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08 gennaio 2016

I segreti di Inmarsat con una chiavetta SDR



Nel fantastico mondo della radiopassione ci sono bravi ascoltatori e operatori, geniali autocostruttori di circuiti e apparati e teorici e divulgatori altrettanto abili. Stranamente però è abbastanza raro trovare queste tre qualità radiantistiche riunite in una sola persona. Aldo Moroni è uno di questi personaggi e anche se lui non ama sentirselo dire, io non finirò mai di stupirmi della sua capacità di applicare le proprie doti (che includono la più rara di tutte, l'umiltà) a una vasta quantità di aspetti tecnici e pratici della radiofonia hobbystica, riuscendo ogni volta a trovare una chiave interpretativa personale ma utilissima a tutti noi appassionati.
I suoi ultimi esperimenti ricadono nel complicato dominio "satcom", le comunicazioni da e verso i satelliti. In particolare Aldo si è dedicato a uno dei transponder Inmarsat utilizzati a supporto del traffico aereo civile, su una frequenza intorno agli 1,5 GHz. Le sue osservazioni offrono anche l'opportunità di tornare a fare il punto sulle novità che riguardano il software defined radio, in particolare quello dei ricevitori compatti e wide-band, tipicamente concentrati nella categoria dei "dongle" VHF-UHF e nella variante costituita da apparati che senza essere propriamente delle "pennette o chiavette" sono comunque alloggiati in contenitori che stanno tranquillamente sul palmo della mano. In questo caso le prove effettuate da Aldo consentono di fare qualche significativo confronto tra dongle SDR che utilizzano le quattro tipologie di tuner digitali più diffusi, l'E4000 utilizzato qui da una chiavetta DVB-T e dal dongle specializzato FunCube Pro e le due versioni R820T e 820T2 di Rafael Micro. All'appello mancherebbe una terza tipologia di tuner, progettato da Mirics, oggi presente all'interno di almeno due ricevitori SDR wide band, il FunCube Pro+ (la pennetta-scanner collegata all'iniziativa CubeSat dei radioamatori satellitari britannici) e il più recente SDRPlay, altro prodotto dell'estro ingegneristico inglese che insieme al FunCube Pro di ultima generazione sfrutta le notevoli capacità del tuner multistandard MSi001. Un dispositivo non utilizzato da Aldo ma di grande successo, il ricevitore SDR AirSpy (che oggi, con una spesa contenuta, può essere equipaggiato con un up-converter, SpyVerter, in grado di estendere verso il basso fino alla soglia dei 100 kHz, la copertura di oggetti normalmente pensati per coprire solo gli ultimi MHz della banda HF), si basa in realtà sul tuner R820T2, quindi è assimilabile - se si esclude per il software di demodulazione - a quello qui testato.
Nel documento PDF messo a disposizione dei suoi colleghi, Aldo presenta le misure ottenute, con i diversi dispositivi messi alla prova, nel corso della ricezione del servizio Inmarsat Aero I attivo a 1.545 MHz. Per il suo esperimento Aldo si è ispirato alle spiegazioni fornite nel tutorial realizzato da RTL-SDR.com a sua volta basato sulle dettagliate istruzioni per la ricezione dei satelliti alle frequenze L-band fornite da UHF-satcom. Il manuale del portale delle chiavette SDR parte in realtà dalla ricezione dei servizi per la navigazione marittima di Inmarsat-C (in particolare i messaggi della EGC SafetyNet), ma a parte il software di decodifica utilizzato - il nuovo arrivato JAERO, sviluppato dal neozelandese Jonti Olds - gli accessori al contorno sono gli stessi. Riuscire a sintonizzarsi sulle frequenze Inmarsat non è banale e richiede almeno un amplificatore "low noise" per impianti satellitari domestici. È consigliata una antenna ad alto guadagno, che Aldo ha realizzato seguendo un altro tutorial di RTL-SDR che riporta il video di Adam Alicajic 9A4QV per illustrare il funzionamento di una antenna "patch", composta sostanzialmente da due lamine metalliche quadrangolari. Nelle zone in cui le emittenti FM locali disturbano molto è opportuno utilizzare anche un filtro notch che attenui l'intera banda 88-108 che rischia di saturare il ricevitore SDR. L'antenna patch è sicuramente utile ma lo stesso Aldo ha concluso positivamente alcune prove di ricezione effettuate collegando all'amplificatore LNA una semplice stilo e utilizzando un foglio di carta stagnola come parabola riflettente. 
Adesso vi lascio alla lettura del report di Aldo Moroni, ma in un prossimo post cercherò di fare il punto sulle ultime evoluzioni delle piattaforme software cresciute intorno ai ricevitori SDR perché soprattutto dopo l'arrivo di AirSpy e SDRPlay si stanno moltiplicando le possibilità di fare del monitoraggio serio in ambienti Windows, Linux e OSX. Per le sue prove Aldo ha lavorato in Windows con programmi come HDSDR e la console SDR-radio di Simon Brown.

