Камчатки, рыбаков в Охотском море и даже пару “простых” радиохулиганов из Владивостока. Удивительно, но осуждая их действия на словах, власти не предпринимали в их отношении ничего, а фактически – чуть ли не поощряли. В среде хулиганов было распространено недалекое от истины мнение, что они “заселили” диапазоны, используемые для дальней радиосвязи кораблями НАТО.

Разговоры были самые обычные для “медвежьего угла” – от обсуждения конструкций усилителей на табуретке до матерных монологов. По мере того, как открывалось прохождение, в дискуссии вступали жители Якутии и даже восточного Казахстана. Внезапно мирный разговор прорезал рекламный слоган: “Покупайте Танакан – хуй не вместится в стакан!”. Эфир разразился руганью то ли в адрес “рекламщика”, то ли в адрес замешкавшегося “свободного оператора”, не успевшего вовремя перейти на передачу. Радисты же на “Щукине” попытались запеленговать источник сигнала, находившийся невероятно близко в сравнении с остальными – каких-то 20-30 миль.

Тем временем эта же станция стала передавать буквально каждые две-три минуты “нарезку” из рекламы биодобавок, виагры и лично доктора Курпатова. Это упростило задачу дежурившей в радиорубке смене, довольно быстро радисты и штурман определили, что до передатчика, расположенного среди маленьких островков прямо по курсу – всего лишь пара часов хода. В тропиках темнеет быстро, поэтому уже никто не мог заметить приготовлений к бою на палубе БДК.

…На маленьком атолле, где кроме небольшого здания с дизельным генератором и передатчиком был лишь пальмовый лес и красивый песчаный пляж, этой ночью все было совершенно спокойно. Рууд даже решил, что ему уже не обязательно следить за работой аппаратуры – со всем справится его приятель, который считал себя уже “профессиональным диджеем”. Шутка ли – работать на пиратской радиостанции, которая покрывает почти всю Яву и Суматру, а по ночам порой слышна даже в Австралии?

shack

Рууд, правда, был далек от оптимизма. Когда они втроем с друзьями начинали все это дело, им мерещился тропический рай, остров с пальмами, выпивкой и наркотиками – а главное – девушки, балдеющие от одной лишь перспективы сказать что-нибудь в микрофон вместе с “известным в всей голландской Ост-Индии ди-джеем”. К сожалению, все это оказалось страшно непохоже на реальность. Вместо девушек и “Баккарди” их моторная лодка доставляла на остров преимущественно бочки с соляркой для генератора. Кто же мог подумать, что купленный по дешевке передатчик будет жрать столько электричества? Даже Рууд, учившийся в техническом колледже, и, следовательно, отвечавший за всю техническую сторону этой затеи, не мог представить, как десятикиловаттный усилитель потребляет “из розетки” все 50 киловатт. Слабосильный двигатель с трудом справлялся с этой нагрузкой.

Присев на белый песок, Рууд задумался. Все же хорошо, что в позапрошлую поездку на берег он встретился с каким-то украинцем с бегающими глазами. Тот предложил ему очень выгодную работу, позволявшую хотя бы оплачивать существование станции. Нужно было всего лишь ставить в эфир на определенных частотах рекламные джинглы. “Russky” пообещал за это настолько хорошие деньги, что Рууд с радостью согласился.

Не очень весело было и с “веселой травой”. Казалось бы, чего стоит зайти в любой кофешоп на берегу – но денег едва хватало на еду и бензин. “Russian marijuana”, которую в синих пачках с картой Европы можно было выменять у моряков с русских сухогрузов, оказалась редкостной дрянью. В этот раз, правда, Рууд выпросил у добродушного русского, с которым они вместе пили на берегу, пакетик с настоящей коноплей, называвшейся странным русским словом “Chujskaja”. Кто их разберет, этих русских. Вроде и пьют, а совсем не пьянеют – последнее, что Рууд помнил в тот день, это то, как его русский приятель волок его совершенно пьяного в порт. Пишут странными буквами, говорят непонятными словами. Вроде как научили его в баре русскому приветствию “Poshol ha huj mudila”, да вот только все радисты с проходивших русских сухогрузов почему-то обижались и начинали ругаться на смеси английского и своего странного языка. Странные люди, чего уж говорить.

Погруженный в мысли, Рууд забил косяк и затянулся. На этот раз русский не обманул, трава действительно была ядреная. Стоявший в полумиле сухогруз вдруг расцвел пучком желто-оранжевых искр, летевших к острову. Искры приближались, увеличивались в размерах – Рууд мог сравнить это только с LSD, который он пару раз пробовал на вечеринке у приятеля. Когда же летевшая первой искра попала на другой конец острова и подожгла стоявшие там пальмы, оставалось только удивляться…

Снаряженные особой горючей смесью, снаряды “Буратино” успели догореть к тому моменту, как первая десантная партия ступила на берег. Залп тяжелого огнемета превратил остров в крематорий, сгорело буквально все, даже песок оплавился и застыл в виде стеклянных бусин. Остатки огнесмеси догорели, но десантники чувствовали жар даже через толстые подошвы ботинок. Командир группы доложил, что на острове не осталось ничего живого, а сам атолл напоминал полигон для испытаний ядерного оружия.

