Możemy zbudować sami w dość prosty i tani sposób własny bikon WSPR, który możemy wykorzystać do badania propagacji na pasmach lub testować własne anteny.
Dlaczego warto używać WSPR? Większość czasu nasze anteny nudzą się bo nie używamy ich. Włączając taki bikon w czasie kiedy nie używam radiostacji, który będzie nadawał małą mocą na wybranych pasmach będzie dla nas cenna informacją jaka jest propagacja dla naszej lokalizacji i warunków antenowych na danym pasmie. Możemy śledzić nasz bikon online na stronie http://wsprnet.org/drupal/wsprnet/map i wpisując znak swojego bikonu oraz wybierając pasmo oraz z jakiego przedziału czasu chcemy zobaczyć kto nas odbierał. Daje to nam wgląd na stan propagacji dla naszego QTH i naszych warunków antenowych. Taki pracujący bikon daje korzyści w obie strony tzn nasz bikon daje innym informacje jeśli będą go obierać o ich warunkach propagacyjnych. Tak więc uruchamiając taki bikon sami korzystamy z informacji ale też inni mają dzięki temu też informacje. Dlatego zachęcam do budowy takiego prostego bikonu.

Bikon zbudowany jest na bazie Arduino UNO + si5351 + DS3231 oraz opisu RA9YER. Moja wersja zmodyfikowana dostępna jest na GITHub: https://github.com/sp2ong/si5351-beacon.

Bikon może pracować w następujących modach:

  • WSPR2
  • WSPR15
  • JT65
  • JT9
  • JT4
  • ISCAT

Do budowy bikonu potrzebujemy następujące elementy:

Układ bikonu bazuje na module czasu rzeczywistego DS3231. Stabilność układu DS3231 jest całkiem dobra i błąd różnicy czasu po ustawieniu go jest ok 1 sekundy na miesiąc. Dlatego raz na miesiąc można zrobić aktualizacje czasu z poziomu konsoli linux'a kiedy podłączymy nasz bikon via USB. Mody pracy WSPR, JT65 nie są tak czułe na błąd czasu i odchyłka +/- 2 sekund jest tolerowana podczas dekodowania. Alternatywą jest zastosowanie GPS ale koszt modułu jest ok 10 razy większy i w przypadku zastosowania GPS należy użyć Arduino Leonard który ma dodatkowy UART do podpięcia GPS lub zastosować bibliotekę AltSofSerial dla wersji Arduino UNO w celu wykorzystania programowego UART. Prezentowana w tym artykule wersja bikonu bazuje na module DS3131. Zainteresowanych wykorzystanie wersji z GPS odsyłam do wersji oryginalnej kodu RA9YER .

Można zamiast Arduino UNO zastosować Ardunino NANO gdzie wejście I2C dla DS3231 i SI5351 jest na pinach:
SDA -> A4
SCL -> A5

Poniżej foto zbudowanego mojego bikona:

Jak podłączyć poszczególne elementy znajdziecie w komentarzu pliku do kompilacji pod Arduino linie od 3 do 22.

Wyjście TX OUT możemy podłączyć do wzmacniacza mocy na BS170. Zamiast brać napięcie 5V z płyty Arduino UNO można pobrać napięcie z pinu Vin (ok 11V jeśli zasilamy nasze arduini zasliaczem 12V) i dołożyć własne źródło napięcia 5V na bazie LM7805 lub przetwornicy.

Kod arduino jest sprawdzony z wersja Arduino IDE 1.6.7 , który można pobrać z strony: https://www.arduino.cc/en/Main/OldSoftwareReleases#previous.

Dla osób które dopiero zaczynają swoją przygodę z Arduino polecam strone na której jest opisane jak zainstalować Arduino IDE i jak wgrać program do Arduino UNO: https://forbot.pl/blog/kurs-arduino-srodowisko-jak-zaczac-programowac-id936 https://www.youtube.com/watch?v=wsCzjRkla-s. Jest dużo stron w sieci internet z opisami i kursami wideo, które pozwolą wam szybko zapoznać się z tematem Arduino na tyle aby wykonać ten projekt.

Przed kompilacją i wgraniem kodu musimy zmienić w kodzie.

