Klub krótkofalarski SP3YOR

Jak co roku, w Wigilię Bożego Narodzenia, Szwedzka stacja Grimeton o znaku wywoławczym „SAQ” zlokalizowana w pobliżu miejscowości Varberg, była aktywna w eterze.

Informacje historyczne, jak i szczegóły dotyczące samej stacji znaleźć można na polskiej i anglojęzycznej Wikipedii. Dla miłośników radia, najistotniejszym faktem jest to, że SAQ można bez większych trudności odebrać na terenie naszego kraju.

Budowę odbiornika rozpocząłem dzień przed Wigilią, czyli zdecydowanie na ostatnią chwilę. Jako, że nie posiadam sprzętu który potrafi odbierać częstotliwość tak niską jak 17 kHz, zostały mi dwie opcje:

• karta dźwiękowa – praktycznie każda dostępna na rynku karta potrafi pracować z próbkowaniem 44100 Hz, czyli odbierać sygnały do ok. 22 kHz
• RTL-SDR w trybie direct sampling

Niezależnie od wybranej opcji, kluczowym elementem systemu odbiorczego na tak niskie częstotliwości jest antena. W przypadku 17,2 kHz, zbudowanie dipola może być problemem (8720 metrów), trzeba więc zadowolić się krótką anteną ze wzmacniaczem. Wybór padł na antenę KD3WZO (kawał drutu, 3 metry, za okno) i wzmacniacz wg DL1DBC.

Wzmacniacz zasilany był napięciem 8,2 V z dwóch połączonych szeregowo baterii litowo-jonowych. Zarówno podłączony do karty dźwiękowej jak i RTL-SDRa pracował poprawnie, aczkolwiek zdecydowałem się na SDR ze względu na szersze pasmo – z tym układem mogłem bezproblemowo odbierać także sygnały powyżej 20 kHz – brytyjski sygnał czasu na 60 kHz, niemiecki DCF77 (77 kHz), sygnały sterujące z Niemiec w okolicy 130-140 kHz oraz Program Pierwszy Polskiego Radia na 225 kHz.

Kluczowym elementem do udanych nasłuchów okazało się dobre uziemienie – dopiero po dołączeniu masy odbiornika do grzejnika, szum tła spadał na tyle żeby dało się coś odebrać – ale nie zniknął całkowicie. Myślę, że oddalenie anteny ze wzmacniaczem od wszechobecnych źródeł szumu (np. laptopa, do którego podłączony był SDR) i użycie ekranowanego kabla do odbiornika dałoby jeszcze lepsze rezultaty.

Stacja SAQ rozpoczęła testy nadawania ok. 15 minut przed godziną 9:00 w Wigilię. Wyraźnie słyszałem powtarzające się „VVV VVV VVV DE SAQ”. Chwilę po 9:00 nadany został krótki komunikat. Odbierałem za pomocą programu GQRX – nie miałem słuchawek, a słaba telegrafia jest prawie niemożliwa do odczytania na wbudowanych w laptopa głośnikach, tak więc nagrałem całą transmisję do pliku z zamiarem jej późniejszego zdekodowania.

Pomimo późniejszej obróbki nagranego sygnału w GNU Radio, okazało się, że momentami sygnał jest zbyt słaby dla moich uszu. Poprawnie zdekodowałem trochę więcej niż połowę wiadomości… co daje pewną satysfakcję, ale i pozostawia niedosyt. Myślę, że w cichszej radiowo lokalizacji, sprzęt powinien dać sobie radę bezproblemowo.

Ciekawym pomysłem na odbiór VLF jest wykonanie odbiornika, tzn. wzmacniacza antenowego, który będzie bezpośrednio modulował nadajnik UKF-FM. W ten sposób można całe urządzenie umieścić z daleka od źródeł zakłóceń i sieci energetycznej, unikając też jakichkolwiek połączeń galwanicznych. Może za rok 🙂

– Olgierd SQ3SWF

Już w marcu przyszłego roku na sklepowe półki trafić ma nowy model Icoma oznaczony symbolem IC-705.

