Pan-Adapter per il Kenwood TS-850-S

Usare un Software Defined Radio

L'esperienza nell'uso di un Software Defined Radio (SDR) è unica. Sin'ora, la ricerca di stazioni avveniva "al buio", ascoltando ciò che la radio riproduce girando la manopola della sintonia.
Solo la fantasia andava a riprodurre chi o che cosa si stava ricevendo. E rimaneva il dubbio: ma più in là in frequenza c'è qualcosa di interessante?

Avendo a disposizione una schermata più o meno ampia della banda che si sta ascoltando, a colpo d'occhio si intuisce se ci può essere qualcosa da ricevere: basta cliccare con il mouse il segnale identificato e subito si ascolta. Innegabile il vantaggio di una ricerca a "spot" di stazioni da collegare durante un contest. E sicuramente meglio che non affidarsi al cluster, che ti porta spesso a commettere errori di identificazione dei call oppure di vedere a spot una stazione e poi scoprire con rammarico che non è più in frequenza.

Al giorno d'oggi comincia a diffondersi, finalmente anche nel campo radioamatoriale, la tecnologia SDR. Si è iniziato con il campionamento in banda base; ora non è difficile vedere all'opera convertitori analogico-digitali oltre i 500 MHz. E dal Digital Signal Processing (DSP) si sta inesorabilmente passando al Field Programmable Gate Array (FPGA).

Ascoltare una radio non è più quindi usare solo l'udito: anche la vista ha la sua parte.

Un SDR da una classica radio degli anni 80

Il Kenwood TS-850S è stata, ed è tutt'ora, un ottimo ricetrasmettitore. E' secondo me il top della tecnologia degli anni ottanta; l'analogico la faceva da padrone, il digitale si limitava al puro controllo dell'hardware e del display. Volevi aggiungere un filtro stretto per la telegrafia? Scoperchiavi la radio e ci infilavi un modulo. Spesso pagato a caro prezzo.

Risistemando la sala radio, mi ritrovai sullo scaffale i kit per il QRSS ed altri oggetti. In special modo, il ricevitore SDR per i 30 metri ed un calibratore per HF.
Il Kenwood ha posteriormente una presa da dove prelevare il segnale della seconda media frequenza: un segnale a larga banda, con frequenza centrale 8830 kHz.
Passare dai 10125 kHz dell'SDR a 8830 kHz è fattibile: cambi il quarzo del convertitore nel piccolo ricevitore ed ascolti ciò che esce dalla media.
E se non hai il quarzo? E, soprattutto, se poi vorresti utilizzarlo ancora come ricevitore per i 30 metri?

Riciclare ciò che non si adopera più

Memore dal successo dell'utilizzo del DDS in compagnia dell'Arduino Nano nel transceiver 40-80m, dico: perchè non realizzare un ricevitore multifrequenza, con la possibilità di selezionare due o più bande?
Allo scopo si è rivelato utile il calibratore. Smontato (e riciclato) il circuito, il contenitore mi ha permesso di realizzare il tutto. Radio, microcontrollore e DDS stanno comodamente insieme.

Con un commutatore seleziono tre bande, una per il pan-adapter e due per i 30 metri. Un LED ed un interruttore completano la costruzione.

La prova

Eseguiti i collegamenti, l'accessorio trova posto sotto allo switch antenne. Il test prevede il funzionamento con HDSDR come pan-adapter e l'interfacciamento con il CAT del TS-850S.

Configurare HDSDR è un pò complicato; ma alla fine, utilizzando Omni-Rig per controllare la radio e il "CAT to HDSDR" per connettermi via un Virtual Serial Port Emulator configurato come device "pair" al programma CAT, il tutto ha iniziato a funzionare.

E, soprattutto, come CAT uso il programma per i contest N1MM.
Il contest ARI 40-80 prevede le modalità fonia, CW e digitale. Quindi ho configurato due radio: il Kenwood per la fonia e lo Yaesu FT-600 per il digitale. Niente CW nella stazione radio di IV3ONZ!

