WSPR e QRSS, il Raspberry PI diventa un radiofaro programmabile

Il Raspberry PI programmato come generatore di radiofrequenza viene utilizzato ormai per diverse applicazioni radioamatoriali. Ispirandosi ai progetti dell'olandese Guido Ten Dolle PE1NNZ relativi ai radiofari amatoriali a bassissima potenza della rete WSPR (un sistema digitale di machine-to-machine communication molto usato per studiare la propagazione e stabilire record di trasmissione a lunga distanza) il radioamatore italiano Mauro Bernardetto, IK1QVW, ha adattato il codice che trasforma un "PI" in un oscillatore fino a 250 MHz, per pilotare col Raspberry un radiofaro per la banda dei 30 metri. In questo caso invece del sistema WSPR la modulazione è in telegrafia lenta (QRSS), con una semplice rampa e l'identificativo in FSK.

Sul gruppo di discussione dei "Knightsqrss", Mauro descrive il codice C messo a disposizione dei colleghi come un divisore frazionario che genera la frequenza desiderata (o una approssimazione del suo valore) sull'uscita GPIO del Raspberry. Lo "stadio finale" è un semplice buffer MC74AC540 con quattro porte collegate in parallelo, direttamente connesso all'antenna, un dipolo per 30 metri, per mezzo di un condensatore da 10 nF. Mauro avverte che il setup è lungi dall'essere ottimale, ma funziona. Mancano l'adattamento di impendenza e soprattutto un filtro passabasso che "addolcirebbe" le ripide pareti del segnale a scalini generato dal Raspberry. Come si può vedere dall'immagine generata dal radiofaro di Mauro, che trasmette da Albenga, la purezza spettrale non è perfetta, ma Raspberry si rivela perfettamente adatto allo scopo. La potenza con il buffer è di 100 milliwatt, ma in teoria ci si può accontentare dell'uscita dal GPIO a 10 milliwatt, un livello che incredibilmente permette al sistema WSPR di arrivare a distanze transoceaniche.

Il codice per il momento mi sembra disponibile solo attraverso la lista Knightsqrss, mentre i sorgenti di Guido PE1NNZ sono su Github (a sua volta Guido ha modificato il progetto WsprryPI di Dan Ankers MD1CLV). Mauro invita però a scrivere per informazioni all'indirizzo che trovate sulla sua pagina dedicati ai "modi lenti", dove è conservata anche una sua dettagliata presentazione.

Arduino e varianti: come ti controllo il radiofaro

Mi sembra davvero degno di nota l'esperimento di Paul Darlington M0XPD sull'impiego di nanocomputer openhardware come Arduino (utilizzato qui in una sua variante) per il controllo di un circuito di sintesi di frequenza (DDS)  a sua volta destinato alla trasmissione di segnali radio a bassa potenza, per applicazioni radioamatoriali come lo studio della propagazione. Da qualche anno il fenomeno dei radiofari da pochi milliWatt, utilizzati con varianti del codice Morse a banda strettissima (e quindi in grado di percorrere enormi distanze grazie al rapporto segnale rumore molto favorevole), è diventato un grande laboratorio di sperimentazione per molti radioamatori in tutto il mondo. Considerando che un radiofaro è sostanzialmente un semplice circuito di oscillazione, il problema dello sperimentatore consiste nel modulare la forma d'onda generata attraverso una codifica come il Morse. Questo lavoro lo può ovviamente svolgere un personal computer, ma per rendere i radiofari costruiti molto più autonomi e facili da alimentare (anche con energia solare volendo), presto l'interesse dei costruttori si è focalizzata sui microcontrollori e da qui su controllori programmabili come Arduino, che offrono l'enorme vantaggio di poter applicare linguaggi di alto livello e codifiche assai più evolute. 