Przenośny, 10-watowy transceiver umożliwia pracę emisjami SSB, CW, RTTY, AM, FM oraz D-STAR w pasmach KF, 6m, 2m oraz 70cm. Odbiornik, jak w wielu innych produktach Icoma, pozwala na nasłuch już od częstotliwości 30 kHz.

Konstrukcja IC-705 wykorzystuje direct sampling i cyfrowe przetwarzanie sygnału (DSP) z wykorzystaniem układu FPGA, podobnie jak u większego rodzeństwa 705-tki – IC-7300 (KF+6m) czy IC-9700 (2m, 70cm, 23cm). Podobieństwa znajdziemy także w interfejsie – nowy produkt będzie wyposażony w taki sam dotykowy, 4,3-calowy wyświetlacz LCD jak jego poprzednicy – znacznie zmienią się natomiast gabaryty.

Nowy Icom waży około 1 kg (z baterią), co plasuje go w tej samej kategorii wagowej co FT-817 czy IC-703. Urządzenie ma 20 cm szerokości, 8 cm wysokości i 8 cm głębokości – te wymiary jednoznacznie wskazują na docelowe przeznaczenie, czyli pracę portable/mobile. Z tyłu transceivera znajdziemy miejsce na baterię litowo-jonową BP-272 (7.4 V, 2 Ah) – taką samą, jak w ręczniaku ID-51. Z zewnętrznym zasilaczem 13,8 V nadajnik odda w eter pełne 10 W, natomiast na zasilaniu bateryjnym – połowę tej mocy. Na zdjęciach widać tylko jedno złącze antenowe, wspólne dla wszystkich pasm.

Mała obudowa ma w sobie sporo funkcji których próżno szukać w transceiverach QRP sprzed lat: WiFi, Bluetooth (łączność ze smartfonem, możliwość użycia bezprzewodowych słuchawek/mikrofonu), GPS (logowanie pozycji, automatyczne wyszukiwanie pobliskich przemienników, synchronizacja czasu), slot na karty microSD (nagrywanie/odtwarzanie audio, możliwość robienia zrzutów ekranu, aktualizacja oprogramowania, zapis ustawień). Z wykorzystaniem D-STAR możliwe jest przesyłanie i odbieranie obrazów. Rok 2020, pełną parą!

IC-705 można połączyć z komputerem także w klasyczny, przewodowy sposób wykorzystując pojedyncze gniazdo micro USB. Pozwoli to na dwukierunkowy przesył audio oraz kontrolę ustawień.

W zestawie otrzymujemy mikrofon HM-243, który oprócz PTT posiada jeszcze cztery przyciski – dwie strzałki i dwa klawisze programowalne przez użytkownika. Chętni mogą wyposażyć się w opcjonalne akcesoria – ładowarkę (standardową lub szybką), oprogramowanie do pracy zdalnej, bezprzewodowy zestaw słuchawkowy VS-3, czy też… plecak LC-192 – dedykowany do Icoma IC-705, który pozwala bezpiecznie transportować urządzenie oraz akcesoria, kable i inne przydatne w pracy /p akcesoria.

Na koniec minusy. Po pierwsze – cena. 124,8 tys. jenów, po bezpośrednim przeliczeniu daje ok. 4400 złotych. Doliczając cła, podatki i marże – cena ponad 5500 złotych nie powinna być zaskoczeniem. Jak za urządzenie QRP – to całkiem spora kwota.

Zagadką jest też czas działania transceivera na wbudowanej baterii – duży wyświetlacz oraz układy DSP nie należą do energooszczędnych. Pełnowymiarowy IC-7300 pobiera ok. 10 W podczas odbierania (800 mA @ 12 V), co wyczerpałoby malutką baterię IC-705 w mniej niż dwie godziny – i to bez dotykania PTT. Japońskich inżynierów z pewnością stać na dużo więcej, aczkolwiek zbliżenie się do poziomu prądożerności FT-817 (~300 mA) czy Elecrafta KX-3 (~200 mA) może być olbrzymim wyzwaniem. Kto posiada na koncie wolne 6 tysięcy, może przekonać się już za kilka miesięcy.

