13 aprile 2012

Chiavette DVB-T, SDR ultraeconomico: le prime prove in bande ham radio

Cominciano ad arrivare anche in Italia le prime chiavette USB per ricezione televisiva DVB-T che gli hacker del Software Defined Radio hanno identificato come potenziali - ed economicissimi - front end RF per potenziali applicazioni software defined nelle bande (broadcast e amatoriali) delle VHF e UHF. Ricordo che sono chiavette equipaggiate con un chip Realtek RTL2832, un demodulatore che può essere facilmente "ingannato" in modo da dirottare verso la porta USB del computer il bitstream che esce dal primo chip di questi ricevitori digitali a due componenti, il tuner RF vero e proprio. In pratica in questo modo il computer può leggere (e demodulare con il suo software) la banda base digitalizzata dal tuner. Lo svantaggio di un set up di questo genere è che il bitstream viene campionato a 8 bit, che non sono granché: corrispondono in pratica a un ricevitore con una scarsa dinamica. Sembra però che il funzionamento di questi inattesi front end non sia poi tanto malaccio.


In questi giorni Christian Diemoz ha acquistato su Amazon.it una delle chiavette riportate nella "compatibility list" che gli appassionati stanno aggiornando su Reddit e più precisamente la LogiLink VG0002A (il costo su Amazon si aggira intorno ai 22 euro spese incluse ma in Europa esistono fonti ancora più a buon mercato). In queste sere Christian ha condotto una serie preliminare di prove di ricezione nelle bande radioamatoriali dei 6 e 2 metri e sui 70 cm. Come potete vedere dalle sue dettagliatissime note, corredate da link ai clip audio e da alcune videate, l'unica operazione preliminare consiste nel prelevare e lanciare l'installer che avevo citato in questo post, un software Windows (in teoria ricompilabile per altre piattaforme) realizzato dall'australiano Balint Seeber. Chris sottolinea che è sempre utile verificare che il driver ExtIO realizzato da Seeber finisca effettivamente nella stessa cartella in cui si trova l'eseguibile del software HDSDR, il demodulatore utilizzato per le prove (dovrebbe essere possibile utilizzare anche programmi derivati da Winrad come WRPlus). Le prove di Chris riguardano le frequenze radioamatoriali, sarà necessario proseguire i test anche nella banda 88-108 MHz, per controllare i livelli di robustezza di questi frontend e i margini di manovra per gli appassionati di ricezione FM nella gestione di segnali molto deboli e interferiti. Le chiavette di cui stiamo parlando sono già predisposte per l'ascolto dell'FM, ma è impossibile dire come si comporteranno, una volta sotto il controllo di una applicazione come WRPlus, davanti alle stazioni FM distanti pesantemente interferite da quelle locali.
Vi lascio comunque alle prove di Chris e all'audio che è riuscito a estrarre, con HDSDR, da queste radio software defined da pochi dollari. Chi avesse acquistato una di queste chiavette e volesse provare a installare il software necessario può seguire questa guida passo-passo realizzata da Giancarlo Polo, dettagliatissima e molto comprensibile (grazie a Giancarlo).

“RTL-SDR PROJECT”: PRIMA SERIE DI TEST

Chiavetta USB: LogiLink VG0002A.

Personal Computer: Intel Celeron (M) a 1.40 Ghz. Portatile con sistema operativo Microsoft XP.


Antenna: “Stilo” per ricezione DVB-T fornito con dongle USB, quindi non adeguatamente risonante su bande radioamatoriali 2m e 70cm. Oltretutto, posizionato sulla scrivania accanto al pc, senza particolare attenzione.

Software utilizzato: ExtIO di Balint Seeber quale “connettore” per la chiavetta DVB-T, con HDSDR (versione 2.13) per pilotare il ricevitore.

Osservazioni su installazione software: L'eseguibile fornito da Seeber, nella versione Windows, è davvero auto-guidante. L'unica accortezza che occorre avere (e non mi sembra sia accaduto di default, ho dovuto spostarli a mano) è che, per funzionare correttamente, i files creati dall'applicazione per l'ExtIO della chiavetta devono essere nella stessa directory di HDSDR.EXE. La configurazione dell'HDSDR è davvero semplice, costituita quasi solo da settare, nelle “Options”, l'ExtIO come Input (è per questo che, se non sente i files nella cartella, non consente di selezionare questa opzione). Le istruzioni sulle Wiki di Seeber, comunque, tolgono d'impaccio anche l'utente meno “sciolto”.

Primo test: A 145.500 MHz, in simplex FM, ho chiamato (e conversato brevemente con) IX1VKK, che è distante circa un km dalla mia abitazione. Io, per non saturare il ricevitore con la mia trasmittente (una Baofeng UV-3R, quindi per un output di circa 2W) sono uscito di casa, portandomi a una distanza di una quindicina di metri dall'immobile. IX1VKK aveva apparato base e antenna sul tetto, con erogazione di circa 4 watt iniziali, che gli ho chiesto di alzare fino a 10 nel corso del contatto. Il file con la registrazione effettuata tramite l'RTL-SDR (modalità di registrazione: “demodulated audio”, che ha quindi azzerato gli spazi tra i nostri passaggi, con lo scattare dello squelch) è qui:

Secondo test: A 435.100 Mhz, in simplex FM, con lo stesso ricevitore e modalità (uscendo di casa del test precedente) ho chiamato IX1VKK. Poco dopo, al QSO si è aggiunto anche IX1BJC, in stazione fissa, ma leggermente più distante di VKK (comunque in un raggio di 2 km). Dopo alcuni istanti, ho lasciato per un momento le due stazioni, rientrando nell'abitazione, perché volevo seguire la ricezione sull'RTL-SDR. Sono quindi riuscito anzitutto ad alzare il volume della registrazione, che avevo lasciato erroneamente basso (ma ci si fa un'idea comunque dei livelli dei segnali) e a catturare un vidcap dello schermo. Il file del QSO è ascoltabile a:

Terzo test: Con IX1BJC abbiamo fatto QSY su un ripetitore UHF, situato a diversi km dalla città, ma in altura, che serve ottimamente la nostra area. E' stata la prova più interessante, perché ha messo in rilievo ciò che probabilmente è il maggior limite della soluzione RTL-SDR. Io, sempre con il Baofeng UV-3R e lontano da casa, chiamavo e il collega mi rispondeva. Nella registrazione si sente però solo lui (e, comunque, con un segnale del ripetitore inferiore a quello che si ha con un portatile UHF all'interno di casa, ma questo è sicuramente dovuto all'antenna non corretta). Reputo che ciò sia dovuto al fatto che, trasmettendo con scostamento (shift in UHF di 1,6 MHz), per quanto lontano dalla postazione ricevente RTL-SDR, il mio segnale sulla frequenza di ingresso del ponte “azzerasse” il campo del ricevitore, impedendo di ascoltarmi in uscita. Esiste quindi, ma direi che l'abbiano già sollevato altri, un problema di debolezza del front-end di questa soluzione. Il file che ne dà conto è qui:

Quarto test: Con un surplus militare RT-70 (potenza che non arriva a 2 Watt) e un'antenna da campo esterna, sul lato opposto della casa a quello in cui ho trasmesso in portatile nei test precedenti, ho lanciato un paio di chiamate in FM simplex a 50.500 MHz. L'SDR-RTL le ha ricevute correttamente (vedi registrazione qui:
Resta comunque un fatto di eccesso di sensibilità. Non sono riuscito a catturare la schermata, ma la mia portante presentava almeno due immagini, di entità non trascurabile, ai lati del segnale principale.

Quinto test: Sono riuscito a coordinarmi con IX1VKK per una prova sui 50.500 MHz. La mia apparecchiatura era la stessa. Lui usciva con 5 Watt e antenna sul tetto. Direi che, viste le distanze e l'antenna dell'RTL-SDR, il suo segnale sia valutabile come assolutamente valido (e, di per sé, è già una notizia averlo ricevuto, visto che le specifiche lette fino ad oggi danno il limiite inferiore del progetto attorno ai 70 MHz!). Da notare che io, in questo caso, ho effettuato la sintonia dell'SDR sulla sua portante e, probabilmente, con il mio surplus ero fuori-frequenza. Non si spiega altrimenti la mia totale distorsione nella registrazione (http://www.box.com/s/edae5bf24d9dbe393bc3). E, in effetti, prima avevo sintonizzato sulla mia portante e la resa audio è perfetta.

Conclusioni: Il “punto debole” è sicuramente la facilità con cui il ricevitore si satura, ma vanno tenute in altrettanta considerazione tre fattori, alla luce dei quali leggere le prove odierne:

a) Sono anomale prove effettuate trasmettendo negli immediati dintorni dell'rx;
b) L'antenna utilizzata, per tipologia e posizionamento, non era sicuramente idonea a risultati validi;
c) I segnali in banda OM sono tutti inferiori ai 10 watt, quindi non dei più robusti.

Alla luce di questi tre elementi, reputo che, con le eventuali correzioni hardware (un notch 88-108 FM e, eventualmente, un attenuatore?), il progetto può dare risultati di sicuro interesse. Incoraggianti mi sentirei, infatti, di definire gli esiti dei test odierni.

(12 aprile 2012 Christian Diemoz - IX1CKN)

4 commenti:

Andrea Lawendel ha detto...

Giancarlo Polo, ispirato dalle prove di Christian, ha realizzato una dettagliatissima guida all'installazione del software necessario per gestire le chiavette DVB-T sotto Windows.

Anonimo ha detto...

Ciao Andrea,
in un altro post chiedevi info riguardo il widefm.
Io l'ho provata, appena arrivata dalla Germania, con una cinque elementi: come da te pronosticato non riesce a reggere.
I segnali arrivano belli forti, ma ci sono molte spurie, segnali inesistenti che sono immagini di segnali che si trovano sopra di 1 Mhz, in conclusione sono inusabili con un'antenna seria eccetto con eventuali preselettori o altro, che non possiedo :)

Leo

gdl ha detto...

Buongiorno Andrea.
Vorrei acquistare una chiavetta per testare queste funzionalità.. e mi son deciso ...
Oltre al Realtek 2832U è meglio stare attenti al secondo chip tuner o si può andare tranquilli con uno qualsiasi? Vari articoli parlano del E4000. Sulla tua guida parli solo della frequenza massima come differenza.
In definitiva che consigli?
Grazie
giorgio

Andrea Lawendel ha detto...

In realtà sì, potrebbe essere opportuno prestare attenzione, dove possibile, al chip utilizzato per la sintonia e la acquisizione della radiofrequenza. La vicenda delle chiavette è iniziata con i primi modelli basati sul tuner Elonics E4000 ma successivamente Elonics è stata messa in liquidazione e molti modelli presenti oggi sul mercato utilizzano chip diversi. I driver sono stati però adeguati al nuovo hardware. Informazioni più dettagliate si trovano sul sito rtlsdr.org