03 dicembre 2013

Da SDRsharp arriva AIRSPY, chiavetta USB superprogrammabile per monitoraggi impegnativi

Dopo il progetto FunCUBE "dongle", il frontend SDR nell'ormai diffuso fattore di forma della chiavetta USB, un altro progetto simile si sta per affacciare nel panorama dei ricevitori software defined. Il promotore è l'autore di SDR# o SDRsharp, un software di demodulazione molto avanzato e multipiattaforma e la chiavetta viene progettata utilizzando gli stessi criteri che hanno portato allo sviluppo di FunCUBE dongle: quella di un sistema di ricezione a banda molto larga, ottimizzata per le applicazioni avanzate dei radioamatori e dei DXer dell'FM. Il tutto con componentistica e prezzi abbastanza simili a quelli che troveremmo nel normale mercato delle chiavette USB per la sintonia del digitale terrestre.
Il progetto si chiama AIRSPY e a quanto leggo sul gruppo Yahoo aperto per la discussione tra i potenziali acquirenti e sperimentatori, sarebbe molto vicino alla definitiva fase commerciale. Il nome richiama quella che è una delle vocazioni principali della piattaforma SDR#, il monitoraggio dei servizi di comunicazione ADS-B utilizzato per il posizionamento degli aerei in volo, attraverso una applicazione dedicata chiamata ADSB#. Questo software può utilizzare normali chiavette DVB-T, ma in questo caso la versione configurata su misura per AIRSPY comporta alcune modifiche e ottimizzazioni. Ancora non si conosce il prezzo, ma si sa che il circuito utilizza un tuner r820t, molto diffuso anche nelle chiavette low cost commerciali, e qualche specifica tecnica:

copertura:  24 - 1750 MHz range
convertitore ADC 12bit @ 20msps
processore: Cortex M4F @ 204 MHz
visuale panoramica su 10 MHz
alla programmabilità e configurabilità per impieghi come analizzatore di spettro, scanner veloce, monitoraggio, rilevamento direzione, radar passivi, ADS-B, FM DX, ham radio VHF-UHF.

Sul gruppo AIRSPAY sono anche comparse alcune fotografie relative ai dispositivi in pre-produzione. Ora non resta che attendere i primi annunci di disponibilità.


01 dicembre 2013

Un Natale di cubesat: decine di nuovi "birds" da monitorare. Ecco quali, e come


Tra il 19 e il 21 novembre una vera tormenta di nanosatelliti cubesat (formati da uno o più moduli di 10 cm di lato ciascuno) si è scatenata in orbita, per la felicità dei radioamatori che seguono la telemetria di queste piccole sonde sperimentali sviluppate perlopiù nell'ambito dei piani di studio in scienze aerospaziali di numerose università americane e non solo. Due vettori sono partiti da terra, un Minotaur-1 dalla base di Wallops in Florida e un Dnepr da Yasny in Russia. A seconda delle fonti consultate il primo aveva a bordo 29 o 30 satelliti di cui 12 dotati di ripetitori operativi in bande amatoriali, mentre il vettore russo trasportava in totale 34 satelliti (uno di loro, UniSat-5, ha dispiegato a sua volta un certo numero di satelliti, uno dei quali, il peruano PUCP-SAT-1 conteneva un PocketPUCP). Nader Omer ST2NH ha compilato uno schema di lancio di questo complicato vettore. Il totale di satelliti operativi in bande amatoriali dovrebbe essere di 24 (altre fonti ne indicano qualcuno di meno). Il più famoso cubesat a bordo del Dnepr è sicuramente il britannico FunCUBE-1, che ha dato inizio all'omonimo progetto del ricevitore-dongle per interfaccia USB da cui è poi derivata la pletora di chiavette low-cost per la ricezione in bande VHF-UHF. Agli oltre 30 cubesat partiti da terra se ne aggiungono altri quattro messi in orbita dagli astronauti della stazione spaziale.  Non finisce qui. Il 5 dicembre dovrebbe partire dalla base di Vanderberg un vettore Atlas V 501 con una decina di satelliti cubesat di cui almeno 5 operativi in banda radioamatoriale.

Mineo Wakita, JE9PEL nella sua Satellite List amatoriale elenca queste frequenze (riportate da AMSAT UK):