Zdjęcia pochodzą z oficjalnej noty prasowej / icom.co.jp.

Słowem wstępu

Satelita Es’hail 2, oprócz liniowego przekaźnika wąskopasmowego (250 kHz), posiada także drugi, szerokopasmowy, wykorzystywany do cyfrowych łączności wizyjnych. Radioamatorom zostało udostępnione aż 8 MHz pasma:

• uplink: 2401.500 – 2409.500 MHz
• downlink: 10491.000 – 10499.000 MHz

Wykorzystując do nasłuchu zwykły konwerter LNB z oscylatorem 9750 MHz, sygnałów DVB-S(2) możemy spodziewać się więc na jego wyjściu w zakresie 741 – 749 MHz. Szeroki przemiennik, w przeciwieństwie do wąskiego, nadaje w polaryzacji poziomej, tak więc LNB należy zasilić napięciem 18V, lub obrócić o 90° (aby kabel wychodził z boku – jak komu wygodniej).

Podstawowym testem systemu odbiorczego jest nasłuch beacona DATV. Zajmuje on dolny fragment pasma, czyli SDR musimy dostroić do ok. 742 MHz. Powinniśmy ujrzeć szeroki na 2 MHz sygnał z ładgodnymi zboczami. Dobrym testem jest porównanie tego co widzimy swoim SDRem z Wideband Monitorem BATC: https://eshail.batc.org.uk/wb/.

leansdr

Do odbioru wykorzystamy aplikację leansdr, działającą na Linuksie, która umożliwia zdekodowanie streamu DVB-S(2) przyjmując na wejściu surowy strumień sampli I/Q. Szczegółowe instrukcje znajdują się na stronie autora i gorąco zachęcam do zapoznania się z nimi przed własnymi eksperymentami:

• http://www.pabr.org/radio/leandvb/leandvb.en.html
• https://www.pabr.org/radio/qo100sdr/qo100sdr.en.html

Opis instalacji krok po kroku znajduje się w sekcji #5 pod pierwszym linkiem – nie będę go tutaj powielał, komendy należy wykonać jedna po drugiej. Alternatywnie, można skorzystać ze skryptu który stworzyłem – wtedy całość instalacji ogranicza się do wykonania w terminalu trzech komend:

git clone https://github.com/olgierd/leandvb-installer.git
cd leandvb-installer
bash install-leandvb.sh

Cierpliwość jest wskazana – proces kompilacji i testowania oprogramowania trwa chwilę.

Odbiór

Pierwszą próbą będzie odbiór beacona HD. W tym celu, należy:

1. Uruchomić GQRX, wybrać rtl-sdr jako źródło, ustawić prędkość samplowania 2.4 MS/s.
2. Dostroić się do częstotliwości beacona. Sygnał powinien być symetryczny względem środka wodospadu.
3. Otworzyć okno nagrywania IQ (Ctrl-I) i nagrać fragment – kilkadziesiąt sekund. Jako folder do zapisu najlepiej wybrać /tmp.
4. Uruchomić terminal, przejść do katalogu z leandvb:

   cd leandvb-installer/leansdr/src/apps

5. Uruchomić leandvb i zdekodować nagrany fragment:

   ./leandvb --f32 -f 2400e3 --nhelpers 4 --sampler rrc  --rrc-rej 30 --sr 2000e3 --gui --standard DVB-S2 --ldpc-helper ldpc_tool < /tmp/gqrx_(...).raw > output.ts

6. Po kilku minutach (czas jest zależny od siły sygnału) dekodowanie powinno się zakończyć. Plik output.ts powinien zawierać odebrane video, można go obejrzeć za pomocą mplayer lub VLC.

Odbiór on-line

Mój komputer jest zbyt wolny (Intel I5-2520M) aby dekodować beacon 2MS/s w czasie rzeczywistym (możliwe że przy silniejszym sygnale dałby radę), ale jest w stanie poradzić sobie z węższymi emisjami DVB-S nadawanymi przez krótkofalowców.

