TTGO+Si4735, la radio francobollo

In un blog molto settoriale come questo, inaugurato nel 2005, anche una pausa lunga ci sta, non vale neppure la pena soffermarvicisi. La radio, in particolar modo quella software defined, invece non si è fermata, anzi. Personalmente credo sia un peccato che dal punto di vista dei programmi broadcast sulle onde corte ormai ci sia ben poco da ascoltare, ma il DX resiste anche se un po' acciaccato sulle onde medie e ancora bello pimpante in FM. In compenso, il monitoraggio dei servizi non broadcast in generale, analogici o digitali che siano, sembra esplodere in una miriade di sotto-specializzazioni tutte appassionanti e ricche di implicazioni.

Il vero fenomeno però è proprio il comparto SDR, che in ambito hobbystico radioamatoriale emerge - dopo i soliti prodromi militar-professionali - abbastanza inaspettato circa 20 anni fa. Radiopassioni nasce più o meno in corrispondenza con un progetto, SoftRock, iniziato nel 2005. Due o tre anni dopo arriva il ricevitore software Perseus di Nico Palermo (Microtelecom), rivoluzionario per l'impiego in campo amatoriale della conversione diretta basata su FPGA. E ancora oggi standard di riferimento per l'hardware dedicato al "serious AM band DXer". 

Oggi siamo arrivati a oggettini come quello visualizzato qui in basso, progettato da "Rolf Sn", in Olanda. TTGO SDR ricorda i sistemi stand alone per il monitoraggio delle radiosonde meteorologiche su 403 MHz, realizzati con moduli Lo-Ra basati su microcontrollori ESP32 della Espressif. Ma il core SDR/DSP di questo nuovo dispositivo è il chip della nota famiglia Silicon Labs 47xx. Già presenti da tempo nei portatili cinesi Tecsun e tante altre marche e sottomarche, questi componenti radio-on-chip hanno invaso gli scaffali degli ascoltoni e i banchi degli sperimentatori. Nei mesi di lockdown sono diventati ancora più popolari perché i cantinari cinesi hanno cominciato a produrre piccoli ricevitori, poco più grandi di un pacchetto di sigarette, dotati di schermo OLED. 

Nel caso della versione presentata in questo YT dell'OM giapponese JG3PUP, il chip Si4735 viene gestito dalla stessa implementazione del software per Arduino sviluppata da PE0MGB/PU2CLR (quella che introduce anche la demodulazione SSB), qui adattata all'ESP32. Sorgenti, binari e schemi del PCB (inclusi i file Gerber per stampare in proprio o in service le schedine) si trovano su GitHub. Con poca spesa si ottiene un ricevitore LW-MW-SW-SSB-FM-RDS alimentato con 5 volt. 

Un radiofaro galattico

Il misterioso oggetto che i radioastronomi dell'osservatorio australiano Murchison Wide Array hanno annunciato in questi giorni su Nature pone parecchi interrogativi ai ricercatori. Si tratta di una sorgente radio pulsante a lentissima periodicità, localizzata nella Via Lattea a "soli" 4 mila anni luce da noi. Le stelle di neutroni note come pulsar vengono studiate da ormai più di mezzo secolo, e tra l'altro hanno fruttato due premi Nobel: uno, nel 1974, allo scopritore Antony Hewish, l'altro, nel 1993, a Joe Taylor, astrofisico e radioamatore conosciutissimo per aver inventato diversi modi digitali per collegamenti a bassissima potenza. Il problema è che in genere le pulsar sono radiofari che ruotano con periodicità molto corta, anche pochi millisecondi. L'oggetto avvistato - o per meglio dire ricevuto - dall'MWA pulsa a 18 minuti e rotti, tre volte all'ora, con una "luce" molto intensa e continua, che dura più di mezzo minuto prima di spegnersi. 

Uno degli aspetti più curiosi dal punto di vista dell'ascoltone è che l'MWA è un sito che lavora nel campo della radioastronomia a bassa frequenza, ossia nell'intervallo fra i 50 e i 350 MHz. Le stesse frequenze utilizzat dai radioamatori e da decine di servizi civili e militari come le comunicazioni con navi o aerei, la sorveglianza, la telemetria. L'inattesa stella periodica, insomma, sarebbe in teoria alla portata di sistemi di ricezione abbastanza banali, come un radiofaro VHF.  Non fosse per il fatto che il suo segnale ha avuto bisogno di una vagonata di potenza di calcolo per essere rivelato. Il Murchison, partito da un sistema di 128 isole ("tiles") sparse in un raggio di 300 metri dal punto centrale, ciascuna costituita da una griglia di 16 dipoli incrociati, oggi comprende un totale di 130 mila antenne suddivise in 500 postazioni. L'osservatorio ha una visuale istantanea su oltre 30 MHz di spettro, con un passo di sintonia di 20 kHz; e può generare 157 tera di dati al secondo, pari a circa 5 zettabyte ogni anno.