Когда десант начал уже возвращаться на корабль, обследовав остров на предмет возможных подземных бункеров или укрытий со свидетелями “фаер-шоу”, устроенного “мирным сухогрузом”, радары на “Щукине” засекли быстро идущий к острову катер. На импровизированной вертолетной площадке, сооруженной на двух контейнерах, уже стоял вертолет, так что капитану оставалось лишь отдать команду “Вертолет – в воздух!”. Маленький, но грозный Ка-282 оторвался от корабля и на малой высоте понесся к катеру, доставлявшему радиопиратам топливо и провизию. От первой же очереди крупнокалиберной авиационной пушки бочки с топливом вспыхнули, как факел, трое находившихся на катере упали в воду. Вертолет еще несколько раз “проутюжил” место затопления лодки и поспешил вернуться на корабль – начинало светать, и совершенно не нужно было привлекать излишнее внимание к “Мыколе Перебейнiсу”.

…Только через месяц катер береговой охраны обнаружил, что еще один остров выжжен дотла, как будто на нем проводились ядерные испытания. Удивительно, но дозиметрический контроль не выявил превышения радиационного фона, а сейсмографы в последнее время не регистрировали характерных толчков.

“Платон Щукин” в это время уже стоял во Владивостоке, но вряд ли бы кто-нибудь из его команды усомнился бы в том, что месяц назад их корабль участвовал в учениях в районе Камчатки. Офицеры ГРУ вообще не склонны к излишней болтливости.

Слушаю XRadio

Сегодня соорудил первую в своей практике более-менее постоянную “заоконную” антенну (”веревка” от Дегена, которую я на изоленте вешал на балконе отеля в Литве – не в счет). Конечно, жить на 14 этаже в относительно новом доме – это приятно, но “стандартную” суррогатную антенну из 10-15 метров тонкого эмальпровода, закинутого на дерево во дворе, здесь не соорудишь.

Собственно, особых иллюзий по поводу антенны “из окна на балкон” я не испытывал, но мои ожидания более чем оправдались. Антенна подвешена примерно так:

p-3_1

Устройство антенны – очень простое, к “крайнему” контакту разъема Jack 3.5 припаян длинный кусок эмальпровода, который выкинут в окно, к “земле” – короткий провод с “крокодилом” на конце, цепляющийся к батарее отопления.

5-6 метров провода, повешенные вдали от таких источников помех, как зарядники для мобил и блоки питания компьютеров, творят чудеса. Даже не очень мощное XRadio слышно во всех диапазонах очень и очень неплохо (когда не мешают китайцы), лучше, чем, например, на активную антенну Degen DE31. Подключал антенну и к культовой магнитоле Sony CFS-B5S, прием отличный.

Теперь, кстати, при наличии протянутой из окна на балкон “веревки”, можно будет поэкспериментировать и с другими суррогатными антеннами :)

XRadio

А вот хорошие парни из Тамбова решили разбавить засилье китайцев и арабов в коротковолновом диапазоне хорошей музыкой.

http://xradio.su

Ежедневно с 16:00 до 24:00 по московскому времени XRadio работает в диапазонах 22 и 25 метров, частоты – согласно расписанию:

16:00-20:00 11770 кГц
20:00-22-00 13640 кГц
22:00-24:00 11945 кГц

Доставайте свои Спидолы и Дегены :)

Оператор наведения [info]stone_guest.

Vega RP-007 radio

In December 2008 on a Russian HAM radio forum a new Russian-designed receiver was introduced. It is called Vega RP-007, or, in Russian, Вега РП-007. The name utilises a well-known Soviet electronics brand Vega, together with a number starting from zero, which means “highest class” according to GOST standarts. Well, it is really a great receiver.

The receiver was ordered by Russian military as a replacement for “political officer receiver” Sinitchka MP-64 (Синичка МП-64), that caused its “camouflage” design and anti-shock, dust- and waterproof body. Also, the receiver has a built-in flashlight and can be powered from any voltage source from 6 to 30 volts.

As you can see, the package of the receiver is not a carton box, but a very useful plastic case, where all the needed accessories can be carried. The package includes headphones, two power adapters – for 12-30 V DC and 220 V AC, both of them could be used as chargers, an external extra-long antenna on a reel, 4 AA rechargeable accumulators and a cloth bag for the receiver.

The schematic of the receiver is traditional for high-class all-band receivers, it is a superheterodyne with two frequency transformations. First IF is 55.845 Mhz, second IF – 455 kHz. Though, the receiver is slightly improved compared to popular Degen 1102 and Sony 7600. Better electromagnetic shielding is added, which reduces interference.