Przy pomocy online generator: http://sp2ong.noip.pl/downloads/band_configurator.html lub uruchamianego lokalnie na swojej przeglądarce plik:
https://github.com/sp2ong/si5351-beacon/blob/master/doc/band_configurator.html generujemy dane dla generatora Si5351 dla pasm na których chcemy aby nasz bikon pracował. Warto zwrócić uwagę na częstotliwość kwarcu generatora domyślnie jest 25 MHz bo taki ja miałem ale są wersje np z QRPLab z kwarcem 28 MHz. Jeśli mamy generator z 28 MHz należy też zmienić w pliku https://github.com/sp2ong/si5351-beacon/blob/master/src/utils/jt_band_params.cpp w lini 11 zamiast:

XTAL_FREQUENCY_IN_KHZ (25000)

ustawić:

XTAL_FREQUENCY_IN_KHZ (28000)

Dane z generator z pola "Generated code. Copy the text below and paste into arduino code." należy skopiować i wkleić w głównym kodzie arduino w JTBandDescr bandDescrArray[] .

W kodzie jest przygotowane dla pasm 40/30/20/10 m (linie 158-163):

JTBandDescr bandDescrArray[] = {
{Mode_WSPR2, 35, 65234, 135453, 126, 1, 12, 8192, 120} // f=7.04 MHz; WSPR2; step=1.465Hz; 1.465baud; T/R=2m
,{Mode_WSPR2, 35, 134433, 193945, 88, 1, 12, 8192, 120} // f=10.1401 MHz; WSPR2; step=1.465Hz; 1.465baud; T/R=2m
,{Mode_WSPR2, 34, 264420, 275277, 62, 1, 12, 8192, 120} // f=14.097 MHz; WSPR2; step=1.465Hz; 1.465baud; T/R=2m
,{Mode_WSPR2, 33, 427361, 568905, 30, 1, 12, 8192, 120} // f=28.126 MHz; WSPR2; step=1.465Hz; 1.465baud; T/R=2m
};

Zmienić treść informacji WSPR w lini 185:

_wsprCoder.encodeMessage( "SP2ABC", "JO93", 20 ); 

na swoją wersje podając zamiast "SP2ABC JO93" własny znak wywoławczy i część swojego lokatora (pierwsze 4 znaki). Cyfra w przykładzie 20 oznacza moc wyjściową naszego bikonu w dBm. Tu znajdziesz online konwerter moc na dBm: https://www.everythingrf.com/rf-calculators/watt-to-dbm
Podobnie możemy zrobić to dla w lini 190 dla ISCAT.

W kodzie są też informacje dla modów pracy JT65/JT9 / JT4.

// "HELLO WORLD" encoded message. Please replace to your own.
const PROGMEM unsigned char MSG_JT65[] = >{29,23,60,48,34,6,39,9,23,26,55,15,47,12,16,42,11,25,63,63,9,10,60,0,46,21,15,54,54,62,51,48,39,20,56,25,15,62,52,36,3,4,41,13,59,10,41,63,43,39,15,19,32,33,53,25,60,62,4,55,26,42,48};
const PROGMEM unsigned char MSG_JT9[] = {0,0,3,6,0,7,3,4,7,0,7,3,2,4,8,0,3,2,4,1,6,1,0,5,8,2,2,4,4,2,5,3,0,8,0,4,7,3,7,6,3,4,4,5,3,2,4,3,7,2,0,0,1,2,0,5,5,2,5,0,2,4,8,3,2,0,2,1,3,8,1,8,0,2,2,8,3,1,7,8,1,2,0,1,0};
const PROGMEM unsigned char MSG_JT4[] = {};

Domyślna informacja jest "Hello World" aby zmienić je należy wygenerować swoja informację o podobnej treści jak dla WSPR ale w tym celu musimy użyć programów jt65code i jt9code uruchamianych w trybie konsoli. Programy te są dostępne razem z oprogramowaniem WSJT-X. Ale jeśli będziemy używać tylko WSPR nie musimy tych informacje zmieniać bo nie będą używane.

Po przygotowaniu konfiguracji należy kod wgrać w Arduino i możemy testować nasz bikon.

Włączając monitoring portu USB w IDE Arduinoi do którego podłączony jest nasz Arduiono możemy dostępnymi komendami sterować nasz bikon:

  • ts - Pokazuje bieżący czas
  • ts N - Pokazuje czas co N interwał (N w sekundach)
  • start - Uruchamia transmisje
  • stop - Zatrzymuje transmisje
  • activate - Aktywuje autostart nadajnika po włącznie zasilania
  • deactivate - Wyłącza autostart nadajnika
  • si - Pokazuje informacje systemowe (czas+temperaturę+czas startu TX)
  • bhe - Aktywuje opcje band hopping (zmianę pasm)
  • bhd - Wyłącza band hopping (zmianę pasm)
  • nb - Następne pasmo, użyteczne kiedy band hopping wyłączony
  • temperature - Pokazuje temperaturę bieżącą mierzona przez Ds3231
  • setdate - Ustawienia czasu modułu DS3231np: setdate 2016-05-01 12:35:30