Musimy w tym celu znać dwie rzeczy: częstotliwość środkową (można ją odczytać w GQRX – „Hardware freq” na zakładce „Receiver options”, oczywiście sygnał należy umieścić na środku wodospadu) oraz Symbol Rate – tą wartość możemy odczytać z monitora spektrum BATC – lub wydedukować z szerokości transmisji.

Komenda pozwalająca na odbiór transmisji 500KS/s na częstotliwości 748,010 MHz wygląda następująco:

rtl_sdr -g 30 -s 1000000 -f 748010000 - | ./leandvb --u8 -f 1000e3 --nhelpers 4 --sampler rrc  --rrc-rej 30 --sr 500e3 --gui --standard DVB-S2 --ldpc-helper ldpc_tool | vlc -

Na antenie parabolicznej 60×70 cm i niestabilizowanym konwerterze, udało mi się uzyskać dobry odbiór beacona z tylko okazjonalnymi zacięciami oraz prawie idealny odbiór stacji DATV 500 KS/s i 333 KS/s.

Nagranie beacona:

Razem z Kubą SQ3PCL w dniach 12-14 kwietnia 2019 odwiedziliśmy Fojutowo, gdzie odbywała się dziewiętnasta edycja Bydgostkich Spotkań Mikrofalowych.

Była to doskonała okazja do osobistego poznania ludzi, których do tej pory kojarzyliśmy bardziej jako znaki w eterze lub sieci.

Dwie doby szybko minęły, wypełnione dyskusjami, pomiarami, wykładami i poszukiwaniem atrakcyjnych elementów na mini-giełdzie.

Mieliśmy okazję potestować nowego Icoma 9700, przywiezionego przez Tomka SP5XMU. UKFowy SDR, po wcześniejszym ostrzelaniu sygnałami z generatorów, został przetestowany z anteną Janusza SP2CNW w paśmie 23cm – udało się odebrać „nasz” beacon SR3LHY, ale tylko za pomocą przelatujących w pobliżu samolotów.

Wspólnie przetestowaliśmy też wszystkie SDRy jakie wpadły nam w ręce (AirSpy Mini, AirSpy HF+, RSPDuo, HackRF, LimeSDR) pod kątem odporności na silne sygnały. Zwycięzcą w paśmie KF okazał się HF+ – aczkolwiek metoda pomiaru była dość mało naukowa (2 nośne w CW). Niemniej, takie eksperymenty pozwalają zobaczyć jak dodatkowe bity w ADC przekładają się na realne osiągi odbiorników.

Wspaniale spotkać się w gronie pasjonatów 🙂

— Olgierd SQ3SWF

Ekipa SP3YOR w składzie SO3Z, SQ3SWF wspomogła zespół SN7L (SP7TEE, SP7HKK, SP7MTU, SQ7OYG, SP5XMU) w zawodach IARU VHF 2018. Pracowaliśmy z nowego lokatora, JO70UR – a dokładniej, obserwatorium meteorologiczne IMGW na szczycie Śnieżki.

Pomimo nowego miejsca i przeciwności pogodowych (wody która jest w stanie dostać się wszędzie), udało się przeprowadzić ponad 930 łączności z ODXem przekraczającym 1000 km – i to używając tylko krótkich anten (6 elementów). Lokalizacja ma olbrzymi potencjał UKFowy, co zostało już niejednokrotnie udowodnione wcześniej.

Szczególnie mocno dziękujemy za łączności polskim stacjom – apele o aktywność w zawodach przyniosły wspaniały skutek – ok. 180 znaków z SP w logu sprawiło, że Polska była naszym drugim największym dawcą punktów. Może za rok będzie 200? 🙂 /swf

Już za kilka godzin rozpoczną się zawody IARU VHF, LNA jest zainstalowany przy antenie, a konkretnie pomiędzy przekaźnikami przełączającym anteny, a linią zasilającą. Zawody zmotywowały mnie do instalacji przedwzmacniacza, żeby wziąć udział z nim i zobaczyć, co on naprawdę daje, pierwotnie planowałem instalację w późniejszym terminie.