The technical characteristics is similar to other receivers of comparable class. There are MW (530-1710 kHz), SW (3000 – 29999 kHz) and two FM bands: Russian (66-74 MHz) and “traditional” (88-108 MHz). The tuning step in MW bands is 9/10 kHz, in SW – 5 kHz with possibility of entering the frequency manually with 1 kHz step. In FM, the automatic tuning step is 100 kHz, and the manual step is 10 kHz. The sensitivity is quite good: 20 uV on SW, 1 mV/m on MW, and 10 uV on FM bands.

As any PLL tuned receiver, Vega RP-007 has memory for frequencies – total 300: 100 for FM, 100 for SW, 100 for MW. Also, there is an alarm clock with its separate memory cell. We have a full set of connectors – the external antenna, the headphones and a line-out. All the sockets can be protected from dust with rubber stoppers.

The only disappointing feature of the receiver is its size and weight. It is quite big due to its protected casing – 190 х 119 х 35 mm dimensions, and 720 g weight. Though, it can be used in any environment – the working temperature is from -10 to 40 degrees Celsius, the case is dust- and waterproof and can stand more than 100 kg load.

radio_007

Also, there are no rotating or protruding parts, all the control is made by the waterproof keyboard. This can seem unconvenient, but try to imagine the receiver being thrown in a wall. I am more than sure that all the valcoders and beatiful knobs of a “civil” receiver will not survive that, while Vega will continue to work allright, thanks to impact protection. The telescopic antenna can be totally hidden inside the case.

The price of the receiver is unannounced, though it is known that one of the members of the forum has bought this receiver for 4000 roubles, that is around 120-130 $. The production was limited, but there were talks of an improved version, with SSB and 12 kHz DRM converter, so you can connect a computer with some software, like Dream, to listen to digital shortwave radio.

Новый раздел на сайте

Создал на сайте раздел на английском языке:

http://shura.luberetsky.ru/category/english/

Кто хочет – пиарьте :)

The quick and dirty amplifier

Оригинал на русском: http://shura.luberetsky.ru/2008/12/13/delaem-usilitel-dlya-kolonok/

The test of an anti-crisis loudspeaker proved that it does not work fine with a MP3 player as a source. So we will add a simle amplifier, like the one in “PC multimedia speakers”.

I have bought a Samsung KA2026 chip, as it is one of the simplest and cheapest chips for a small amplifier.

KA2206 as is

KA2206 as is

This chip costs about 0.75$ (18 rubles) in Moscow. There are many pin-to-pin compatible chips by different vendors, the most popular are: LA4180, LA4182, LA4183, LA4550, LA4555, LA4558, TEA2025. All this chips contain a two-channel audio amplifier, that also allows usage in a “bridge” circuit – with combined power of two channels. The parameters are good for a “multimedia system” – with 9-12 V supply the amplifier has a power of 2 W on a 8 Ohm load with 10% non-linear distortion. By the way, the “300 W” stickers on Chinese boomboxes and active loudspeakers are all lies. Most of them are built around a similar chip, that can’t deliver such power.

The datasheet stereo amplifier circuit is as follows:

The circuit

The circuit

You will need just some electrolytic capacitors, which I get by desoldering old PC motherboards. You don’t even need to make a PCB – all can be done by point-to point wiring on a piece of copper-clad board.

Point to point - that is cool

Point to point - that is cool

I used the wires from a twisted pair cable for the audio connector and power wires – it’s a real pleasure to tin and solder them.

The amplifier is finished

The amplifier is finished

After finishing the amplifier, we connect the speakers – the left and the right channel. As the power source, you can use a PC power supply – it has a 12 V channel, or a 9 V battery. The sound quality is similar to the chinese “active speakers” with “300 W PMPO” sticker.

In the second part of the video you can hear the “Corrosion of metal”, yeah!

Anti-crisis loudspeaker

Оригинал на русском: http://shura.luberetsky.ru/2008/12/11/antikrizisnyjj-dinamik/

Today, when all the world is struck by an economical crisis, a well-known Russian rock musician Pauk (Spider) advises to do some downshifting – for example, to go to the village and to grow pigs. Well, in the village you will need to listen to “Corrosion of metal” – the band of Pauk, so you need a powerful audiosystem to produce real hell madness. Today I will tell how to make cool loudspeakers out of trash. The original designer is Jose Pino of Mexico.

Tools and materials

Tools and materials

All you need is some magnets, paper, piece of cardboard, thin enameled wire (I will tell where to get it from) and a styrofoam plate from the nearest supermarket.

Russian Moment glue - the joy of a glue sniffer

Russian Moment glue - the joy of a glue sniffer

Also you will need some glue. I used “Moment” for paper and UHUpor for foam.

The magnets

The magnets

You can get the magnets in the shop or just steal them from the office.

So, let’s start. You should turn some layers of a paper band on a magnet (I used three rather weak magnets put together) and glue it to get a paper cylinder.

Magnets and paper

Magnets and paper

Then make a second layer, but not glue it to the first. You should get two paper cylinders – a smaller and a larger one.