Satellite         Uplink          Downlink         Beacon       Mode
- 
ISS deployment:
PicoDragon           .            437.365          437.250      1200bps AFSK,CW
ArduSat-1            .            437.000             .         9600bps MSK
ArduSat-X            .            437.000             .         9600bps MSK
TechEdSat-3          .            437.465          437.465      1200bps AFSK,CW
-
Minotaur-1 launcher:
Black Knight-1       .            437.345             .
CAPE-2               .            145.825/437.325     .
COPPER               .            437.290             .         9600bps
DragonSat-1          .            145.870             .
Ho'oponopono-2       .            427.220             .         9600bps FSK/GMSK
KYSat-2              .            437.405             .
NPS-SCAT             .            437.525/2401.200-2447.600
PhoneSat-v2          .            437.425/2401.200-2431.200
SwampSat             .            437.385             .
TetherSat            .            437.100/305         .         9600bps GFSK
TJ3Sat               .            437.320             .
Trailblazer-1        .            437.425             .
-
Dnepr launcher:
BRITE-PL1            .            2234.4
CubeBug-2            .            437.445             .         1k2 AFSK 9k6 FSK,GMSK
Delfi-n3Xt        435.530-570     145.880-920         .         Transponder(U/V)
Delfi-n3Xt           .            145.870/930         .         1200bps AFSK
Eagle-1              .            437.465             .         9600bps GFSK
Eagle-2              .            437.505             .         9600bps GFSK
E-Star-2             .            437.485             .         1200bps AFSK
First-MOVE        435.520         145.970             .         1200bps BPSK
FUNcube-1         435.150-130     145.950-970         .         Inverting(U/V)
FUNcube-1            .            145.935             .         1200bps BPSK
GOMX-1               .            437.250             .         1k2/2k4/4k8/9k6 GMSK
HiNCube              .            437.305             .
Humsat-D             .            437.325/437.525     .
ICUBE-1           435.060         145.947             .         1200bps BPSK
NEE-02 Krysaor       .            980.000?            .
PUCP-SAT-1        145.840         145.840/437.200     .         1200bps AFSK
Pocket-PUCP          .            437.200          437.200      1200bps AFSK,CW
Qubescout-S1         .            437.525             .         9600bps GMSK
Triton-1          435.xxx         145.815/860     2408.000      9600bps RC-BPSK
UniSat-5             .            437.175/425         .         9600bps GMSK
UWE-3                .            437.385          437.385      1200bps FSK,CW
VELOX-P2          437.305         145.980             .         1200bps BPSK
Wren                 .            437.405          437.405      1200bps FSK,CW
ZACube-1          145.860         437.345           14.099
I satelliti lanciati da Minotaur fanno parte dell'iniziativa NASA ELANA IV, che ha distribuito una mappa con l'indicativo dei cubesat e l'istituzione responsabile della realizzazione:


Per quanto riguarda il lancio di Atlas V il blog PE0SAT di Jan van Gils offre queste anticipazioni sulle frequenze utilizzate: 



Nader's Satellite BlogDK3WN SatBlog di Mike Rupprecht e lo stesso sito di Mineo Wakita contengono informazioni aggiornate di ora in ora sul monitoraggio e sul software che consente di entrare nel dettaglio della telemetria trasmessa da questi e altri cubesat, Ma anche noi italiani abbiamo esperti come Aldo Moroni, IW2DZX. Aldo con la sua antenna crossed dipole e una serie di front end e applicazioni SDR sta seguendo le evoluzioni orbitali del FunCUBE-1, ormai ufficialmente ribattezzato AO-73 per sottolineare il suo ingresso nel firmamento dei satelliti radioamatoriali veri e propri. La ricezione effettuata attraverso un setup basato sul FunCUBE Dashboard, il software rilasciato da AMSAT-UK, ha prodotto tra le altre questa videata:


Ecco come Aldo descrive la sua configurazione:
«La chiavetta DVB-T è gestita con la solita DLL RTL. Il sample rate lo riduco a 1.02Msps per contenere le dimensioni del file di registrazione in baseband. In HDSDR [il software SDR utilizzato per la sintonia - NdR] seleziono DRM e ottengo una larghezza del filtro di IF che mi permette di avere una finestra temporale decente senza toccare la sintonia per compensare l'effetto doppler. L'audio di uscita da HDSDR lo mando a VB-Audio (una versione free di Virtual Audio Cable, [il cavetto virtuale che serve a instradare l'audio da analizzare dal software HDSDR alla scheda audio del computer- NdR]). Il bellissimo software di decodifica dei dati telemetrici, messo a disposizione dal team Funcube [FunCUBE Dashboard - NdR], si becca l'audio in ingresso da VB-Audio e grazie a un AFC efficentissimo, provvede a compensare il doppler audio. Decodificati i dati, li visualizza sulla schermata che hai visto e provvede ad inviarli (previa registrazione) al sito Funcube
Quello di Aldo è solo uno tra più esperti radioamatori italiani  in questo momento impegnati a dare la caccia a questa raffica di oggetti volanti identificabili. Pierluigi Poggi, IW4BLG merita sicuramente di essere citato qui per la sua traduzione italiana del dettagliato manuale sul FunCUBE e il suo software. Tutti possono vedere i dati che il sito FunCUBE-1 pubblica in tempo reale raccogliendoli dai radioamatori che hanno prelevato la Dashboard. Per seguire le orbite e i segnali degli altri cubesat occorre risalire ai Keplerian Elements (two lines elements TLEs) che si possono trovare aggiornati sui siti riferibili alle varie missioni e vengono raccolti da T.S. Kelso sul sito Celestrak a partire dall'identificativo NORAD - North American Aerospace Defence Command, del satellite da tracciare. Bisogna tenere presente che per lanci multipli - da singoli POD inviati in orbita da un vettore o dalla Stazione Spaziale - possono valere gli identificativi NORAD relativi al dispositivo che effettua il lancio (la ISS, per esempio), in attesa che il satellite distaccatosi dal POD si distanzi a sufficienza e riceva un suo identificativo autonomo. Una fonte più ufficiale è Space-Track gestita direttamente dallo Space Command USAF (richiede registrazione gratuita).  Anche l'organizzazione AMSAT globale ha una pagina dove è possibile scaricare i Kepleriani aggiornati. Utilizzando un programma di tracking in genere le informazioni sui TLE vengono aggiornate automaticamente. Un software come SDR-com integra ad esempio una DLL che rende immediato individuare la posizione orbitale di un satellite e sintonizzarne il segnale, addirittura con la compensazione automatica della deriva di frequenza causata dall'effetto Doppler (dettagli su SDR-satellites.com). In giro per Internet ci sono numerosi programmi free o a pagamento (due elenchi vengono curati da AMSAT stessa e da Celestrak). Un progetto molto interessante è l'open source multipiattaforma GPredict di Alexandru Csete OZ9AEC, uno sviluppatore attivissimo nel campo delle applicazioni SDR per chiavette USB. GPredict è molto avanzato ma la sua installazione su piattaforme non Windows può richiedere qualche competenza in più, su MacOS per esempio è disponibile solo attraverso un port e non per l'installazione diretta. Oggi grazie al Web e alle app mobili ci sono tantissime alternative al tracking basato su specifici programmi. Con siti come N2YO potete visualizzare la posizione di migliaia di satelliti, inclusi i cubesat direttamente online e sono sempre più numerose le apple per ambienti iOS e Android. Una volta stabilita la finestra di visibilità di un satellite rimane il problema di tracciarlo via radio. Per chi fosse interessato alla telemetria è quasi sempre necessario avere un sistema di correzione automatica della deriva Doppler, a meno di non disporre di decoder con AFC integrato (FunCUBE Dashboard per esempio ce l'ha).
Infine per i dettagli sui lanci di nuovi satelliti a bordo dei vari vettori oggi operativi si può fare riferimento alla Gunter's Space Page di Gunter Dirk Krebs. Radiopassioni naturalmente cercherà di tenervi sempre il più possibile al corrente e aspetta con ansia le vostre segnalazioni. Chiudiamo per ora con questa fantastica immagine dei cubesat rilasciati dalla Stazione Spaziale.



