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sabato 17 aprile 2021

WSPR

Sono ben conscio che esistono sistemi meno invasivi ed invadenti per sperimentare trasmissione e ricezione in WSPR: non c'è certo bisogno di sacrificare un ricetrasmettitore da un migliaio di Euro, capace di trasmettere dai 160 metri ai 23 cm con 100 watt, un'antenna multibanda ed un computer. Ma al momento questo ho e cerco di capire il cosa e il come di questo sistema per me nuovo ed assai intrigante. Se tra un mese mi sarò ridotto a più miti consigli, smonterò tutti i collegamenti e riprenderò la mia attività su e giù per le onde corte "su tutte le frequenze" (come indicava il capitano Kirk dell'astronave USS Enterprise al tenente Uhura, nella famosa saga di Star Trek);


mi sarò fatto altre ed ulteriori esperienze sulla propagazione e sulla disseminazione di segnali digitali, mi sarò cimentato nel collegare questo e quello... ovvero mi sarò divertito un mondo (è proprio il caso di dirlo visto che si ascolta e si collega il mondo con appena 5 watt!) esercitando il mio hobby di radioamatore, che significa per l'appunto fare ricerca e sperimentazione.


Non pago di aver sacrificato un Kenwood TS-570D per fare sperimentazione WSPR in 30 metri, ho deciso di precludermi ogni altra possibile attività in HF dedicando un Kenwood TS-2000 al sistema di trasmissione/ricezione WSPR in 20 metri, per l'esattezza a 14.095600 kHz, con 5 watt di uscita (37dBm) ed un'antenna Create 730v (che risuona su ben 6 bande). Siccome il convertitore logico USB-RS232 è occupato per connettere il computer di stazione con la radio dedicata ai 30 metri, così come l'interfaccia Nomic RigBlaster, mi sono dovuto arrangiare.
Per ovviare al fatto che il computer portatile è dotato di un connettore unico ingresso/uscita audio, ho usato una scheda sonora esterna, dotata di ingresso ed uscita audio separati. In ingresso ho fatto arrivare l'audio del TS-2000 prelevato dall'uscita di cuffia; per l'uscita della scheda sonora ho preparato un cavetto audio che si connette all'ingresso microfonico della radio tramite il connettore a 8 poli. La commutazione ricezione/trasmissione avviene per mezzo del controllo VOX della radio, calibrato alla bisogna nei suoi vari parametri.


Un precedente setup prevedeva l'utilizzo di un vecchio portatile con sistema operativo Windows 7, con ingresso e uscita audio separati, che è stato in esercizio per 36 ore, ma che ha presentato problemi di deriva oraria non da poco; una delle caratteristiche irrinunciabili di certe trasmissioni digitali prevede che tutte le stazioni che trasmettono e tutte le stazioni che ricevono siano in passo con l'ora UTC, sono ammessi scostamenti massimi di circa 2 secondi. Ma il portatile dopo 3/4 ore di funzionamento aveva già perso tre secondi, non era in grado quindi di decodificare più nulla e nessuno più mi decodificava.

Una volta settati i vari parametri di WSJT-X, settato lo slot di trasmissione, verificati i livelli di ingresso e di uscita audio, compilati i vari campi di call, locatore e potenza, settato il programma per la ritrasmissione verso https://pskreporter.info (ma i dati finiscono anche a https://wsprnet.org/ e http://wsprd.vk7jj.com/), settati i parametri del VOX, i livelli di guadagno audio e non so più cos'altro, ho fatto click su Enable TX ed ho aspettato con ansia di vedere i primi segnali WSPR ricevuti in 20 metri e la mia prima trasmissione in WSPR. Anche qui con opportuno strumento ho verificato che i 5W indicati dai settaggi della radio fossero 5W output effettivi.
Per la mia e per la vostra gioia mi sono affrettato a salvare la mappa con le stazioni che per la prima volta in assoluto hanno ascoltato i miei due primi slot di trasmissione. Da non credere...

Una cosa interessante da osservare è la quantità di nominativi strani che sono utilizzati da palloni sonda per telemetria. Nominativi come: Q31TII, Q51CCA, Q51CCB, QT1GWX, QQ8MBS, QR1UZA, QR1TJZ, 069PKX, QQ1HMD, QT8MJW, QL1MRA, QQ8MUF, 0A3ETE, QL1BZ, QN8MGL ed altri. Al momento non ho ancora scoperto a chi appartengono, ma la caccia è aperta.