Paper cylinders and a magnet

Paper cylinders and a magnet

Now throw away the smaller one, and the bigger will become a base for the coil of enameled wire. You will have to use the thinnest wire available, something like 0.1 or 0.2 mm – or AWG 32-38.

If you try to buy enameled wire, it will either be very expensive, or you will buy a several kilometres hank of cable. Nobody buys it, and if you need enameled wire, you could search it in old transformers, electric motors, CRT TVs and monitors and other similar things. In my box full of trash I found an output transformer of an old radio receiver “Mayak-202″, which had the wire I needed.

This transformer is five years older than me

This transformer is five years older than me

Glue the paper cylinder to the centre of styrofoam plate and begin to wind the coil, leaving a free piece of wire of 5-7 inches. You could put the magnet inside not to crush the cylinder.

Winding the coil

Winding the coil

The resistance of a coil should be from 8 to 32 Ohms. I made 100 wounds and then protected it from loosing with a piece of Post-it paper.

The coil is ready

The coil is ready

After that I covered the ends of the wire with solder (you need not to crimp the insulating enamel – it will burn itself from the soldering iron heat) and measured the resistance, getting some 13 Ohms.

Checking the coil

Checking the coil

Now we only need to hang the loudspeaker on some base. I used a big piece of cardboard, which can hold two loudspeakers and a simple amplifier. Take two business card-sized pieces of paper, fold them and glue to the speaker:

Also, I have cut the unneeded part of the paper cylinder

Also, I have cut the unneeded part of the paper cylinder

Now we make two holes for the wire in the cardboard and glue the suspension and the magnet to the speaker base. Be careful not to glue the magnet to the coil or the plate – the speaker will not work then!

Assembled loudspeaker

Assembled loudspeaker

The loudspeaker is ready! To check it, you only have to take a battery and touch its terminals with the ends of the speaker wires. You should hear “clicks” when touching.

The sensitivity of the speaker is quite poor, so you will need an amplifier to build a really powerful anticrisis stereosystem.

Hello!

This is the first post in the English section of my site.

This section is created specially for translations of my best posts, and is available by its adress – http://shura.luberetsky.ru/category/english. Sorry, no RSS or crossposting yet.

It will contain posts about electronics, HAM radio and, maybe, some photo reports. Enjoy!

К вопросу о легкости программирования

Вчера в комментариях два раза прозвучала точка зрения, совпадающая с популярным в среде программистов и сочувствующих заблуждением, что языки высокого уровня, типа VBScript, Java, C# или VB.NET – это идеальные языки для “не-программистов” – простые в освоении и “безопасные”, то есть не дающие совершить ошибку. Но… Давайте вспомним задачу об определении резонансной частоты. Предлагается следующий код на VBScript (немного исправленный для большей реалистичности единиц измерения):

strL = InputBox("Enter the inductance, uH")
strC = InputBox("Enter the capacitance, pF")
WScript.Echo "Resonance frequency in kHz is " & ( 1.0 / Sqr( CDbl(strL) * CDbl(strC) ) )

Казалось бы, все очень просто. Но давайте сравним его с вот такой программой на QBasic:

DIM L AS DOUBLE, C AS DOUBLE
INPUT "Enter the inductance in uH and capacitance in pF", L, C
PRINT "Resonance frequency is "; 1.0/SQR(L * C); " kHz"

В чем разница? Программа на “классическом” Basic записывается с использованием простых операторов – здесь это DIM, INPUT и PRINT. Согласитесь, что PRINT – намного более очевидная запись для оператора вывода, чем “заклинание” WScript.Echo, а INPUT – более естественная форма записи оператора ввода, чем InputBox. Функция CDbl – это вообще “по ту сторону добра и зла”.

Изложение основ Basic в объеме, достаточном для простых “вычислительных” программ, занимает всего лищь десяток страниц. Конечно, можно на том же десятке страниц рассказать и об аналогичных возможностях, к примеру, VBScript. В чем разница полученных знаний? Если изучающий “классический” Basic получит полное изложение основных возможностей языка, то его собрат по несчастью, вынужденный разбирать нюансы VBScript, будет воспринимать команды вроде WScript.Echo как “заклинания”. Это еще не самое страшное. Если десятистраничное изложение основ VBScript – это начало книги по этому языку программирования, то, естественно, будет упомянут и “объект” WScript. Что такое “объект” – разъяснить человеку, не знакомому с программированием вообще, невозможно. Можно сколько угодно говорить, например, о прелестях использования библиотеки классов MFC, но если вы ни разу не писали с использованием “голого” WinAPI – вы никогда не поймете, что объектно-ориентированное программирование по своей сути – это удобный способ записи некоторых реально возникающих конструкций. Не увидев того, как эти конструкции возникают, невозможно представить себе, что такое “объект”.

