Klub krótkofalarski SP3YOR

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 🙂

Tradycyjnie, w pierwszy weekend lipca, składem SO3Z, SQ3SWF, SQ3PCL, SQ3PHA wybraliśmy się na Szrenicę do lokatora JO70SS aby wspomóc ekipę kontestową SN7L w zawodach 3. Próby Subregionalne.

Z Poznania wyruszyliśmy w okolicach szóstej rano w czwartek i po około 4 godzinach podróży dojechaliśmy do Szklarskiej Poręby gdzie uzupełniliśmy prowiant, przepakowaliśmy cały sprzęt do samochodu Maćka SP7TEE i udaliśmy się na górę.

Reszta dnia upłynęła nam standardowo – na pracach instalatorskich. Na koniec dnia w horyzont dumnie patrzyły trzy zestawy antenowe – dwa razy po 2×12 elementów na 2 metry i 2×21 na 70cm. Dzień później, dołączyły do nich kolejne dwa maszty obsadzone “szóstkami”, czyli 2×6 elementów – krótkie, szerokie anteny, które w górskiej lokalizacji pracują wyśmienicie, a jednocześnie nie wymagają częstego obracania. Lipcowa pogoda była dla nas bardzo łaskawa w porównaniu z poprzednimi latami i zdecydowanie nie przeszkadzała w realizacji planów.

Reszta czasu upłynęła na rozwiązywaniu mniejszych i większych problemów natury mechanicznej, elektronicznej i radiowej. Był to chyba pierwszy raz kiedy góra Szrenica została “ozdobiona” aż pięcioma masztami.

Szczęśliwie, przed zawodami wszystko zostało doprowadzone do porządku i można było rozpocząć 24-godzinną przygodę. Zgodnie z prawami Murphy’ego, dobre warunki tropo w kierunku SM/LA skończyły się przed rozpoczęciem zawodów.

Finalnie, udało się przeprowadzić ~775 QSO w paśmie 2 metrów i 203 łączności na 70cm. ODXy to głównie Wielka Brytania, choć na 70cm wpadło do logu sporo stacji I oraz PA. Poprawiliśmy własne rekordy, więc zawody zdecydowanie można zaliczyć do udanych. Jak będzie we wrześniu? Zobaczymy ;-).

Dzięki pracy włożonej między innymi przez członków klubu SP3YOR oraz wielu wolontariuszy głownie krótkofalowców m.in. z PZK i oraz organizacji agencji kosmicznych i stowarzyszeń z całego Świata współpracujących z ARISS (Amatur Radio on the International Space Station) w środę 23 maja 2018 r. odbędzie się łączność radiowa pomiędzy Międzynarodową Stacją Kosmiczną, a Szkołą Podstawową nr 71 im. Janusza Kusocińskiego w Poznaniu.
Na pytania uczniów będzie odpowiadał na żywo bezpośrednio z kosmosu astronauta NASA (krótkofalowiec), z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).
W szkole obsługę techniczną zapewnią krótkofalowcy z naszego klubu.

Zaplanowana szkolna łączność ARISS jest dwudziestym połączeniem radiowym astronauty z kosmosu z uczniami z Polski. Łączność odbędzie się w j. angielskim,
choć planujemy na żywo tłumaczyć niektóre fragmenty na język polski. Połączenie to będzie przeprowadzone jako “telemost”, w tym konkretnym rozwiązaniu oznacza to, że do Santa Rosa Jr College Amateur Radio Club, gdzie koleżanki i koledzy z Kalifornii(USA) użyczą nam sprzętu radiowego aby połączyć się ze stacją kosmiczną, gdy będzie w ich zasięgu radiowym.

Wcześniej przez wiele tygodni do łączności radiowej uczniów ze szkoły w Poznaniu, przygotowywali członkowie naszego klubu SP3YOR.

Wszystkich chętnych zapraszamy do oglądania na żywo pod adresem https://ariss.pzk.org.pl/live/ środa 23 maja 2018, Strumień wideo powinien być dostępny już od godz. 11:30 CEST (czas lokalny w Polsce).