16 settembre 2012

FunCube Dongle Pro diventa Plus, copertura LF-2GHz e 192 kHz di banda

La messa in liquidazione della società scozzese Elonics, produttrice del chip E4000, un tuner di RF utilizzato per la produzione di stick USB per la ricezione televisiva, sta avendo un forte impatto nella comunità radioamatoriale. Le chiavette USB a basso costo sono al centro di molti importanti progetti di software per applicazioni SDR, ma soprattutto l'E4000 è stato il protagonista del successo della chiavetta FunCube Dongle, un dispositivo progettato dai radioamatori britannici esperti di comunicazioni satellitari per consentire la sperimentazione low cost della ricezione nelle bande VHF-UHF, possibile sui normali ricevitori SDR solo con stadi di conversione verso la banda HF. Il FunCube si chiama così perché il progetto originario puntava alla realizzazione di semplici ricevitori per i satelliti radioamatoriali di classe "cubesat", microsatelliti cubici di 10 centimetri. Pur essendo meno economico delle chiavette televisive, il Dongle ha caratteristiche molto più avanzate, che gli hanno permesso di conquistare una solida base di utenti tra radioamatori e ascoltatori specializzati.
Ora che le scorte di chip E4000 sembrano tuttavia destinate a esaurirsi (ne esisterebbero ancora diverse decine di migliaia ma le vendite sono congelate in attesa dell'esito dell'asta sulla proprietà intellettuale Elonics, che è stata messa all'incanto) i progettisti del Dongle sono stati costretti a elaborare una strategia alternativa. Il frutto del loro lavoro è stato presentato a fine agosto in occasione del Colloquium dell'associazione AMSAT, dove sono state annunciate le caratteristiche e i prezzi del nuovo FunCube Dongle Pro Plus (o Pro+).
Per ragioni di non disclosure agreement ancora non si conosce la marca e il modello di tuner RF che ha preso il posto dell'E4000, ma il chip è sicuramente più potente (tra l'altro l'elettronica funziona a 3,3 volt contro gli 1,5 del Dongle originario), perché consente di coprire anche le frequenze LF della banda amatoriale dei 134 kHz, tutte le bande HF e dei 6 metri fino a una frequenza di 250 MHz. Dopo un gap tra 250 e 400, la copertura riprende per arrivare a ben 2 GHz, o come si dice in gergo "dalla corrente continua alle frequenze della luce". Raddoppia anche la larghezza di banda esplorabile con i software di demodulazione SDR, da 96 a 192 kHz e questa è una novità molto interessante per gli appassionati di FM DX perché offre possibilità molto più estese per la ricezione tra 88 e 108 MHz. Altra novità è costituita da un front end equipaggiato con filtri SAW (surface acoustic wave) per una migliore selettività. Credo di aver capito che ce ne sono undici, inclusi due ad altissima selettività per le bande amatoriali dei 2 metri e i 70 centimetri. Dongle Pro+ passa da un centinaio a 250 componenti discreti e utilizza entrambi i lati di una board a sei strati complessivi.
Pur con tutto questo corredo aggiuntivo, il prezzo resta abbordabile: 156 euro. E' già possibile registrare il proprio interesse sullo shop online accessibile a questo indirizzo. Un filmato con la presentazione completa curata dal capo progetto Howard Long, G6VLB è disponibile sul sito BATC.tv, sezione Film Archive. Selezionare la categoria AMSAT 2012 e confermare cliccando su "select category" e in seguito selezionare lo stream 02-FunCube PRO PLUS, confermando con "select stream". Il filmato in formato Flash può essere anche scaricato a questo indirizzo.