Wczoraj, w Poznaniu (JO82LJ), dysponując własnoręcznie wykonanymi dipolami poziomymi i anteną pionową Diamond X-50 na bloku 4-piętrowym, nasłuchiwałem SN7L i sprawdziłem, jak wygląda sygnał z LNA i bez LNA. Na nagraniach jest widoczny przycisk. którego wciśniecie włącza LNA, a zwolnienie wyłącza LNA. Przekaźniki są typu monostabilnego na napięcie 28V, działają poprawnie przy zasilaniu napięciem 24V. Sam przedwzmacniacz SPF5189Z jest przeznaczony do zasilania napięciem 5V, jednak działa poprawnie przy zasilaniu napięciem od 4,1V z akumulatora typu 18650. Przy wcześniejszych testach, przy zasilaniu za pomocą zasilacza, na wyjściu był wyższy poziom szumu. Naciśnięcie przycisku włącza zarówno wzmacniacz, jak i przekaźniki. Takie rozwiązanie zmniejsza prawdopodobieństwo niezamierzonego włączenia nadajnika przy włączonym LNA (szczególnie w przypadku obsługi LNA i mikrofonu tą samą reką) i skraca czas niepotrzebnej pracy, co jest ważne w przypadku korzystania z akumulatora i przekaźników monostabilnych. Widoczny przełącznik włącza LNA na stałe w przypadku zamiaru nasłuchu bardzo słabych sygnałów przy jednoczesnym braku zamiaru nadawania.

Na dipolu wschód-zachód S9 (ten był użyty podczas nagrywania), na dipolu północ-południe S5, a na Diamond X-50 był S5, jednak we wszystkich trzech przypadkach czytelność była doskonała.

Nagranie przy użyciu dipola wschód-zachód po zmianie położenia anten przez stację SN7L, co było przyczyną znacznego osłabienia sygnału u mnie.

Do łączności z SN7L było bardzo dużo chętnych z Polski i zza granicy, więc przeprowadzenie dłuższych testów łączności nie było możliwe.

Po testach zrobiłem łączność z Wojtkiem SP7HKK/6, który wchodzi w skład zespołu SN7L, która teraz ma przygotowaną stację kontestową pracującą w pasmie 2m na Śnieżce (JO70UR). Słyszalność była doskonała w obie strony, ja używałem dipola poziomego wschód-zachód i nadajnika o mocy 50W, ja nie słyszałem żadnego z korespondentów stacji SN7L.

Zamówiłem z Chin dwa przedwzmacniacze odbiorcze (LNA) o oznaczeniu SPF5189Z z myślą o odbiorze słabych sygnałów w pasmach przede wszystkim amatorskich 2m i 70cm, ale nie tylko, chodzi o dowolne sygnały możliwe do odebrania przez antenę Diamond X-50 lub własnoręcznie wykonany dipol pętlowy z balunem wykonanym z odcinka przewodu o długości pół fali dla 145MHz. Z tych dipoli (są dwa identyczne, ale w danej chwili pracuje jeden) nadawałem w ramach Prób Subregionalnych w lipcu.

Zaplanowałem instalację LNA bezpośrednio przy antenie. W tym celu zaplanowałem zastosowanie dwóch przekaźników koncentrycznych monostabilnych Sivers Lab 7552, które będą przełączać obwody z pominięciem LNA i przez LNA. Przekaźniki w stanie spoczynkowym (bez zasilania) włączają połączenie bezpośrednie, przez co można wykonywać łączności.

Do dyspozycji mam jeszcze dwie wolne żyły oprócz masy, pierwotnie postanowiłem zrealizować układ wykorzystującym jedną żyłę. Po podaniu napięcia 24V byłyby załączane przekaźniki i włączane zasilanie LNA. Takie rozwiązanie sprawia, że bez zasilania instalacja pracuje bez LNA, co jest ważne w przypadku ewentualnego uszkodzenia LNA lub któregoś przekaźnika bądź zasilania urządzeń.