Il merito della scoperta del transiente radio è dello studente della Curtin University Tyrone O'Donherty, membro di un team coordinato dalla professoressa Natasha Hurley-Walker. Una pagina dell'International Centre for Radio Astronomy Research della Curtin e della University of Western Australia, ne parla diffusamente, pubblicando diverse animazioni e una bella intervista alla Hurley-Walker. Chi è ferrato in materia può addirittura accedere ai data set del Murchison Widefield Array All-Sky Virtual Observatory, un progetto di disseminazione pubblica delle informazioni archiviate dall'osservatorio.

Le ipotesi sulla natura di questo anomalo fenomeno sono piuttosto solide: potrebbe trattarsi di una magnetar, stelle che generano fortissimi campi magnetico, ritenute tra l'altro possibili precursori dei Fast Radio Burst, eventi radio estremamente brevi. Lo studio di analoghi transienti ha permesso ai ricercatori di formulare una teoria sul funzionamento di queste ultra-long period magnetar. Al tempo stesso, proprio perché nessuno ha finora osservato questa periodicità da autobus urbano, come scrive l'INAF, gli scopritori non escludono la presenza di una dinamica del tutto nuova.

Il trading ad alta frequenza viaggia sull'Alta Frequenza

Dopo essere state scelte per diffondere in tutto il mondo la predicazione multilingue di centinaia di "radioevangelisti" americani e non solo, le onde corte sono diventate il canale privilegiato di una religione più terrena, quella dell'alta finanza. In particolare per i collegamenti transatlantici dell'High Frequency Trading. La coincidenza tra scambi ad "alta frequenza" e l'alta frequenza delle onde radio è casuale. In Borsa l'HFT è un sottoinsieme delle pratiche di trading algoritmico, completamente governate dai computer, che da anni caratterizza una particola forma di contrattazione dei titoli. Secondo il quaderno "Questioni di Economia e Finanza" n. 198 di Bankitalia, l'High Frequency Trading è:

Una tipologia di trading completamente automatizzato (della famiglia del trading algoritmico) in grado di eseguire una moltitudine di calcoli in pochissimo tempo; dispone d un collegamento con il mercato estremamente rapido, analizza dati tick – by – tick avvalendosi di infrastrutture tecnologiche e informatiche in grado di eseguire operazioni in un arco temporale di pochi millisecondi.

La parola chiave in questo caso è "millisecondi". Quando i computer HFT giocano in Borsa una frazione di millisecondo può comportare guadagni o perdite milionarie e per questa ragione le piazze che si scambiano gli ordini di acquisto o vendita devono poter contare su reti di interconnessione a bassissima latenza. Trasmissione e ricezione devono essere pressoché istantanee. In questo, le onde radio possono essere molto più performanti della migliore cablatura in fibra.

Inizialmente, le società di HFT che operavano nel primo decennio del secolo su piazze interne negli Stati Uniti, utilizzavano classici link a microonde, capaci di assicurare larghezze di banda adeguate. Ma quando gli scambi hanno cominciato ad acquisire una dimensione globale, la sintonia dei loro apparati si è spostata in basso, per poter sfruttare meccanismi propagativi a lunga distanza. Di colpo, alla FCC e ai regolatori europei sono pervenute richieste per impianti HF di notevoli dimensioni, con antenne e siti del tutto simili, per portata, a quelli che i broadcaster internazionali hanno smantellato negli ultimi dieci o quindici anni.

Ovviamente il trading algoritmico parla esclusivamente i linguaggi delle modulazioni digitali. I suoi modem occupano decine di kiloHertz di banda (sono stati segnalati canali da 48 kHz) con le classiche modulazioni stile OFDM fatte di sfilze di sottoportanti ortogonali. Guardate lo spettro di una trasmissione su 20250 kHz effettuata da una point-to-point HFT dello stato dell'Indiana, catturata su KiwiSDR qui in Italia. Occupa 10 kHz:

Gli esperti come Antonio I-56578 hanno già pubblicato i risultati delle loro analisi, ma chiaramente abbiamo a che fare con trasmissioni molto ben protette, da parte di operatori che scelgono volutamente di assumere un profilo il più basso possibile. Il rischio per loro non dev'essere tanto quello dell'intercettazione (non dev'essere facile trarre un valore economico dalla semplice decodifica di questi flussi, proprio a causa della criticità della latenza), ma la sensazione è che un'azione di jamming ben coordinata potrebbe fare parecchi danni.

In compenso su Internet possiamo trovare diverse informazioni sui siti trasmissivi e sulle società licenziatarie delle frequenze. Anzi, per fortuna esiste un unico repository di dati, mappe e fotografie frutto del poderoso lavoro di un antropologo belga, Alexandre Laumonier, che ha anche pubblicato in francese un libro - curiosamente intitolato "4" - con i risultati delle sue ricerche nel campo dell'HFT sulle microonde. Laumonier ha pubblicato altri due libri - "6" e "5" - dedicato a tutto il tema del trading ad alta frequenza e questi sono disponibili anche in lingua italiana.