21 maggio 2012

Chiavette SDR, anche per le onde corte con i converter

Continua senza sosta la sperimentazione delle famose chiavette low cost basata su tuner digitali ad alta integrazione normalmente utilizzati per produrre economici "set top box" che abilitano il computer alla ricezione della tv digitale. L'australiano Balint Seeber, autore del software che permette di "dirottare" verso i software SDR il segnale ricevuto dalle chiavette, ha pubblicato su You Tube un video per dimostrare la possibilità di ricevere le onde corte con opportuni "up-" o "trans-verter", un circuito che sposta verso l'alto una frequenza RF ricevuto (in questo caso il transverter è un Kuranishi FC-965DX che aggiunge uno shift di +60 MHz).




Per la sua demo Balint sta utilizzando tra l'altro il software HDSDR, appena rilasciato in versione 2.14: un clone molto, molto interessante della nota piattaforma Winrad (nella fervida attesa della versione 3.0 annunciata dall'autore di HDSDR, Mario Täubel). Dal sito dell'australiano vedo anche i risultati delle prove di ricezione del sistema di localizzazione utilizzato per il traffico aereo civile, l'ADS-B mode S. L'applicazione era live su Web a questo indirizzo e altri dettagli su queste prove - effettuate non con le chiavette economiche ma con la ben più costosa piattaforma USRP di Ettus Research - si possono trovare sul Wiki di Balint o su questa pagina più divulgativa. Ecco un video abbastanza spettacolare di "Aviation Mapper":



L'uso dei transverter in campo SDR si sta diffondendo molto tra gli sperimentatori, anche per quanto concerne il Funcube Dongle, il frontend VHF/UHF su chiavetta sviluppato dai radioamatori britannici interessati alle applicazioni satellitari (dispositivo che guarda caso utilizza il tuner digitale Elonics preferito da molte chiavette low-cost). Funcube copre le frequenze superiori ai 60 MHz, ma con i convertitori c'è la possibilità di usare lo stesso frontend anche per ricevere frequenze HF fino a 30 MHz, con gli stessi buoni risultati. Un transverter può rappresentare una alternativa - forse un po' intricata - all'acquisto di front end separati, che magari permettono di risparmiare qualcosa ma comportano manovre di sostituzione di apparati e sono per certi versi meno divertenti. Due i converter HF adatti al Funcube: il modello disponibile in kit sul sito Web WIMO e la famiglia di convertitori High Sierra Micro, che offrono anche l'opportunità di sintonizzare i 50 MHz della banda amatoriale dei 6 metri (in particolare il modello FCD-1-55-UC).

01 febbraio 2012

Sdrsharp, nuovo applicativo per Funcube



Non si ferma mai la fabbrica globale di applicazioni SDR (software defined radio) che permettono di interfacciare il proprio computer con uno o più dei numerosi front end, commerciali e hobbystici che implementano avanzati algoritmi di trattamento numerico del segnale per sostituire oscillatori, mixer, stadi di rilevazione, filtri e gli altri "blocchi" di una radio tradizionale. Uno dei programmi più recenti si chiama Sdrsharp, altrimenti noto come SDR#, un nome ispirato al linguaggio che il programmatore Youssef Touil dichiara di aver utilizzato, il C#. Sdrsharp è un programma solo Windows e permette di demodulare i segnali ricevuti con frontend Softrock, Funcube Dongle e FifiSDR. Youssef è basato in F
rancia ma da quanto mi pare di capire le sue origini sono marocchine, una bella dimostrazione di multiculturalità delle community della radio definita dal software. Sorgenti e eseguibili si possono scaricare sul nuovo sito Sdrsharp.com che è andato a sostituire il repository originale su Google Code. Youssef lavora sul suo codice dall'estate scorsa.
Altre novità riguardano l'applicativo SDR, Digiradio, basato sul codice originale di Alberto Di Bene (Winrad) e proposto qualche tempo fa da Roberto Borri (I1YRB) e Alberto Perotti. La versione 1.2 è stata rilasciata ieri e viene definita molto più stabile rispetto alle prime release.
Lo stesso Alberto Di Bene, rimasto un po' in disparte dopo aver rilasciato in public domain il codice di Winrad, è tornato al lavoro su un nuovo progetto SDR per il Funcube Dongle, un dispositivo SDR per le frequenze VHF-UHF. Per adesso si conosce solo il nome temporaneo, FunSDR, e Alberto ha diffuso qualche videata:

Verosimilmente le prime versioni di FunSDR saranno disponibili a breve.
Funcube nel frattempo è sempre più popolare tra i DXer e i radioamatori che prediligono le frequenze molto elevate. Questo piccolo frontend per porta USB, dotato di un tuner digitale a larga banda (tanto che per utilizzarlo in genere è opportuno dotarlo di filtro bloccante per il segmento 88-108 MHz, a meno che non sia proprio questo segmento il target da monitorare), viene utilizzato per il monitoraggio delle radiosonde e dei nanosatelliti amatoriali, i "cubesat". Ma c'è anche chi lo raccomanda per applicazioni di radioastronomia non professionale, come dimostra questo whitepaper della British Astronomical Association intitolato "An SDR Radio Telescope"