Ne servirebbero tre di schermi, ma ci si accontenta. Il secondo computer di stazione, e terzo monitor, come al solito, si occuperà del cluster e della propagazione.
In attesa del contest,

73 de Andy IV3ONZ

Link utili e bibliografia:

• WB5RVZ Documentation Projects Home (Softrock Page)
• ARI, Contest 40&80 2018
• N1MM contest software log 
• HDSDR
• Arduino Nano
• DDS AD9850
• B. Craft, "Creare progetti con Arduino for dummies", Hoepli 2014
• S. Majocchi, "Arduino Uno, programmazione avanzata e librerie di sistema", Vispa 2012
• J. Purdum W8TEE, "Arduino Projects for Amateur Radio", McGraw Hill
• A. Barrow ZL3DW, "Software define radio", Amazon 2018
• P. Poggi, "SDR La tua prossima radio", Sandit 2015

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.

73 de Andy IV3ONZ

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

73 de Andy IV3ONZ

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.

73 de Andy IV3ONZ

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

Perseidi

Non potevo mancare anche quest'anno all'appuntamento con le stelle cadenti di Agosto: le Perseidi.

CC Public Domain; https://pxhere.com/it/photo/532114

Lo sciame meteorico ha avuto il suo picco tra il 12 ed il 13 agosto, ed è stato molto interessante registrare gli eventi di formazione delle scie ionizzate.

La registrazione avviene grazie all'eco radar proveniente da Graves, in Francia, ascoltato su 143,49 MHz USB. Potete leggere per maggiori informazioni qui il mio precedente post sull'ascolto delle Draconidi.

Il setup utilizzato questa volta si basa sul ricevitore RTLSDR, un decoder digitale terrestre USB basato sulla tecnologia del chip RTL2832U.
Ho inserito questa piccola scheda in un contenitore ex-digitale terrestre, aggiungendovi un filtro elimina-banda tra 87 e 108 MHz.

Essendo un Software Defined Radio, uso per il suo funzionamento solitamente il programma SDRSharp.
Per la decodifica, la visualizzazione e la gestione dei grabber così ricevuti, uso il noto Spectrum Lab.

Il setup in breve:

• Antenna verticale bibanda X30 Diamond;
• Ricevitore dongle RTLSDR;
• PC Atom Win XP;
• Software SDRsharp e Spectrum Lab.

Di seguito due screenshot con il relativo audio:

 
Traccia 1

 Traccia 2






Ed ecco alcuni eventi di rilievo ricevuti, le scie duravano oltre un minuto:

Ascolta cinque minuti di audio registrato

73 de Andy IV3ONZ

Link utili e bibliografia:

• C. Laufer: The hobbyist's guide to the RTL-SDR (Amazon)
• Media INAF, "Perseidi: Luna assente e spettacolo assicurato"
• Radar di Graves, Francia
• RTLSDR official web page
• SDR# 
• DL4YHF Spectrum Lab

The QRSS Experiment

QRSS

Nel gennaio del 2011 iniziai la mia attività QRSS, sia in ricezione che in trasmissione.
Il QRSS è un metodo di trasmissione dei segnali in modo molto lento; nel codice Q il termine QRS sta ad indicare "rallenta la tua velocità", l'ultima S indica "ancora più lentamente".

La potenza del trasmettitore è di solito inferiore al watt, generalmente intorno ai 100 mW; i modi usati sono il CW lento, l'FSK lento, il Feldhell lento, e così via.
Il tempo per trasmettere un punto nel CW lento è uguale o maggiore di  1 secondo, la velocità normalmente utilizzata è di 3 o 10 secondi per carattere.

Per generare il pattern si usa un microcontrollore (Atmel o similari), i quale modula in frequenza tramite un diodo varicap (oppure un diodo LED) la portante generata da un semplice oscillatore quarzato, collegato attraverso un buffer al filtro di uscita a più celle. Il buffer è un semplice amplificatore in classe C, notoriamente ricco di armoniche.

Ascoltando queste trasmissioni, con un ricevitore USB, magari a banda stretta per il CW, si ascolta solo rumore. Ma collegandone l'uscita audio alla scheda audio del PC possiamo però decodificare questi deboli segnali tramite un opportuno programma.

Il software installato nel PC estrae i deboli segnali dal rumore e li mostra come waterfall nella finestra di visualizzazione.