Ustawienia czasu / korekta czasu

Przed ustawieniem czasu w module DS3231 musimy poprawnie ustawić czas naszego komputera. Jeśli nasz komputer ma synchronizacje czasu poprzez NTP to nic nie musimy robić. W przeciwnym przypadku musimy zainstalować pakiet ntp na nasz komputer lub zainstalować narządzie o nazwie 'rdate'. W celu ustawienia czasu na własnym komputerze przy pomocy rdate piszemy:

sudo rdate ntp.task.gda.pl

Następnie poleceniem pod linux ustawiamy czas który jest brany z naszego komputera na DS3231 (musimy mieć podpiety nasz bikon / Arduino UNO via USB do komputera):

ustawienie komunikacji na ttyUSB0 z szybkością 9600:
sudo stty -F /dev/ttyUSB0 ispeed 9600 ospeed 9600 -ignpar cs8 -cstopb -echo -hupcl

ustawienie czasu:
sudo date +"setdate %F %H:%M:%S" >/dev/ttyUSB0

Moc wyjściowa z samego generatora jest na poziomie 10 mW (10 dBm) i możemy wykonać próby czy nasz bikon będzie odbierany z taką mocą. Ale możemy zbudować mały wzmacniacz mocy do naszego bikonu na bazie tranzystora BS-170. Schemat takiego PA którego moc wyjściowa przy optymalny ustawieniu napięcia BIAS może być ok 100 - 150 mW ( 20 - 22 dBm):

Wzmacniacz nasz możemy rozbudować dokładając kolejne dwa BS-170 równolegle do naszego pierwszego BS-170 dzięki temu możemy uzyskać moc wyjściową na poziomie ok 300 - 500 mW ( 25 - 27 dBm):

Potencjometrem R5 4.7 Kom robimy regulacje napięcia BIAS tranzystora BS-170 które typowo wynosi 2,54 V. Należy podłączyć sztuczne obciążenie 50 Om do wyjścia PA i zaczynając od najniższego napięcia podawanego na GATE BS170 zwiększać stopniowo obserwując miernik mocy. Kiedy miernik wskaże największą moc po przekroczeniu tego piku moc będzie spadać. Należy ustawić tak napięcie BIAS aby po osiągnięciu maksymalnej mocy lekko zmniejszyć napięcie. Ustawienie mocy na maksymalne wskazanie daje wysoką zawartość harmonicznych i gorszą wydajność, tranzystor może bardzo szybko się rozgrzać.

Warto zwrócić uwagę, że napięcie zasilania do ustawienia BIAS jest na schemacie 5V. Zasilania samego wzmacniacza PA może być np 12V (patrz na schemat zasilanie "PA" ) dzięki temu możemy uzyskać większą moc wyjściową w stosunku do napięcia zasilania 5V. Większe napięcie może powodować zwiększenie temperatury na obudowie BS170 .Cewkę L1 można wykonać w różnych wariantach pojedynczo 25 zwojów lub bifilarnie, trifilarnie 10 zwojów, więcej na temat użytego wzmacniacza PA znajdziesz info na: https://www.qrp-labs.com/ultimate3/u3info/u3sbifilar.html.

Typowa moc zalecana dla bikonów WSPR: 0.01 - 5 Wat.

Warto wyposażyć nasz bikon w filtry pasmowe LPF w celu ograniczenia poziomu harmonicznych jakie są produkowane przez generator si5351. Poniżej przykład takiego rozwiązania. Przekaźniki są sterowane z poziomu Arduino:

Można skorzystać z opisu budowy LPF z QRP-Labs: https://www.qrp-labs.com/images/lpfkit/assembly_A4.pdf

Do odbierane danych emitowanych z bikonów WSPR należy użyć oprogramowania WSJT-X i ustawić mod pracy WSPR. Należy pamiętać żeby mieć ustawione wstęgę boczną na USB w swoim TRX dla wszystkich pasm. Program można pobrać z strony: https://physics.princeton.edu/pulsar/k1jt/wsjtx.html

Warto od czasu do czasu monitorować bikony WSPR gdyż jest to też informacja zwrotna dla krótkofalowców, którzy zbudowali bikony jak są odbierani a także dla nas bo możemy zobaczyć jak kierunkowo zachowuje się nasza antena w zależności od pasma czy propagacji.

Można kupić gotowe kity do złożenia bez konieczności programowania które bardzo są popularne np Ultimate S3 więc jesli ktoś chce taki kupić bikon jest dostępny na stronie: https://shop.qrp-labs.com/

Poprzedni Post Następny Post

Cytowanie lub kopiowanie treści jest dozwolone w przypadku podania źródła pochodzenia tekstu i/lub autora.