Software Defined Radio per i 40 e 80 metri - Seconda parte

Il nuovo SDR

Le migliorie apportate al precedente progetto sono:

• Sintonia continua su tutte le bande;
• Uscita potenza 5W;
• Controllo della radio con HDSDR;
• Display LCD 16x2;
• Filtraggio con passa basso per i 40 e gli 80 metri;
• Misura della potenza di uscita e del ROS.

Sintonia continua

Sostituendo i quarzi con un DDS, si ottiene una sintonia continua su tutta la banda.
La scheda Softrock ha una strip per la selezione della banda, corrispondente ad una divisione per 4 (40m) e per 8 (80m).
Ponticellando la selezione "40m", posso operare sull'altra banda semplicemente impostando la frequenza del DDS, che deve essere il quadruplo della frequenza voluta.
Così, per operare in 40 metri, imposto una frequenza di 28 MHz per ottenere 7 MHz.
Il segnale di uscita dal DDS va all'ingresso dell'oscillatore del Softrock.
Il DDS è controllato da un Arduino Nano, scheda che poi interfaccia tutta la logica della radio (selezione banda, PTT e misure di potenza e tensione).

Lineare da 5 watt e filtraggio

E' realizzato da un semplice MOSFET IRF840. Il bias, per renderlo lineare (classe A), porta la tensione del Gate a circa 4V, per un assorbimento a vuoto di 150 mA.
Due relè bypassano l'amplificatore durante la ricezione.

Il filtraggio è realizzato con due filtri passa basso del settimo ordine. I filtri sono selezionati da un relè (non visibile, è sotto la scheda filtri) attuato dal comando "Banda".

Misura di potenza diretta e riflessa.

Utilizzo il sistema collaudato del ponte "a tandem", utilizzato nell'accordatore QRP.
A 5 watt, ottengo in uscita dai diodi al germanio circa 2 V.

Display alfanumerico

Tutte le funzioni vengono riportate sul display LCD 16x2 caratteri. In ricezione, si ha la visualizzazione della frequenza dell'oscillatore locale e della banda.
In trasmissione si ha l'indicazione della potenza diretta e del ROS.

La prova

Ad un primo test, una trasmissione PSK31 a 5W ricevuta dal FT-600 via FLDIGI è risultata pulita.

Collegata la radio all'antenna, vado in cerca di segnali PSK. Ne trovo alcuni in 40 metri; provo a rispondere ad alcune chiamate. Riesco a collegare RA2FAO e SQ100I senza problemi.

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Link utili e bibliografia:

• Arduino Nano
• DDS AD9850

Software Defined Radio per i 40 e 80 metri - Prima parte

La storia

Correva l'anno 2007, quando alla Fiera del Radioamatore di Pordenone acquistai, per curiosità, un kit di montaggio.
Era una piccola scheda, con parecchi componenti tradizionali ed SMD. Quello che poi diventò il famoso primo kit SDR low cost, il Softrock RTX V.6.1 di Tony Parks KB9YIG.
Chi me lo vendette, parlava di radio definite dal software, semplici da costruire ed utilizzabili con un PC.
Non molto convinto dei risultati, la costruii e la misi in un piccolo contenitore metallico. Niente sintonia, niente volume, niente filtri, solo due deviatori per selezionare due quarzi ed un cambio gamma, dagli 80 ai 40 metri.
La copertura della sintonia era limitata dal tipo di scheda audio utilizzata, ad ogni modo avendo solo a disposizione schede da 48 kHz l'estensione della sintonia era limitata alla parte bassa delle due bande fornite.
Potenza in uscita mezzo watt, portato a circa due con un linearino di fortuna (quanti mosfet andati in fumo...!).

Collegato un alimentatore da 12 volt, un'antenna, i cavetti verso la scheda audio e la seriale per il ptt, provai il funzionamento con un semplice programma, Rocky.
Apparvero già da subito sullo schermo dei segnali, che ascoltati in altoparlante indicavano delle trasmissioni in digitale.
Si trattava di PSK31.
Potevo anche trasmettere? Ma mi potevano anche ricevere, con appena mezzo watt?
Provai a collegare EA3EUX, Spagna. Con stupore mi accorsi che rispose.
Con emozione portai a termine il QSO. Fu il primo di molti.

