02 gennaio 2007

Radiofari amatoriali, laboratori di propagazione

L'attivazione del Multibeacon di Claudio Re nel campo della sperimentazione dei becon radioamatoriali a bassissima potenza - meglio noti come Manned Experimental Propagation Transmitters - ha avuto il merito di accendere una discussione e una proposta per rendere più coordinato lo sforzo di sperimentatori che cercano, attraverso questi dispositivi, di capire i meccanismi della propagazione in condizioni di estrema esiguità dei segnali da ricevere. Una componente importante di questi esperimenti è la particolare tecnica di emissione utilizzata: la telegrafia a banda strettissima, cioè molto lenta (QRSS). La ricezione di questi radiofari estremi si effettua anch'essa con tecniche alternative, puramente visuali. Occorre un software che sappia convertire la sottile impronta audio rilevata dal ricevitore e renderla sul display del computer come una traccia dall'andamento particolare, o come una serie di simboli Morse.
Sperando di essere utile a chi voglia esaminare queste tecniche dal punto di vista di chi ricetrasmette o che semplicemente riceve, ho messo insieme alcuni link Web a pagine di riferimento generale e a progetti che insegnano a costruire i piccoli impianti QRP (a bassa potenza) che servono per attivare i fari (una prerogativa, questa, dei soli radioamatori patentati). Tutti i trasmettitori sono concettualmente abbastanza semplici, con un circuito oscillatore controllato da un cristallo e un operazione per l'amplificazione. A questi bisogna aggiungere un elemento in grado di modulare l'emissione in modo appropriato, introducendo per esempio un piccola rampa di un segnale a dente di sega, o per codificare le lettere Morse (per esempio un PIC programmabile che pilota la trasmissione).
Il gruppo più organizzato è quello dei "cavalieri" del QRSS che oltre a un riflettore di una animata mailing list (gli archivi e il modulo di iscrizione si trovano qui) hanno attivato una bacheca elettronica su cui vengono annunciati i beacon attivi. Due iniziative italiane sono il blog e la mailing list di Paolo Cravero su Yahoo. Da non dimenticare la mailing list QRP-L densa di discussioni sul QRP e questa pagina della Radio Society con numerosi link sulla telegrafia lentissima.
I progetti e i suggerimenti tecnici per la realizzazione dei beacon e il loro funzionamento sono numerosi, ma ho cercato di isolare gli schemi più utilizzati. E' solo una piccola rassegna ma le idee pratiche non mancano:

E veniamo infine al Multibeacon, che dopo una partenza un po' esitante e qualche modifica alle antenne ora viene segnalato in diverse località italiane e straniere. In attesa della descrizione dettagliata promessa da Re in un prossimo articolo su Radio Kit, ecco una sua breve analisi circolata in questi giorni:
Multibeacon che emette dalla collina di Torino Villa Gualino, con postazione messa a disposizione dal CSP che opera in accordo con il Politecnico di Torino. Il progetto verrà meglio descritto in un articolo che comparirà su Radio Kit. Per sommi capi: da una base tempi a 28.332,0 vengono ricavate le frequenze che sono in relazione armonica secondo numeri razionali. Le altre sono ricavate da base tempi quarzate termostatate. E’ prevista la sostituzione della base tempi a 28.332,0 (anch’essa per ora quarzata e termostatata) con un DDS agganciato ad un riferimento disciplinato da un GPS.
I segnali dalla banda degli 80 m fino ai 10 m vengono amplificati separatamente, sommati per mezzo di un multiplexer ed irradiati da una unica antenna multibanda. La potenza è di circa 0,5 W per ogni canale. Per i 160 m e le LW ci saranno due antenne separate e la potenza è di 10 W per canale. Se escludiamo l’opzione DDS-GPS, il progetto è concepito con tecnologie facilmente duplicabili dagli altri OM e quindi simili a quelle già impiegate nei vostri progetti.
Una fotografia del Multibeacon è stata caricata sulla home page degli iscritti al gruppo CiaoRadio.
Un ulteriore contributo alla discussione viene da questo appello che lo stesso Re ha fatto alla comunità degli sperimentatori per lavorare tutti all'evoluzione della piattaforma tecnologica, efficace ma molto essenziale, che in questo momento è comune alla maggior parte dei radiofari QRSS attivi. Ci sono per esempio alcuni problemi dovuti alla semplificazione che affida a una porta logica (il microprocessore programmabile) il pilotaggio dell'oscillazione. La modalità on-off di questa modulazione provoca, dal punto di vista matematico, dei transitori che implicano disturbi, occupazione di banda, inefficienze. La proposta di Re è quella di riprogrammare i PIC facendo loro generare un segnale modulante, un passaggio dall'off all'on costruito non a gradino ma come una curva cosinusoidale. Una conseguenza di questa maggiore pulizia sarebbe l'impiego più efficiente dello spettro disponibile, che potrebbe quindi accogliere un maggior numero di beacon.

L’ultimo dei problemi per portare il Multibeacon (e tutti quelli costruiti con gli stessi principi) all’ eccellenza è la risoluzione dei problemi dovuti alla limitazione delle bande laterali derivanti dalla manipolazione del segnale CW. Ora non succede, in quanto la interruzione della portante e’ determinata in modo brusco da una porta logica. Il segnale di comando deriva da un segnale ON-OFF derivante da un uP PIC16F84.
La soluzione matematica del problema prevede che la portante sia modulata in ampiezza tramite un segnale di comando "raised cosine" che altro non è che una semionda di un segnale cosinusoidale che va da zero al massimo in ON e al contrario in OFF. Il tutto può essere facilmente implementato con il PIC generando tramite le uscite logiche un a sequenza parallela da applicare ad un DAC o ad una rete di resistenze pesate che generino una scalinata che poi filtrata approssima il segnale "raised cosine".
Per fare questo è necessario scrivere un programma sul PIC. Il programma base è quello pubblicato nella lista 28322 che ho usato nel Multibeacon. Ho già il progetto semplice del modulatore di ampiezza da applicare alle porte logiche. Tutto questo consente di ottimizzare la banda occupata dal segnale modulato CW e quindi massimizzare il numero di beacon contigui che si possono affasciare in una stessa porzione di banda, minimizzando i cosiddetti “ click “ di manipolazione che tanto portano disturbo.
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