L'attività in WSPR su 14.095600 kHz (banda 20 metri) è terminata nel pomeriggio del 19 aprile. Come era facile intuire, il blocco totale di ogni tipo di attività, se non quella in VHF e UHF, a favore di questa ultima, curiosa, intrigante, interessante, decisamente spettacolare e coinvolgente, attività in WSPR, non poteva continuare in questo modo. Il mio parco antenne per le HF è limitato, l'attività ha senso se fatta H24 7/7. Così il sistema è stato settato per continuare testardamente l'attività in 30 metri (10.138700 kHz), liberando il dipolo multibanda Create 730v, liberando il PC di stazione, liberando il convertitore logico USB-RS232 e l'interfaccia Nomic RigBlaster, nonché il Kenwood TS-570D, tutte cose che ora sono libere e pronte per altre mirabolanti avventure!

lunedì 12 aprile 2021

WSPR

Mi ha recentemente incuriosito il sistema di trasmissione/ricezione WSPR, acronimo di Weak Signal Propagation Report, che i più pronunciano "whisper", sussurro, proprio per le potenze irrisorie utilizzate e per il "suono" caratteristico. E' un sistema digitale, ideato da John Taylor K1JT nel 2008, fisico e Premio Nobel, molto noto nella comunità dei radioamatori per il vasto contributo nella messa a punto di sistemi di trasmissione e ricezione digitali (JT65, JT9, FT8, FT4, etc.).

Questo sistema di trasmissione utilizza una modulazione digitale 4-FSK, le cui caratteristiche - semplificate - sono mostrate qui sotto:

Ci sono porzioni specifiche su tutte le bande dei radioamatori universalmente dedicate a questo tipo di traffico, come sintetizzato qui sotto: 

Le potenze irradiate sono irrisorie, non più di 5W (37dB), i segnali vengono ricevuti senza difficoltà a distanze incredibili. Non si tratta di effettuare un QSO: nell'arco temporale di 10 minuti, 2 minuti sono deputati alla trasmissione, 8 minuti alla ricezione. Come si legge nella tabella più sopra, la larghezza di banda del segnale è appena di 6Hz e può essere ricevuto fino a -29dB di SNR su 2500 Hz di banda di riferimento.

La foto qui sotto mostra una parte della finestra del programma WSJT-X, dove si vedono i deboli segnali, larghi appunto 6Hz e la larghezza della banda di riferimento (segnalato dalla riga verde tra i numeri 1400 e 1600). 

Dopo un periodo di tempo di solo ascolto mi sono deciso a buttarmi nella mischia ed a dedicare un'antenna, una radio e la scheda sonora del mio PC, ed a diffondere il mio segnale. Setup:

  • Software: WSJT-X
  • RTX: Kenwood TS-570D
  • PWR: 5W
  • Converitore logico USB-RS232 Digicom
  • Interfaccia: Nomic RigBlaster
  • Ant: EndFed di circa 50 metri con Un-Un 9:1 (parte dal balcone di casa al 4° piano e va verso il colmo di un muro di circa 6 metri, direzione 170°, praticamente Sud)
La scelta di questo setup non è casuale. Il Kenwood TS-570D è da tempo utilizzato per i modi digitali, quindi ho interfaccia e cavi di connessione già collaudati; la radio è in grado di trasmettere con una potenza minima di 5W che ho controllato con Wattmetro ed è esatta. La EndFed è l'unica antenna che riesco ad accordare facilmente sulla banda che ho deciso di utilizzare, i 30 metri; inoltre mi mantengo libera la Create 730v ed altre radio, per continuare l'attività di radioamatore in SSB e CW nelle altre bande.

Il programma WSJT-X, come anche altri programmi dedicati a questa attività di WSPR, è in grado di inviare i dati da me ricevuti a dei concentratori presenti sulla rete Internet, che vengono raccolti a formare un corpus visibile ed interrogabile. Tante altre stazioni nel mondo effettuano attività simili, sui 30 metri come su altre bande, e molte di loro inviano i segnali ricevuti, attraverso la rete Internet. Sicché io posso controllare sulla Rete chi ha ricevuto i miei segnali, oltre che controllare i segnali che ho ricevuto (che posso fare anche interrogando il log di stazione che automaticamente archivia tutti i segnali captati).

I risultati non hanno tardato ad arrivare... da una settimana raccolgo in un mio database personale tutti i segnali che ho ricevuto e tutti miei segnali che hanno ricevuto gli altri, ed il corpus di dati è impressionante! Una tal mole di dati si presta a tutta una serie di interrogazioni e di analisi, che solo il tempo e la fantasia possono circoscrivere.

Per intanto ho appurato che i miei segnali, trasmessi H24 7 giorni su 7, a 10.138700 kHz, vengono regolarmente ricevuti da Roger Jamieson ZL1AMI a Turanga, New Zealand che dista ben 18793 Km; dal centro di ricerche antartiche "Neumayer III" DP0GVN a Dronning Maud Land, Antartide; da TF4X a Otradalur, West Fjords, Islanda; da tante stazioni australiane, statunitensi (anche Alaska e Hawaii), Sud Africane...