E perchè non tentare anche un contest, in QRP? Nel 2011 partecipai all'EPC WW DX Contest, banda 40 metri low power QRP. Una cinquantina di collegamenti in poche ore.

Per anni, questo SDR è stata l'unica radio a funzionare nei modi digitali. Sino al 2014, quando acquistai l'FT-817, e sino a quest'anno, quando ho aggiunto l'FT-600.

Cosa è un SDR

Un "Software Defined Radio" è un ricevitore, ma anche trasmettitore, dove una piccola parte è costituita dal tradizionale hardware, il resto è sostituito dal software.
Solo la parte ad alta frequenza (filtri passa basso del front end), l'eventuale conversione in banda base e la conversione in digitale sono fatti con componenti fisici.
In particolare i filtri, il modulatore / demodulatore, il condizionamento del segnale, la sintonia, il cambio gamma e tutte le funzioni di un normale transceiver sono realizzate da un programma, residente su PC.
E' una radio realizzata dal software, comandata interamente dal computer.

E' tempo di modifiche...

Dopo quattro anni di inutilizzo, è arrivato il momento di rimetterci le mani.
La sintonia ristretta all'uso di due quarzi ed al tipo di scheda audio non è il massimo. Usare una seriale per il PTT è obsoleto. Il lineare poi è da modificare e migliorare, sopra i tre watt distorceva troppo. Mancava anche una indicazione della potenza trasmessa. E se ci aggiungessi anche un display?

Vai alla seconda parte

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Link utili e bibliografia:

• Softrock Radio.org
• Wikipedia, Software Defined Radio
• Rocky SDR
• P. Poggi, "SDR - La tua prossima radio", Sandit 2015
• A. Barron, "Software Defined Radio for amateur radio operators and shortwave listeners", Amazon 2018

Android Communication Tester

Al giorno d'oggi, un tablet od uno smartphone diventano obsoleti nel giro di qualche anno.
Come ridare un senso a questi oggetti?
Si può provare a realizzare un analizzatore di spettro e, perchè no, anche un analizzatore di trasmissioni digitale.

Ciò che occorre è un tablet, che sia compatibile con gli accessori USB (OTG), ed un dongle RTL-SDR.
In effetti, ho scoperto che non tutti i dispositivi supportano un carico, come corrente, equivalente al dongle RTL-SDR.

Per coprire le HF, visto che il dongle riceve dai 24 MHz in su, si aggiunge un convertitore con un SA602 / SA612 provvisto di quarzo.

Il quarzo è un recupero da un vecchio transceiver CB, risuona a 26,930 MHz, quindi cade giusto nella parte bassa della banda ricevibile dal dongle.
Le app usate per visualizzare lo spettro, e per far funzionare il dongle, sono il driver RTL-SDR driver e Google Play Store, SDRoid, applicazioni scaricabili gratuitamente dal Play Stotre di Google.
Il tablet mi è stato regalato come non funzionante, per batteria ko. Una volta aperto, ho eliminato la vecchia batteria, che effettivamente era troppo scarica, e sostituita con un alimentatore a 4V. Con una tensione più bassa, 3,6V, mi dava batteria scarica.

Le prove

Ed ecco cosa visualizza, con un generatore di segnale collegato all'ingresso HF:

L'applicazione dà la possibilità di demodulare il segnale (AM, FM, SSB, CW) e quindi di decodificarlo con i noti programmi per comunicazioni digitali in PSK, RTTY e simili.

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Link utili e bibliografia:

• Wikipedia, USB OTG
• Google Play Store, RTL-SDR driver
• Google Play Store, SDRoid
• Smartphone APRS
• RTL-SDR site, alcune idee per realizzare un analizzatore di spettro
• SA612A datasheet 
• Carl Laufer, "The Hobbyist's Guide to the RTL-SDR", Amazon, Ed. 6/2016

Dove reperire certe ferriti...