Układ testowałem podczas odbioru stacji ATIS z lotniska Ławica i z 31 Bazy Lotnictwa Taktycznego. Tego typu stacje nadają z ziemi przez 24 godziny na dobę i 7 dni w tygodniu, co umożliwia wielokrotne i powtarzalne testy odbioru o dowolnej porze.

Układ LNA zasiliłem przez 7805. Niestety, podczas pracy był głośny szum, co praktycznie przekreśla sens instalacji urządzenia, a do tego 7805 się grzeje.

Później przed 7805 dołączyłem kondensator 100mikroF, a za 7805 jest 10mikroF i 100nanoF, nie ma żadnych zmian.

Wykonałem testy przy zasilaniu z baterii i akumulatorów, co przyczyniło się do zmiany koncepcji. Obecna koncepcja zakłada wykorzystanie dwóch żył i masy. Przez jedną żyłę byłyby zasilane same przekaźniki, a przez drugą żyłę byłby zasilany sam LNA, przy czym ewentualne urządzenia zapewniające napięcie 5V byłyby w mieszkaniu, tym bardziej, że 7805 grzeje się bardzo mocno i nawet, jak on sam by miał radiator, to niepotrzebnie by podgrzewał wnętrze obudowy.

Przetestowałem zasilanie LNA z akumulatora 18650 mającej napięcie niecałe 4V (akumulator był naładowany i przez kilka miesięcy, może nawet rok, nieużywany). W tym przypadku wzrost siły sygnału był podobny, ale jego jakość była lepsza niż w przypadku zasilacza. Myślę, że taki sposób zasilania urządzenia będzie najlepszy, a ostatecznie sterowanie całością byłoby za pomocą jednego przycisku lub przełącznika bądź przez podawanie napięcia 24V, dlatego przekaźniki pozostają monostabilne. Ponadto, gdyby były przekaźniki bistabilne, to ewentualna awaria zasilania może całkowicie uniemożliwić wykonywanie łączności w pasmie 2m i 70cm (np. w przypadku, gdy co najmniej jeden przekaźnik będzie w pozycji przez LNA i przełączenie nie będzie możliwe). Jest to przykład zastosowania koncepcji „fail-safe”.

W drugiej połowie maja 2018, Chińczycy umieścili na orbicie Księżyca dwa mikrosatelity (47 kilogramów każdy) w ramach misji DSLWP (Discovering the Sky at Longest Wavelengths Pathfinder).

Detale odnośnie misji zainteresowani bez problemów odnajdą w internecie – natomiast faktem interesującym dla (ultra)krótkofalowców jest informacja, iż orbitery wyposażone są w nadajniki na pasmo 70cm. W weekendy, kiedy poważne działania naukowe nie są przeprowadzane, operatorzy uruchamiają na częstotliwości 435,400 lub 436,400 MHz beacon o mocy ok. 2W, nadający emisją JT4G – modulacja typu 4-FSK, którą dekodować można za pomocą oprogramowania WSJTX.

Emisja JT4G jest dekodowalna przy względnie niskim stosunku sygnału do szumu, co oznacza, że w celu odbioru nie trzeba dysponować olbrzymim zestawem antenowym. Przeprowadziłem próbę odbioru księżycowych transmisji używając skromnej stacji, złożonej z:

• anteny 16 el DK7ZB na pasmo 70cm (podziękowania dla Grzegorza SO3AK),
• przedwzmacniacza SPF5189z,
• Yaesu FT-817.

Sygnał odebrany o 19:51 czasu lokalnego (17:51 UTC) był wyraźnie słyszalny na ucho – niestety z powodu braku kabla łączącego radio i komputer, nie udało sie go zdekodować. Daje to jednak sporą nadzieję na następne weekendy – przy takim stosunku sygnału do szumu, zdekodowanie nie powinno być większym problemem. Mam nadzieję, że beacon będzie jeszcze włączany, gdy księżyc będzie nad horyzontem w SP.

Update: Piotr SP5ULN zdekodował transmisję z mojego nagrania 🙂