03 novembre 2011

FunCube, radiosonde e nanosatelliti

Aldo Moroni, IW2DZX, sta sperimentando intensamente il monitoraggio delle radiosonde meteorologiche e dei nanosatelliti amatoriali, entrambi attivi nella banda dei 400 MHz. Finora ha lavorato con comuni scanner a larga banda, ma l'altro giorno ci siamo incontrati per uno scambio che si sta rivelando decisamente fruttuoso per tutte le cose che sto imparando. Da qualche tempo dispongo di un ricevitore USB FunCube Dongle con cui avevo fatto pochissime prove. Ora il ricevitore miniaturizzato si trova nell'attrezzato shack di Aldo e i primi risultati sono notevoli.
Con l'unico accorgimento di un comune filtro notch che attenua le interferenze dalla banda 88-108, il famoso FCD (messo a punto dai radioamatori satellitari britannici proprio per la ricezione SDR dei nano- o "dado"satelliti) si comporta piuttosto bene con i deboli segnali trasmessi dai payload dei palloni meteo stratosferici lanciati ogni giorno da diverse postazioni europee (in Italia da Linate e Pratica di Mare) ma anche con i downlink satellitari. Mi sembra di capire - Aldo sta ancora lavorando alacremente - che i livelli di sensibilità sono più che discreti per un dispositivo tutto sommato poco costoso e così compatto. Trovate qualche schermata molto eloquente su questo documento pdf appena realizzato dallo stesso Aldo.
Il quale Aldo mi ha anche spiegato brevemente che di radiosonde ce ne sono sostanzialmente due, una tipologia analogica-digitale di tipo tradizionale e una nuova generazione con emissioni digitali. Ho cercato di informarmi meglio e ho visto che molte radiosonde operano in classe di emissione F9D - qualche altra in A9D - una sigla equivalente in pratica a una modulazione in frequenza (o ampiezza per la A9D), in modalità mista analogica e digitale (9) e in telemetria (D). Per modelli più recenti vedo invece citate modulazioni come la PSK o la GFSK digitali (quest'ultima è quella utilizzata per il sistema Bluetooth). Qualche dettaglio si trova su questo documento dello European Communications Office, che però è un po' vecchiotto. Molte altre info più aggiornate le trovate sui siti dei costruttori delle radiosonde, come Vaisala, e sui siti nelle mailing list degli appassionati. Punto di riferimento imprescindibile per il monitoraggio di questi voli meteorologici è il sito multilingue Radiosonde.eu e le due mailing list connesse, una internazionale su Yahoo l'altra italiana su Google Groups.
Che cosa fa una radiosonda? Pensate a una scatoletta rettangolare chiusa in un involucro antiurto, alimentata da una batteria attivata ad acqua (le ho scoperte adesso) e attaccata a un pallone gonfiato e spedito verso la stratosfera. La scatola emette un flusso telemetrico che fornisce valori di altitudine, temperatura, pressione, umidità, posizione relativa, posizione assoluta GPS (ove presente), insomma una certa quantità di dati formattati in base ad alcuni protocolli. Il pallone si alza, impiega circa un paio d'ore a raggiungere una quota di 30 km e poi si rompe e precipita al suolo. La frequenza utilizzata, i 403 MHz, è a portata ottica, quindi la sonda comincia a essere ricevibile (a seconda della vostra posizione) quando si solleva oltre una certa quota e può restare visibile a lungo. Aldo è riuscito a ricevere sonde lanciate da Monaco di Baviera. Per decodificare la telemetria si serve del software Sondemonitor, sviluppato dalla benemerita istituzione COAA. Per la ricezione del segnale, oltre a FunCube Dongle Aldo si serve di un clone del demodulatore WinRad, HDSDR.
Per i satelliti radioamatoriali, Aldo si è attrezzato con HDSDR e WRPlus, i software di decodifica telemetrica del radioamatore tedesco Mike Rupprecht, DK3WN e un piccola antenna groundplane realizzata alla buona con qualche colpo di saldatore intorno a un connettore SO-239. Il software HamRadio Deluxe infine fornisce le necessarie informazioni per il tracking dei dadosatelliti nei cieli sopra la postazione moroniana.

18 agosto 2011

FunCube, arrivano i primi cloni e un software Mac

Sebastian Mrozek ha rilasciato oggi un minor upgrade della sua applicazione Mac per il controllo di alcuni modelli di interfacce SDR, introducendo per la prima volta la possibilità di impostare la frequenza del FunCube Dongle, il front end per la ricezione di frequenze VHF/UHF molto diffuso tra i radioamatori satellitari. Una aggiunta mportante al limitato parco applicativo degli utilizzatori di sistemi SDR fedeli alla piattaforma Apple. L'applicazione gratuita può essere prelevata qui e prevede anche una funzione di inversione degli ingressi I/Q per un corretto equilibrio degli ingressi Mac abilitati e la calibrazione della frequenza centrale della finestra di sintonia.
In questi giorni sono apparsi tra l'altro i riferimenti a un prodotto commerciale radioamatoriale che utiliza la stessa componentistica del FunCube, un progetto nato originariamente in Gran Bretagna. Il primo "clone" del FunCube è stato realizzato da un radioamatore polacco, Mateusz Płociński ed è stato chiamato easySDR. Viene commercializzato, a 91 euro spedizione non inclusa. La copertura di frequenza è compresa tra i 64 e i 1700 MHz e la larghezza di banda della sintonia è di 48 kb/s. La disponibilità di queste prime versioni commerciali di un prodotto essenzialmente fatto in casa e venduto attraverso un meccanismo di asta automatica potrebbe contribuire a una diffusione ancora più estesa di queste semplici interfacce che grazie al software SDR trasforma i personal computer in potenti sistemi di ricezione e analisi del segnale. Tanto più che anche il FunCube originale può da oggi essere acquistato senza dover passare da un'asta che almeno nei primi mesi lasciava sempre parecchi potenziali compratori a bocca asciutta. Il marchio inglese Martin Lynch ha infatti inserito nel suo catalogo anche il FunCube Dongle di AMSAT-UK, venduto a un prezzo di 118,8 sterline, spedizione esclusa.

17 marzo 2011

Ecco i dettagli della missione CubeSat UKube-1

Sollecitato da Enrico, disposto a partecipare a una minicordata, ho provato ad acquistare un FunCube Dongle all'asta che su è tenuta ieri sera. L'asta via PayPal è l'unico mezzo per acquistare questo dispositivo che periodicamente mette in palio qualche decina di lotti. In genere questi vanno esauriti nel giro di una manciata di secondi a partire dall'ora ufficiale di inizio della vendita online. Sarà stata la fortuna del principiante ma mi sembra di esserci riuscito, almeno a giudicare dal messaggio di approvazione del pagamento ricevuto da Paypal. Questo piccolo front end USB per applicazioni SDR si basa su un chip per la ricezione televisiva e quello che conta per me è che può essere controllato da una applicazione Mac. Il sito di Alexandru Csete, fisico che lavora in Danimarca (ma di chiare origini non scandinave) ha compilato in ambiente QT una applicazione che imposta la frequenza per il FCDongle. Il resto dovrebbero farlo le applicazioni SDR per Mac e i vari software di "cavetteria" virtuale per questa piattaforma, tipo SoundFlower. Almeno credo.
FunCube Dongle nasce nell'ambito dell'operazione FunCube, progetto radioamatoriale satellitare inserito nel quadro dell'iniziativa UKube-1, a sua volta inquadrata nel più ampio del progetto CubeSat di Caltech, San Luis Obispo e Stanford Space Systems Development Lab (qui c'è anche un forum di discussione e una lista di progetti CubeSat compilata da Amsat).
All'inizio del prossimo anno (Maya permettendo) la missione britannica dovrebbe lanciare nello spazio un payload costituito da diversi nanolaboratori orbitali. Proprio in queste ore la UK Space Agency ha fornito i dettagli sulla missione, annunciando i quattro progetti che sono stati approvati da una lista di una decina di proposte.

UK’s first CubeSat mission starts to take shape

The UK Space Agency has today (17th March 2011) revealed the instruments and experiments that will be launched into orbit onboard the UKube-1 CubeSat in early 2012.

The winning payloads from the UK Space Agency’s payload competition include the first GPS device aimed at measuring plasmaspheric space weather; a camera that will take images of the Earth and test the effect of radiation on space hardware, using a new generation of imaging sensor; an experiment to demonstrate the feasibility of using cosmic radiation to improve the security of communications satellites and to flight test lower cost electronic systems; and a payload made up of 5 experiments that UK students and the public can interact with.
UKube-1 - a nanosatellite that will allow the UK to test new technologies and carry out new space research quickly and efficiently - is an exciting and novel collaboration between the UK Space Agency, industry and academia, and is envisaged as the pilot for a full national CubeSat programme.
As well as providing a fantastic opportunity for innovative UK companies and UK academics to collaborate on a national space project, UKube-1 is also useful for training the next generation of space engineers and will include a tiny radio transmitter for science education, and a materials science experiment from which school students can receive data. The system, funded by volunteer members and friends of AMSAT-UK, is called FUNcube and will be integrated with UKube-1 as part of the programme.
Dr David Williams, Chief Executive of the UK Space Agency, said, “UKube-1 is really starting to take shape. Our payload competition has enabled us to include a wide variety of innovative instruments and experiments that will drive the development of UK space technologies and help to enthuse UK students about science. CubeSat missions offer opportunities for a wide range of people to get involved in space activity, removing barriers and encouraging innovation.”

Astrium ‘Janus’ experiment
Astrium's Janus payload is designed to demonstrate the feasibility of using space-based cosmic radiation to produce true random number generation in satellites for the first time. Random number generation is an essential component of secure communication systems and the Janus payload could pave the way for highly-secure telecommunication satellites. The Janus mission will also act as a technology demonstrator to determine the effects of cosmic radiation on a high performance integrated circuit in the payload - a Xilinx Field Programmable Gate Array (FPGA). The FPGA has the potential to be re-programmed in orbit and therefore could lead to further advancements in the payload's overall functionality.

CMOS Imager Demonstrator
The Open University’s CMOS Imager Demonstrator is based on new sensor technology which is being developed and evaluated for space use. It is designed to perform a variety of imaging tasks and will take images of the Earth and test the effect of radiation on instruments in space.

myPocketQub
UKSEDS myPocketQub is a pocket spacecraft that will carry a stack of different experiments, allowing students and hobbyists to take part in a space mission.
The three core goals of myPocketQub are to allow up to 365 people to try their experiments in space on a pocket spacecraft for a day; help people to develop payloads for pocket spacecraft at home, school or university; and demonstrate an open source pocket spacecraft design.

TOPCAT
TOPCAT, a project from the University of Bath, will be the first GPS device aimed at measuring space weather conditions in the plasmasphere (the areas of space just beyond the earth’s atmosphere). The results from the measurements taken by TOPCAT will allow these conditions to be monitored and reacted to, reducing negative implications for GPS and improving systems such as satellite navigation and telecommunications. TOPCAT is funded by the University of Bath and the Bath Alumni Fund.

Dr Ronan Wall, UKube-1 programme manager and systems engineer at Astrium, said, “With the securing of this major milestone, we can now concentrate on getting these payloads and the spacecraft itself mission-ready. Thanks to the efforts put in by the payload, platform and ground segment teams, UKube-1 will allow scientific discoveries, demonstrate technological innovation and throw open the doors of space experiments to the UK school and university population – all from a cost-effective, 4.5kg satellite”.
The funding partners for UKube-1 are the UK Space Agency, the Science and Technology Facilities Council and the Technology Strategy Board. The spacecraft is being developed through an existing Knowledge Transfer Partnership (KTP) with innovative Scottish space company Clyde Space and the University of Strathclyde. Engineering and programme management support is provided by the UK’s largest space company, EADS Astrium Ltd. The platform development is supported through internal funding from ClydeSpace and STFC sponsorship of the KTP.
As well as the platform and payload elements of the mission, UKube-1 is being generously supported by three Ground Stations. Led by the STFC Rutherford Appleton Laboratory’s Ground Segment, these crucial elements will provide the link to the orbiting spacecraft, as well as full planning of the operations. The supporting ground stations are provided by Dundee and Strathclyde Universities.
Companies providing free support to UKube-1 include Isotron, Xilinx, Invotec and DS SolidWorks Corp.

16 gennaio 2011

SDR in VHF/UHF: alla caccia del miracoloso FUNcube


Tra gli appassionati di Software Defined Radio attivi nello spettro delle frequenze VHF/UHF e satellitari, si sta diffondendo una autentica frenesia nei confronti di un front end di ricezione dalle caratteristiche davvero notevoli, costruito intorno a un microchip "RF tuner" dalle specifiche miracolose. Nato come esperimento svolto nel quadro del progetto FUNcube, un microsatellite per uso radioamatoriale della famiglia CUBEsat, questo ricevitore - chiamato FUNcube Dongle - sta diventando addirittura leggendario. Di lui non si conoscono gli schemi e la reperibilità è legata alla periodica messa all'asta di kit venduti su Internet con un sistema automatico in un numero di pezzi molto limitato. L'ultima asta del FUNcube Dongle svoltasi pochi giorni fa, si è esaurita letteralmente nel giro di 20 secondi!


Leggendo tra le righe del forum sul sito Web ufficiale di questa miracolosa chiavetta, capace di ricevere le frequenze tra 64 e 1700 MHz (!), il radioamatore bresciano Giovanni Pilotti IK2ZNE si è accorto che il progetto "senza schemi" utilizza un chip derivato della Elonics rivolto guarda caso all'industria dei ricevitori e player digitali a standard DAB/DMB, il tuner RF E4000 (sul sito trovate anche una serie di white paper meritevoli). Elonics è un produttore fabless basato in Scozia e con strutture produttive nel Far East. Il suo E4000, il cervello in radiofrequenza del FUNcube Dongle, risulta essere quanto mai interessante per chi insegue l'obiettivo dei ricevitori universali multistandard. Progettato per costruire apparati di ricezione e demodulazione dalla FM fino al GPS, il tuner Elonics può essere programmato per sintonizzarsi appunto tra i 64 (o anche meno) e i 1.700 MHz, assicurando quindi una fonte di media frequenza I/Q per alimentare i più svariati demodulatori software:

The E4000 is a highly integrated multi-band RF tuner IC implemented in CMOS, ideal for digital TV and radio broadcast receiver solutions. The digitally programmable multi-band tuner architecture allows the user to re-configure the RF front end for different broadcast standards.

DVB-T (174-240MHz, 470-854MHz)
ISDB-T (470 – 862MHz)
DVB-H (470 – 854MHz, 1672-1678MHz)
CMMB (470 – 862MHz)
D-TMB (470 – 862MHz)
T-DMB (174 – 240MHz, 1452 – 1492MHz)
DAB (174 – 240MHz, 1452 – 1492MHz)
MediaFLO (470-862, 1452-1492MHz)
GPS L1 band (1575MHz)
FM radio (64 – 108MHz)

It is designed to interface directly to a digital demodulator, and contains a fully integrated LNA, programmable RF filter, and RF mixers providing superior real world performance.
At the heart of the E4000 is Elonics innovative DigitalTune™ architecture, which allows the user to adjust the performance of the tuner for optimum linearity or noise figure according to the signal conditions. It enables manufacturers to significantly improve reception quality, whilst supporting multiple broadcast standards.
The E4000 contains a single input LNA with RF filter, whose centre frequency can be programmed over the complete frequency range from 64MHz to 1700MHz. This greatly simplifies antenna management especially for applications that require support for more than one broadcast standard.
Davvero complimenti ai progettisti del FUNcube Dongle per aver individuato questo componente e averlo inserito con successo in un progetto amatoriale funzionante. Non riesco neppure a immaginare le possibilità che si aprirebbero per l'FM DXer equipaggiando un piccolo computer portatile con questa chiavetta e un demodulatore SDR come WRPlus.