Ethernet, alimentatori switching, monitor e tutto ciò che è digitale può irradiare segnale. Ciò è dovuto alla commutazione dei segnali e delle alimentazioni; i fronti, spesso ripidi, generano armoniche che possono venir immancabilmente captate dall'antenna ed ascoltate in radio.

Una soluzione

Una soluzione può esser trovata recuperando le ferriti presenti nei cavi di vecchi monitor (magari guasti...).

Una ferrite attenua una ventina di dB in banda VHF, ce ne vogliono almeno cinque o sei per avere lo stesso effetto in HF.
Vanno bene sia su cavi schermati, che su cavi ethernet o cavi di alimentazione. Se può servire...

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Link utili e bibliografia:

• General Electric, "La soppressione dei transitori di tensione", Gruppo Editoriale Jackson 1983
• ARRL, "The ARRL RFI Book", ARRL 1999

FT-8

E' da circa un anno che ho scoperto questo modo. Iniziai dapprima con solo 5 watt, con l'FT817; grazie alla propagazione ancora discreta riuscii ad effettuare molti collegamenti interessanti.

Il modo FT-8

Inventato nel 2017 dal Premio Nobel Joe Taylor K1JT e Steven Franke K9AN, prende il nome dai suoi ideatori; è un sistema multitonale ad 8 toni FSK con un bit rate di 5,86 bit/s ed una correzione di errore FEC (Forward Error Correction).
Occupa appena 50 Hz di banda.

Essendo un modo lento ed a banda stretta, può essere decodificato sotto la soglia del rumore, vedi i miei post sul QRSS.

Nonostante riesca a demodulare segnali molto bassi, questo modo non nasce con l'intento di lavorare a bassa potenza, in QRP. E' un modo per segnali deboli, non ha importanza se chi trasmette è QRP o QRO. Purchè si adoperi la potenza strettamente necessaria al collegamento. E questo è particolarmente utile nei periodi di bassa propagazione.

Ha avuto un successo esplosivo, praticamente tutti i modi digitali sono stati sostituiti da questa modulazione.

Come si usa

Ci sono diversi software in rete, ognuno usa quello che meglio gli aggrada. Io adopero l'originale WSJT-X, programma che permette oltre all'FT-8 anche altri modi, come il JT-9, il JT-65, l'MSK144, il WSPR ed altri.
Il QSO avviene a step di 15 secondi, e devono essere precisi e ben sincronizzati con i corrispondenti. L'orologio del PC deve essere quindi ben regolato.
Nei 15 secondi (la trasmissione dura circa 12 secondi e mezzo) ci si scambia solo l'essenziale: nominativo, le prime quattro cifre del locatore, il rapporto ed i saluti.
In tutto meno di due minuti.

I collegamenti

Va detto che, oltre all'orologio del PC, anche il livello audio RX e TX vanno regolati correttamente.
Ho due versioni installate: una per Windows7© ed una per Linux

La prima opera in HF con lo Yaesu FT-600, con potenze sino a 50 W ed antenne filari.

 
La seconda versione è una stazione QRP e lavora con l'FT-817, con il quale ora opero quasi esclusivamente in 6 e 2 metri.

Quest'estate, con bassa propagazione HF, ho potuto sperimentare sia collegamenti via troposfera che via E-sporadico con tutta Europa, esclusivamente in QRP con 5 watt ed una collineare Hoxin MA-2000 tribanda (6, 2 metri e 70 cm).

Risultati

Sono a dir poco eccezionali. Con un occhio su PSKREPORTER, si ha subito un'idea di quello che si può fare; si può far conoscenza diretta con la propagazione radio e si possono testare le possibilità delle proprie antenne.

73 de Andy IV3ONZ

Link utili e bibliografia:

• WSJT-X
• WSJT-X references
• The QRSS Experiment
• PSKREPORTER