Il progetto di Paul, presentato qui sul suo blog, sfrutta come circuito oscillatore un "sintetizzatore diretto" basato sul chip Analog Devices AD9850, che viene commercializzato a prezzi estremamente convenienti su eBay (da cui il nome "eBay DDS": qui c'è un pdf che ne spiega il funzionamento).  Il controllo non è affidato a un vero e proprio Arduino, ma ad una variante autocostruita (addirittura con un circuito stampato personale) che Paul chiama Wotduino, il quale discende a sua volta dalla versione semplificata di Arduino chiamata Nanino, di Johan von Konow. L'impiego di Arduino per il pilotaggio di un radiofaro per bande radioamatoriali è stato ispirato a Paul da un altro radioamatore, Ron Rollinson NR8O, ma a dire il vero la magica schedina di Massimo Banzi era stata utilizzata in abbinamento con un circuito DDS-60, anche un paio di anni fa, da Ross Keatinge KT1F e sicuramente da altri.

Per farla breve, il progetto di Darlington si trova a questo indirizzo e se non vi dovesse bastare il buon Paul ha realizzato anche un progetto simile basandosi però sul nanocomputer RaspberryPI. Un autentico maker!

Radiofari amatoriali a bassissima potenza, un altro kit multimodalità

Dopo il kit per il beacon "open source/hardware" di cui scrivevo l'altro giorno, arriva la risposta di Hans Summers, il radioamatore britannico che è stato un assoluto pioniere dei radiofari a bassissima potenza in bande amatoriali che sfidano ogni record di distanza e permettono di sperimentare in modo spinto le condizioni ionosferiche. Nel giro di un paio di settimane lo shop online di Hans - già ricco di kit a basso costo per la realizzazione di radiofari indipendenti dal controllo del personal computer - offrirà una nuova versione molto più evoluta e in grado di supportare diverse modalità di modulazione e identificazione. Per accedere allo shop di Hans dovete cliccare a questo indirizzo, mentre qui trovate un pdf con la descrizione preliminare del nuovo kit (non ancora in vendita, ricordiamolo: lo sarà verso la metà del mese). Il prezzo stimato sarà tra i 25 e i 30 euro. Il circuito utilizza un microcontroller Atmega168 e supporta le seguenti modalità:

• QRSS mode (normale on/off keyed slow CW)

• FSK/CW mode (frequency shift keyed slow CW)

• DFCW mode (dual frequency CW)

• WSPR mode (Weak Signal Propagation Reporter)

• Slow-Hellschreiber (frequency shifted slow Hellschreiber)

• Hellshreiber (full-speed standard Hellschreiber/half-speed Hellshreiber)

• CW (normale CW)

• Codifiche FSK personalizzabili

OpenBeacon, il radiofaro amatoriale in Creative Commons

Mentre dagli Stati Uniti arriva la notizia del prossimo ritorno sul mercato del marchio Heathkit, storico protagonista del mondo dell'autocostruzione radioamatoriale (non sarà prima dell'estate), un altro "circuit maker" americano, Jason Milldrun NT7S, ha appena sfornato un interessante progetto: OpenBeacon. Si tratta di un piccolo circuito per la trasmissione di segnali-faro a bassissima potenza nella banda amatoriale dei 30 metri e Milldrun lo ha concepito come progetto interamente openhardware e open source. Lo schema elettronico, rilasciato in Creative Commons, è liberamente disponibile ma chi vuole può acquistare per 40 dollari un kit con tutti i componenti necessari e una schedina su cui saldarli. Interessante la parte software: OpenBeacon può gestire le principali modalità di trasmissione per questo tipo di radiofari sperimentali (utilizzati per sfidare i record di distanza con potenze molto basse e per studi propagativi, ovviamente da parte di radioamatori autorizzati) e la gestione avviene attraverso la porta USB dei computer, con client software per Win, Linux e Mac. OpenBeacon può operare in CW, QRSS, DFCW, Sequential Multi-tone Hellschreiber, Glyphcode, WSPR (sperimentale).