Необходимо различать две категории: “не-программистов” и “начинающих программистов”. Все перечисленные выше языки, приводимые в качестве примера “простых”, рассчитаны на вторую категорию. Заметьте, что “классические” примеры “быдлокодерства” – это примеры приложения “программистского” мышления, отягощенного абсолютным незнанием возможностей языка и стандартных алгоритмов. Например, догадаться о том, что вот так можно проверить, записано ли в строке число, “не-программист” не сможет. Зато плохой программист именно так и напишет:

bool IsNumber (string str){return (str.Replace ("0", "").Replace ("1", "").Replace ("2", "").Replace ("3", "").Replace ("4", "").Replace ("5", "").Replace ("6", "").Replace ("7", "").Replace ("8", "").Replace ("9", "").Length == 0);}

В чем мораль? Не надо считать пользователя идиотом, подсовывая ему усложненный ради какой-то мифической “безопасности” язык. В том же “классическом” Basic были команды PEEK и POKE, осуществлявшие прямой доступ к памяти. Естественно, никто в здравом уме ими не пользовался, пока речь не заходила о каких-то специфических операциях, типа “взлома” ресурсов игр на том же Спектруме. Что же мы получили в разнообразных вариантах “визуального Бейсика”? По сути – ничего, кроме отказа от старых интуитивно понятных команд в угоду ООП. Вместе с заменой PRINT на “заклинания” вроде WScript.Echo, были выброшены, как устаревшие, многие полезные конструкции, работа с файлами и графикой превратилась в дикий кошмар.

Замечу, что один из лучших языков для “не-программистов” – встроенный язык Matlab – за все время своего существования не переиначивался в рамках модных тенденций. Я бы сказал, что для определенных задач он подходит намного лучше, чем Basic, и намного превосходит многие языки в простоте освоения.

Все же заявления относительно “простоты” современных объектно-ориентированных языков относятся к простоте их использования низкоквалифицированными программистами. Объектно-ориентированные возможности позволяют писать код так, что ошибки в одном из модулей можно исправить, не затрагивая всю остальную программу. При работе над проектом нескольких человек и соблюдении ими определенного стиля программирования, определяемого самим языком, изменения в одном из модулей не должны вызывать ошибок в других, своего рода “принцип открытой архитектуры”. Это и надо понимать под “безопасностью”.

Спутники, орбиты и диапазоны

Продолжу серию постов о спутниковом ТВ. Сегодня – пост о “теоретических основах” спутникового телевещания.

Начну, как водится, издалека. Точнее, с удаленной от Земли на 35 786 км геостационарной орбиты.

Как можно показать математически, существуют орбиты, находящийся на которых спутник Земли будет вращаться с той же угловой скоростью, что и наша планета. Для наблюдателя на Земле такой спутник будет постоянно “висеть” над одним и тем же меридианом, поднимаясь и опускаясь над горизонтом. Их орбиты называются геосинхронными. Если же плоскость орбиты спутника совпадает с плоскостью вращения Земли, то спутник будет казаться неподвижным. Орбита, на которой находятся такие спутники, называется геостационарной.

Впервые система спутниковой связи была описана в статье Артура Кларка (между прочим, известного писателя-фантаста) в 1948 году. Кларк предлагал разместить на геостационарной орбите три спутника, которые могли бы ретранслировать данные друг другу. Такая система обеспечивала бы круглосуточную глобальную связь, действующую везде, кроме приполярных районов.

Между прочим, в статье довольно реалистично описаны те проблемы, которые возникают и сейчас при использовании геостационарных спутников.

Рисунок из статьи Артура Кларка

Рисунок из статьи Артура Кларка

Конечно, современные системы спутниковой связи, такие как Iridium, устроены гораздо более сложно. Но именно геостационарные спутники сейчас применяются для телевещания и прочих систем стационарной спутниковой связи.

Основной недостаток геостационарных спутников – высота орбиты. Проходя многие тысячи километров, сигнал очень сильно ослабляется. Поэтому для его приема необходимы узконаправленные антенны довольно внушительных размеров. Раз уж речь зашла про антенны, надо упомянуть о выделенных для канала “спутник-земля” диапазонах.

Сейчас основные диапазоны, используемые для ретрансляции телепрограмм со спутников – это диапазоны C (Це) и Ku (K-upper, Ку). Первый из них охватывает частоты от 3650 до 4200 МГц, второй – от 10700 МГц до 12750 МГц. Естественно, сигнал такой частоты затруднительно передавать по кабелю, поэтому непосредственно на приемной антенне устанавливается малошумящий конвертер (LNB – Low Noise Block), предназначенный для понижения частоты до “спутниковой промежуточной частоты” – от 950 до 2150 МГц. Об устройстве приемных антенн я напишу отдельный пост.

Как предсказывал Кларк, на геостационарных спутниках тоже применяются направленные антенны, что позволяет более эффективно использовать мощность установленных на спутнике передатчиков. Зона покрытия такой антенны называется лучом (beam). На большинстве спутников установлена одна или две антенны, иногда направленные в совершенно разные стороны.