Insomma: a dispetto delle centinaia e centinaia di Watt che molti radioamatori usano per effettuare i loro collegamenti in SSB, a dispetto delle decine e decine di watt usati per collegamenti in CW, delle poche decine di Watt per collegamenti in digitale (FT8, FT4, etc.) in questa modalità WSPR è possibile farsi ascoltare con pochissimi watt praticamente in tutto il mondo. Al momento sto sperimentando (per i motivi sopraddetti) la sola banda dei 30 metri. Chissà che il futuro non porti novità...

Ci sono almeno due concentratori che possono essere interrogati via Internet. Uno è wspr.rocks gestito da tale Phil Barnard VK7JJ, un australiano di Tasmania che ha messo su un sistema decisamente funzionale. L'altro, forse più conosciuto, è wsprnet.org, altrettanto semplice e funzionale; entrambi mostrano su mappe le stazioni che hanno ricevuto i segnali e/o quelle che sono state ricevute; e altro.

Cosa serve per mettersi all'ascolto? Un ricevitore che non abbia deriva in frequenza, un programma adatto allo scopo. Io ho usato sia WSPR 2.0 che WSJT-X; il primo è specifico per il solo modo WSPR, il secondo permette di decodificare molti più sistemi; e siccome già lo usavo per JT65, FT8 ed FT4, ho continuato ad utilizzarlo con profitto. Occorre che data e ora del proprio computer siano perfettamente sincronizzati con UTC (io uso Net Time).
Cosa si ascolta ad orecchio? Se si è fortunati un segnale simile a questo:


E se si è meno fortunati non si ascolta nulla, ma non significa che la scheda sonora del PC non senta e non decodifichi! Che cosa si legge nella finestra del programma? beh, abbastanza poco, come si vede qui sotto:

A fronte delle informazioni irradiate (nominativo di stazione, locatore geografico, potenza di emissione utilizzata), le informazioni a video sono molto poche: ora UTC del segnale ricevuto, forza del segnale ricevuto espressa in dB su SNR, l'eventuale scostamento dell'orologio del PC rispetto al Tempo Universale Coordinato o UTC, il nominativo del radioamatore ricevuto (su altre bande si ricevono anche i palloni sonda), la sua posizione geografica, la potenza dichiarata, la distanza tra chi riceve e chi trasmette in Km. Alcuni dati sono ovviamente elaborazioni del programma; la distanza è calcolata a partire dal locatore captato, avendo avuto l'accortezza di istruire il programma con il proprio locatore. Basta dunque collegare l'audio del ricevitore all'ingresso della scheda sonora del computer, settare uno dei programmi citati con almeno il proprio locatore (i radioamatori metteranno il proprio nominativo, gli SWL la propria sigla distintiva) e il gioco è fatto. Se poi si usa l'accortezza di settare anche quei parametri che permettono la ritrasmissione in Rete di ciò che si è ricevuto, si potranno interrogare i concentratori sopra segnalati per sapere chi ha lanciato il segnale ricevuto, magari visualizzandolo su una mappa.

Per trasmettere ovviamente ci vuole qualche accortezza in più, ma i radioamatori che mi leggono sapranno sicuramente cosa e come fare, specie se usano già altri sistemi di trasmissione digitale. In ogni caso i programmi segnalati hanno delle istruzioni e la rete Internet è prodiga di istruzioni e suggerimenti. Un buon punto di partenza è it.wikipedia.org/wiki/WSPR che riporta diversi siti dove raccogliere altre informazioni e suggerimenti. Si veda anche www.cisar.it.

Ed ora un po' di immagini... 


Questo grafico è ottenuto estrapolando dei dati raccolti su foglio Excel. Si tratta della ricezione dei miei segnali da parte della stazione TF4X in Islanda tre le 05:12 UTC dell'8 marzo e le 11:42 UTC del 10 marzo scorsi.

Questo grafico mostra la ricezione dei miei segnali da parte di DP0GVN, tra le 00:12 UTC dell'8 marzo e le 18:44 del 9 marzo scorsi. Si tratta della stazione scientifica Neumayer III a Dronning Maud Land, Antartide.

 

Questa è una mappa estrapolata da WSPRNet.org; sono indicate le varie stazioni di radioamatore che mi hanno ascoltato. Si notino le stazioni in Hawaii ed Alska. Immagine catturata alle 10:30 UTC circa, mostra gli ascolti delle ultime 6 ore.


Qui sopra le mappe costruite da WSPRD.org più o meno nello stesso arco temporale.

Se qualcuno vuole placare la sua sete di curiosità e vedere alcuni file di Excel dal corpus di dati raccolti, ecco qui quelli relativi alle stazioni che mi hanno ascoltato (il nome del file è composto da data in formato 'anno/mese/giorno' - ora UTC ultimo rilievo):

E qui sotto quelli relativi alle stazioni ricevute: