Klub krótkofalarski SP3YOR

Mimo iż przetworniki zastosowane w PlutoSDR pozwalają na odbiór i nadawanie z maksymalną prędkością 61 MSPS (co przekłada się na 61 MHz szerokości pasma), w praktyce czynnikiem ograniczającym jest interfejs USB 2.0 – więcej na ten temat można przeczytać tutaj: https://wiki.analog.com/university/tools/pluto/users/name#digital_issues

Przeprowadziłem mały test, sprawdzający jaki wycinek pasma można w praktyce obserwować za pomocą PlutoSDR i jak szerokość odbieranego pasma (MSPS) przekłada się na ilość transmitowanych danych (Mbit/s).

Do testów wykorzystałem:

• PlutoSDR, firmware v0.31 i oryginalny kabel USB
• Laptop Lenovo ThinkPad L440 (i7-4702MQ, 16GB RAM), Debian
• gqrx 2.11.5
• glances – aplikacja pokazująca ruch sieciowy

0,6 MSPS → 19,0 Mb/s
1,5 MSPS → 47,5 Mb/s
2,0 MSPS → 63,3 Mb/s
3,0 MSPS → 95,1 Mb/s
4,0 MSPS → 127 Mb/s
4,2 MSPS → 133 Mb/s

Ustawienie wyższych wartości niż 4,2 miliona sampli na sekundę, powoduje gubienie sampli. Maksymalna wartość transferu jaką udało mi się uzyskać to 137 Mbit/s na komputerze z procesorem i7 oraz 140 Mbit/s na nowszym komputerze z procesorem i5-8250U.

Wykorzystując adapter microUSB – ethernet firmy Gembird, maksymalna przepustowość jaką udało mi się uzyskać to ok. 67 Mbit/s, odpowiadająca szerokości pasma 2 MHz.

Pluto jest wyposażone w dwukanałowy przetwornik ADC o rozdzielczości 12 bitów na próbkę, aczkolwiek każda próbka jest domyślnie zapisywana na dwóch bajtach. Tak więc przesłanie strumienia 4 MSPS wymaga 16 bitów * 2 kanały * 4000000 próbek/s ~= 122 Mb/s – uwzględniając dodatkowy narzut na nagłówki transmisji, pokrywa się to bardzo dobrze z wartością zmierzoną.

Po zalogowaniu się na PlutoSDR używając ssh, stworzyłem plik o rozmiarze 100 MB używając komendy:

dd if=/dev/zero of=/tmp/test100m bs=1M count=100

po czym uruchomiłem serwer http na porcie 1500:

httpd -p 1500 -h /tmp

i pobrałem na swoim komputerze utworzony uprzednio plik:

wget http://192.168.2.1:1500/test100m -O /dev/null

Czas pobierania jest stały i wynosi za każdym razem 4,6 sekundy, prędkość wynosi ~174 Mb/s, jest więc o około 25% większa niż w przypadku przesyłania sampli. Z dużym prawdopodobieństwem można założyć, że jest to maksymalna prędkość jaką może osiągnąć PlutoSDR wykorzystując Ethernet.

Pakowanie par 12-bitowych próbek do trzech bajtów mogłoby zaoszczędzić 25% danych (które aktualnie stanowią zera), umożliwiając samplowanie zbliżone do 6 MSPS (12*2*5.5 MSPS = 125 Mbit/s).

Członkowie naszego klubu wzięli udział w tegorocznych zawodach SPDX Contest. Z powodu koronawirusa praca MO spod znaku klubowego nie wchodziła w grę, każdy pracował więc (na sukces!) pod własnym znakiem wywoławczym.

• SP3UCW – Kenwood TS-690 100W + longwire = 58 QSO = 1508 PKT (#183 SOAB PHONE LP)
• SQ3SWF – Yaesu FT-817 5W + vertical = 177 QSO = 9495 PKT (#11 SOAB MIXED QRP)

Działalność klubu (jako miejsca) jest w związku z aktualną sytuacją epidemiologiczną zawieszona, ale działalność klubu jako grupy zapalonych krótkofalowców – bynajmniej nie.

W miniony piątek, tj. 3 kwietnia, spotkaliśmy nie na osiedlu Rusa, ale na przemienniku SR3PO i klubowym kanale simplekswym (144,6875 MHz) w składzie SO3AK, SP3UCW, SP3TE, SQ3PCL, SP3WBX, SP3LOZ, SP3IZN, SQ3SWF (jeśli kogoś pominąłem – przepraszam!).

Jak to na spotkaniu klubowym bywa – tematów pojawiło się multum i przez kilka godzin końcówka przemiennika została solidnie wygrzana.

Żywię szczerą nadzieję, że bardzo niedługo będziemy już mogli wszyscy spotkać się “na video” 🙂 /swf

Kolejny raz dane mi było pojawić się w Zajeździe Fojutowo, gdzie w dniach 22-24 listopada 2019 odbywały się piąte Jesienne Warsztaty Mikrofalowe.

Weekend minął w tempie zawrotnym – równym prędkości rozchodzenia się mikrofal, a może i szybszym. Wspaniale jest wysłuchać prezentacji, podotykać sprzętu i posłuchać opowieści kolegów z doświadczeniem radiowym większym, niż mój wiek. 🙂

Jako młody duch spotkania, przedstawiłem prezentację o Pluto SDR (PDF) oraz, wspólnie z Grześkiem SQ9SAT, poprowadziliśmy miniwarsztat z GNU Radio, gdzie zbudowaliśmy prosty nadajnik i odbiornik SSB.

Korzystając z anteny Yagi na 13cm konstrukcji Janusza SP2CNW, przeprowadziliśmy udane próby transmisji do satelity Es’hail 2. Kilkaset miliwatów z małego PA od WiFi dało wyraźnie słyszalną nośną (porównywalną z małą parabolą), ale z powodu braku odbiornika na 3cm, trzaskającego mrozu, pływającego nadajnika i sprzętu wiszącego na kablach – nie nawiązaliśmy żadnych łączności. 🙂

Od jednego z kolegów otrzymałem wzmacniacz z pasma UMTS i aktualnie pracuję nad jego przestrojeniem w amatorskie pasmo 13cm, a konkretnie – 2400 MHz pod kątem QO-100.

– Olgierd SQ3SWF

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