Российский и африканский лучи спутника Eutelsat W4

Российский и африканский лучи спутника Eutelsat W4

Красная линия на карте – область геометрической видимости спутника, ограниченная проведенной к Земле касательной из точки, где тот находится. Как видно из карты, спутниковое телевидение недоступно разве что полярникам в Антарктиде и эскимосам в Гренландии, во всех остальных точках Земли есть возможность увидеть хотя бы один спутник.

Для того, чтобы указать геостационарный спутник, надо знать его орбитальную позицию – долготу меридиана, над которым тот находится. Например, Eutelsat W4, “висящий” над Восточной Африкой, обычно называют 36E – “36 градусов восточной долготы”, а то и просто – “тридцатишестиградусник”. Сейчас эксплуатируется несколько десятков геостационарных спутников, посмотреть на их зоны покрытия можно на сайте SatBeams.com.

Конечно, в реальной жизни не бывает ничего идеального, и реальные “геостационарные” спутники немного колеблются вокруг своего теоретически предсказанного положения. Дифференциальные уравнения, описывающие движение спутника на орбите, имеют особую точку типа центра – во как загнул! На самом деле это означает, что спутник будет двигаться в окрестности своей позиции по траектории, напоминающей эллипс. Это явление называется либрация.

Обычно спутник за сутки может отклониться от своей орбитальной позиции где-то на полградуса, но многие спутники “удерживаются” в своей позиции гораздо более точно. Колебания спутника обычно незаметны при использовании антенн с небольшими размерами – центральный лепесток их диаграммы направленности имеет “ширину” около 1-2 градусов, но в профессиональных системах с диаметром рефлектора в 3-5 метров приходится дополнять антенну автоматической следящей системой, которая подстраивает антену вслед за колебаниями спутника.

Явление либрации используется при эксплуатации орбитальных группировок – нескольких спутников в одной орбитальной позиции. Параметры либрации спутников согласовываются так, что они двигаются вокруг одной точки по одной траектории, не сталкиваясь друг с другом. Для наземной приемной станции все эти спутники выглядят, как один. Конечно, организация такой “карусели” – довольно сложное мероприятие, приходится постоянно корректировать движение спутников. Обычно спутники, работавшие в составе таких группировок, по мере расхода топлива выводятся в другие орбитальные позиции. На данный момент фирма Eutelsat – крупнейший европейский спутниковый оператор – может обслуживать группировки до пяти космических аппаратов.

Для спутникового телевещания сейчас используются стандарты DVB-S и DVB-S2. Они предусматривают использование цифровых видов модуляции (различные варианты PSK – Phase Shift Keying, передача со сдвигом фазы) с коррекцией ошибок. Ширина полосы сигнала при использовании их для телевещания составляет около 20-30 МГц, а частотный ресурс ограничен. Во-первых, на соседних спутниках не должно вестись вещания на близких частотах, во-вторых, даже в довольно внушительных на первый взгляд С и Ku диапазонах места на самом деле оказывается совсем немного. Положение спасает использование поляризованного сигнала. Обычно применяется “линейная” поляризация (два перпендикулярных направления – “вертикальная” и “горизонтальная”), в России чаще используется “круговая”, когда плоскость поляризации сигнала вращается вправо или влево. LNB позволяют выбирать поляризацию принимаемого сигнала.

Для того, чтобы “настроиться” на сигнал со спутника и декодировать его, необходимо знать частоту и поляризацию транспондера (проще говоря, установленного на спутнике передатчика), символьную скорость (Symbol Rate) – количество передаваемых в секунду символов, варьируется от 3000 до 40000 мегасимволов в секунду, обычно бывает около 27000 Мс/с и FEC – вариант алгоритма коррекции ошибок, указывается в виде дробного числа, например, 5/6 означает, что из 6 битов 5 – биты данных и 1 – проверочный. Декодеры обычно автоматически определяют вид модуляции, и выдают на выходе поток битов – то, что передается по радиоканалу.

В стандартах DVB-S и DVB-S2 предусмотрено мультиплексирование нескольких каналов на одном транспондере. Канал определяется своим номером SID (Service ID), который присутствует во всех пакетах с данными, относящимися к этому каналу. Также могут передаваться аудиодорожки к каналам и “транспортные потоки” – обычно содержащие служебную информацию для каких-либо целей. DVB определяет лишь содержимое аудио- и видеопотока – это тривиальные MPEG-2 и MPEG-4 для видео и MP-3 или AC3 для аудио. Транспортные же потоки могут содержать что угодно – вплоть до данных, используемых “спутниковым интернетом”.

В следующих частях – рассказ о реально используемом для приема оборудовании.

По поводу необходимости программирования

На вчерашнюю запись [info]soonts оставил вот такой комментарий:

>можно заменить почти все специализированные электронные устройства достаточно мощным “стандартным” компьютером
И заменяют. В том числе в приложениях, исключительно критичных к надёжности. Те же американские марсоходы: PowerPC CPU + VxWorks OS.

Во-первых много людей уже умеют хорошо программировать стандартные компьютеры.
Во-вторых, как ни странно мощные стандартные компьютеры дешевле нестандартных.
Например материнская плата с вмонтированным процом intel atom 1.6GHz размером 17×17cm стоит как половина того калькулятора. Шоб сделать из неё полный аналог калькулятора, надо добавить RAM (200р за 256MB), USB флешку для загрузки какой-нить ОС реального времени и хранения данных (300p за 1GB), БП, дисплей и клавиатуру, и ессно написать софт.

>надежность такой системы будет довольно низкой. Сравните, например, мультивибратор на двух транзисторах и “мигающую лампочкой” программу для Windows

Если эта “мигающая лампочка” на дисплее, то всё упирается вовсе не в windows и не в надёжность аппаратной части, а в частоту обновления экрана.
Шоб мигать лампочкой на экране строго раз в секунду, всего-то надо не накосячить при реализации, а именно поднять приоритет процессу и использовать Direct3D для рисования.

Если же “мигающая лампочка” прицеплена например к выходу звуковой карты уровня m-audio audiophile, то даже под windows, при некотором умении программировать можно добиться при частотах от 0 до 20KHz надёжности и стабильности _существенно_ выше чем у двух транзисторов. А кроме универсальной windows, есть ещё системы реального времени.

Я не был в числе критиков МК-152, не считаю цену завышенной, но скорее согласен с теми, кто считает девайс бесполезным.
Точнее, я считаю что рынок очень-очень маленький.
Очень мало кто умеет этот странный МК.
В то же время куча людей, и у нас и в остальном мире, умеют пользоваться matlab на PC, и программировать PIC, Intel MSC, и прочие контроллеры.

Пока писал ответ, получилось содержимое для очередного поста.

За последние 20 лет вычислительная техника шагнула далеко вперед. Если 20 лет назад, к примеру, задача обращения большой квадратной матрицы (то есть решения системы многих уравнений, например, пары тысяч) даже сравнительно мощным компьютером (конечно, не Cray, а скорее что-нибудь из больших ЕС) занимала около часа, то сегодня любая персоналка делает это за пять-десять минут, а то и меньше. Теперь любому доступны вычислительные возможности, например, крупного НИИ образца 1989 года. Любая блондинка с гуманитарным складом мышления носит в сумочке (!) ноутбук, способный, к примеру, произвести расчет траектории баллистической ракеты за несколько минут.

Казалось бы, наступил “золотой век” в представлении писателей-фантастов. На каждого жителя Земли приходится такая вычислительная мощность, что все расчеты, необходимые, например, для полета на Марс, могут быть выполнены практически моментально. Думаю, если бы сейчас подготовкой к марсианской экспедиции занимались бы действительно эффективные менеджеры, то не возникло бы никакой необходимости в “распараллеливании” расчетов, как это было сделано при разработке первой советской термоядерной бомбы. Все прекрасно посчиталось бы на паре “самых мощных компьютеров Савеловского рынка”.

marshalberia

Но, думаю, если бы кто-нибудь сказал, что при запуске программы для работы с электронной почтой объем производимых вычислений сравним с вычислением, например, траектории спутника (я не шучу, Lotus Notes действительно при запуске “отжирает” 100% загрузки не самого слабого Intel Pentium M на пару-тройку минут), то разработчики программы отправились бы валить лес далеко за Урал.

Такой непроизводительный расход вычислительной мощности просто поражает. Более того, скорость расчетов для пользователя остается неприлично низкой. Современные компьютеры уступают в этом плане даже “Синклерам”.

В самом деле, даже на самом паршивом персональном компьютере 80-х был интерпретатор Бейсика. Сейчас даже в самой навороченной Windows 7 встроен довольно сомнительный калькулятор, по удобству значительно уступающий своему настольному собрату за 100 рублей. Казалось бы, что это дает, когда есть все необходимые программы? К сожалению, последний тезис просто неверен.

Например, существует огромное количество чисто инженерных расчетов. Для примера возьмем определение резонансной частоты колебательного контура. Формула довольно проста:

lc

С другой стороны, считать на калькуляторе, например, индуктивность, зная частоту и емкость, не очень приятно. Особенно – когда делаешь это много раз. “Программа” на Бейсике займет три строчки, и пишется за 5 минут – даже меньше. То есть, имея в распоряжении древний “Спектрум”, и зная базовые конструкции Бейсика, мы можем ловольно сильно облегчить себе жизнь. Что же нам предлагает платформа Windows+Intel? Калькулятор в Windows? Это даже не смешно. Excel? Простите, но мазохизм – это извращение. Как это не удивительно, но в “стандартном комплекте” не найдется ни одной программы, которая позволила бы ускорить простейшие расчеты. Монструозный Matlab – вот, пожалуй, единственный программный продукт, предлагающий схожую функциональность (и даже больше – но эти возможности будут лежать мертвым грузом).