Vista la stretta banda a disposizione, generalmente 100 Hz, è importante curare la stabilità dell'oscillatore locale; ovviamente una cura particolare deve essere prestata al sistema antenna - linea di trasmissione per ottenere il massimo guadagno con un minimo rumore di fondo.

Manned Experimental Propagation Transmitter

Questi trasmettitori vengono definiti come Manned Experimental Propagation Transmitter, ovvero Trasmettitori Sperimentali Presidiati per lo studio della propagazione ionosferica.
Non sono propriamente dei Beacon (ci vorrebbe anche il suffisso /B), poichè vengono accesi ed utilizzati solamente in presenza dell'operatore radio.
Si potrebbe benissimo fare QRSS con il proprio ricetrasmettitore, sempre se si riesce a ridurne la potenza di uscita a qualche decina di milliwatt.
Il trasmettitore da me usato è tuttavia un semplice circuito funzionante a 10140 kHz, con una potenza di uscita attorno ai 25 mW (!). Il kit viene descritto e fornito dal radioamatore inglese Hans Summers G0UPL. Trovate tutte le informazioni nel suo sito,
http://www.hanssummers.com/

L'antenna è auto costruita ed è una Half Wave End Feed tarata per la banda dei 30 metri. E' un progetto ricavato dalle informazioni trovate sul sito di Steve Yates, AA5TB, http://www.aa5tb.com/efha.html.

La frequenza operativa  è approssimativamente 10140040 Hz. E' in cantiere un upgrade per stabilizzare la frequenza del quarzo nei confronti della temperatura.

Il ricevitore SDR

Il ricevitore utilizzato nell'esperimento è un 

Software Defined Radio (SDR) autocostruito, ed è Qui trovate lo schema elettrico. E' un kit purtroppo non più disponibile, troverete comunque molte informazini utili nel sito di Richard R Robson WB5RVZ, http://www.wb5rvz.com/
precisamente un kit di Tony Parks KB9YIG, il Softrock Lite V6.2.
L'antenna è la EFHW per i 30 metri, accoppiata al ricevitore mediante un accordatore Yaesu FRT-7700.
In alternativa utilizzo il ricevitore del transceiver SDR Softrock V6.1, ricevente nelle bande dei 40 ed 80 metri. Utile, anche se non proprio con il massimo della sensibilità, il ricevitore Sangean AT505.
Il software per la decodifica preferito è lo Spectrum Lab V2.76 b8 di DL4YHF, un ottimo tool per decodificare, filtrare e visualizzare i deboli segnali. Ho utilizzato anche gli ottimi Spectran ed Argo: http://www.weaksignals.com/; sviluppati da Alberto I2PHD e Vittorio IK2CZL.
L'attività del mio grabber può essere visualizzata a questo link: https://iv3onz.blogspot.it/p/blog-page.html

L'attività

Talvolta accendo il MEPT e lo lascio acceso o durante il giorno, oppure durante la notte. L'ascolto può essere monitorato su uno dei tanti grabber QRSS sparsi in rete. Esiste un gruppo, i Knights QRSS, dove iscrivendosi uno può postare informazioni sulla propria attività:
The KnightsQRSS blog http://knightsqrss.blogspot.com/
La mailing list http://cnts.be/mailman/listinfo/knightsqrss_cnts.b

I primi risultati

Questa è la mia prima stazione QRSS ricevuta, si tratta della stazione francese F6DHI su 10140060 Hz:

Questo è uno screenshot della mia prima trasmissione, preso dal grabber di G4CDY il 10 gennaio 2011:

Altra immagine del mio segnale ricevuto nei Paesi Bassi da PA0TAB il 12 gennaio 2011:

Nel gennaio di quell'anno (2011), con un ciclo solare quindi non particolarmente intenso (se non proprio nullo) i miei segnali nella banda dei 30 metri furono ricevuti senza problemi nel nord Europa tra le 0900 UTC e le 1400 UTC.

Spero che queste informazioni siano un invito nei vostri confronti nell'iniziare questa interessante sperimentazione nel campo della propagazione radio ionosferica, nell'autocostruzione e nella ricerca di continui miglioramenti.

73 de IV3ONZ Andy!!!