Итак, внезапно выяснилось, что пользователь просто не может задействовать имеющуюся у него вычислительную мощность для выполнения даже простейших расчетов. Природа не терпит пустоты, и многие (в основном – осваивающие Delphi или Visual Basic студенты) пишут свои программы для таких расчетов. Казалось бы, нет ничего проще. Накидал на форму мышкой компоненты, написал пару строк кода – готово! К сожалению, нет…

Вернемся к расчету емкости. Устав от Excel, зайдем на любую софтопомойку и наберем в поиске “колебательный контур”. Ура! Нашлась программа, написанная каким-то студентом N-ского технического университета. Скачиваем, запускаем. Видим приятный интерфейс, где достаточно ввести два значения, чтобы посчиталось выбранное третье. Выбираем интересующую нас индуктивность, затем кликаем мышкой на поле ввода частоты и начинаем стирать имеющееся там значение. Красота! Значение индуктивности пересчитывается автоматически всякий раз, когда меняется введенная частота или емкость! Ничтоже сумнящеся, крепко давим на Backspace и стираем всю частоту, чтбы ввести свою. В недрах программы происходит страшное. Обработчик события “изменилось значение поля с частотой” считывает из поля текстовое значение – пустую строку, преобразует его в число – 0 и… делит, вызывая ошибку с вылетом всей программы.

Любой профессиональный программист всего лишь посмеется. Но автор программы по специальности – не программист, и он не обязан знать многих тонкостей. Может быть, он сначала вводит новое значение перед старым, а затем стирает “хвост” кнопкой Delete. Тогда программа работает. В принципе, автор может освоить программирование в необходимом для инженерных расчетов объеме – вычисления, ветвления и циклы, простейший ввод-вывод. Если бы программа писалась на Turbo Pascal или Quick Basic, то “вылет” происходил бы лишь при недопустимых входных данных, что более-менее нормально и допустимо. Любое же программирование под Windows требует знания всяческих тонкостей.

Давайте опустим завесу жалости над концом этой печальной сцены. Не буду переходить, например, к решению дифференциальных уравнений, когда вытащенный из коробки Спектрум довольно бодро начинает рисовать на экране график решения, получаемого методом Рунге-Кутта (10-15 строчек на Бейсике), а “свежий” Asus EEE PC пасует перед такой задачей.

Конечно, при наличии навыков, времени и достойной среды разработки можно написать программу, рисующую тот же график, но со значительно лучшей точностью, и на персоналке с Windows. Но все упирается в то, что все современные среды программирования рассчитаны на профессиональных программистов. Можно сколько угодно обсуждать преимущества C перед Бейсиком, но забыть о главном – в 80-х для программирования на Бейсике не требовалось ничего, любой компьютер имел его интерпретатор (кстати, в состав DOS вплоть до 6.22 тоже входил QBasic). Сейчас же доступных для пользователя технологий программирования просто нет, вместо них – 3D-ускоренный интерфейс Aero и картинки из Висты, своими названиями приводящие в изумление.

Между прочим, программируемые калькуляторы типа МК-52 или МК-61 предназначались в том числе и для инженерных расчетов. Для них, например, выпускались модули расширения памяти, содержавшие различные математические и инженерные подпрограммы. На Западе до сих пор применяют программируемые микрокалькуляторы Texas Instruments и других производителей. Появление МК-152 в 2008 году выглядит странно лишь потому, что подобная техника у нас не выпускалась и не использовалась почти 20 лет. А ведь для многократного повторения одних и тех же, пусть и несложных, вычислений программируемый калькулятор оказывается на порядок удобнее современного компьютера.

Возвращаясь к нашим Delphi и Quick Basic. В свое время много писали о необходимости преподавания в школах основ информатики и вычислительной техники, затем развернулись дискуссии о том, кого следует готовить – пользователей готовых программных продуктов (Windows, Word, Excel, Photoshop) или “программистов”. Конечно, победила первая точка зрения. Но и в обучении азам программирования все же есть смысл. Но это оправдано лишь тогда, когда учат не “накидыванию компонентов на форму”, а основам вычислений с использованием компьютера – то есть, как я уже говорил, конструкциям алгоритмического языка, операциям ввода-вывода, возможно – простейшим “общим” и вычислительным алгоритмам. Главное – это дать возможность самому произвести какие-либо расчеты, не дожидаясь появления специализированного софта. Кстати, про специализированный софт я хотел бы написать еще один пост, на этот раз – про аргумент начинающих линуксистов “у любой программы есть свободный аналог”.

К сожалению, в мире нет нигде не занятой “кучи людей, которые умеют пользоваться Matlab или программировать стандартные компьютеры”. Работа программиста стоит довольно дорого, так что большинство “программируемых пользователем” устройств, типа тех же калькуляторов или станков с ЧПУ – это одна из немногих возможностей дать не-программисту возможность вводить и выполнять какие-то алгоритмы. К сожалению, любые более богатые по возможностям устройства требуют уже наличия квалификации программиста, а ее-то у большинства работающих с техникой нет, каким бы странным это не казалось всезнающим “компьютерным энтузиастам”.