It's raining elephants – VA2GKA

Si les signaux de puissances voient le jour lors de derniers montages, les petits projets QRPp ne sont pas en reste. Je viens de terminer l’adaptation de mon beacon WSPR autonome pour la bande des 30m. Fondamentalement, rien de bien différent, juste quelques ajustements et calibrations.

Ajustement également au niveau du code, car le quartz du microcontrôleur (arduino) n’est pas parfait, et dans mon cas, il avance un peu plus vite que prévu ce qui fait qu’au bout d’un certain temps, mon émission est en avance et n’est plus prise en compte par les décodeurs des autres radioamateurs. J’applique donc un facteur de correction aux délais calculés.

Vue sur le prototype 3D du beacon WSPR 30m (autre photo ici)

Le potar en haut sert à ajuster le niveau de puissance de sortie et celui du bas sert à ajuster la largeur / bande passante de l’émission. D’ailleurs, lorsqu’on l’élargit, le graphique dessiné au waterfall devient plus découpé et plus propre, mais K1JT a optimisé tout ceci au plus juste :)

Dans une version intermédiaire, j’avais inclus un régulateur de température pour maintenir le quartz à 40°, mais il n’a pas apporté la stabilité souhaitée, bien au contraire… Très basic, il n’utilisait qu’un seul transistor (3904), une thermistance et quelques résistances. Cependant, c’est un point que je compte devoir revoir prochainement car cette régulation me plaît bien.

A part cela, la diode électroluminescente à été remplacée par une diode varicap CMS, à peine visible sur cette photo tant elle est petite. En fait, elle est à moité coulée dans un pad d’étain :) Si vous la trouvez, vous gagnez un bon point ! ^^

S’il y a des amateurs qui souhaitent le schéma ou le nouveau code, laissez moi un commentaire ci-dessous.

Dernièrement, je m’étais amusé avec des montages 3D. C’est bien, simple et rigolo, mais j’ai vite compris le revers de la médaille. Loin du plan de masse, avec des fils qui font des détours dans tous les sens, je me suis vite retrouvé avec des inductances parasites et des signaux indésirables, avec pour conséquence une petite dérive hasardeuse de mon oscillateur (toute relative puisqu’elle n’excédait pas +/- 8Hz).

Donc on enlève tout et on recommence, cette fois-ci à plat ! Et ça donne ceci :

L’oscillateur, l’étage de sortie et le filtre qui arrive sur une dummy load (autre image ici)

A noter qu’entre temps, le montage à bien évolué. L’oscillateur de type Colpitt s’est vu doté d’un étage de sortie basé sur un PNP 3906. Pour une grande partie des MEPT, l’étage de sortie est constitué d’un MOSTFET comme un BS170 ou un 2N7000. C’est tout à fait adapté (haute impédance d’entrée et faible en sortie), mais je voulais juste tenter quelque chose de différent. Un PNP monté en émetteur commun devrait pouvoir faire le même travail, et un 3906 peut monter jusqu’à 200mA, ce qui est largement suffisant pour les 250mW de sortie que je visais.

La modulation FSK est faite avec une diode électroluminescente, très bonne idée que j’avais repérée il y a quelque temps sur le site de Hans (G0UPL). Un petit microcontrôleur devrait piloter tout ceci bientôt.

Voilà le schéma pour les curieux :

Schéma de la partie centrale de mon petit MEPT

 J’ai ensuite modifié le zinzin pour pouvoir en faire un WSPR autonome. L’astuce n’est pas bien compliquée, il faut juste balancer une séquence de 162 symboles sur deux minutes environ (pour le détail du protocole, voir la doc. de K1JT). Il n’y a que 4 états avec WSPR et 2 bits suffisent donc. Une échelle de résistance 2R-R fonctionne donc à merveille pour un simple petit DAC. Côté réalisation, voici ce que cela donne :

 La dernière version de la platine, avec les 2 boutons à l’arrière pour piloter les deux états FSK.

Ça marche au poil pour la modulation 2 bits, mais il faudra attendre une autre version pour arriver sur les logs de WSPRnet car mon cristal est axé sur 7MHz et non sur 7.038. Qu’à cela ne tienne, j’ai du 10.140MHz, j’irais donc prochainement sur la bande des 30m :)

Coté qualité du signal, pas de surprise à l’oscillo (normal vu le filtre 7 pôles).

Peu informatif par rapport à un analyseur spectral, mais permet néanmoins de voir que les tension de sorties sont correctes

La stabilité me chagrine un peu par contre. Il est stable à +/-1 Hz, ce qui est déjà pas mal, mais limite pour du WSPR ou comme osc. de référence pour des fréquences plus hautes. Je vais encore regarder du côté du découplage du 1er transistor (3904) car ce n’est pas impossible que ces mini-fluctuations proviennent de charges parasites. Voici une capture d’écran du grabber :

Grabbeur QRSS axé sur la fréquence du MEPT

Un de ces prochains week-end, VA2LTF devrait donc arriver sur le 40m. Allumer vos grabber QRSS :p

Jeu des différences : L’OM attentif aura remarqué une erreur flagrante sur les photos (par rapport au schéma). Cette erreur n’a cependant pas d’influence sur le bon fonctionnement du MEPT. Le premier qui la reporte aura droit à 1 bon point :)

J’ai rédigé un article détaillant la mise en place d’un grabber QRSS (analyseur spectral pour des émissions en morse à basse vitesse) et permettant le partage des captures d’écrans sur Internet.

L’article est consultable ici : Mettre en place un grabber QRSS

Les kit de beacons QRSS se vendant actuellement comme des petits pains, il est intéressant d’observer ces MEPT lancés un peu partout à travers le monde. Par ailleurs, la création d’un grabber QRSS ne demande pas de matériel particulier (un récepteur et un ordinateur) et il serait dommage de passer à coté.

Dans cet article, je met aussi l’accent sur les récepteurs SDR IQ qui offrent une alternative intéressante et peu chère aux récepteurs plus conventionnels.

Mon grabber QRSS est quant-à lui consultable ici : QRSS grabber

Exemple de grabber QRSS recevant des émissions

Aujourd’hui, j’ai pu faire une petite observation sur l’ouverture et la fermeture de la bande des 30m, en direction de l’Espagne.

Les MEPT (beacon FSKCW QRSS pour ce cas) des deux amateurs EA1RJ et EA4FUK étaient clairment visibles sur mon grabber QRSS mais ils sont apparus et disparus avec un légé décalage temporel.

Bien qu’ils habient le même pays, les deux auteurs des signaux QRSS n’habitent pas la même ville. EA1FUK habite à Madrid et son signal est arrivé en premier, et ce même signal a également disparu en premier. EA1RJ habite lui à Valladolid, ville située à une distance de 162 Km à vol d’oiseau. Par ailleurs, on peu situer la ville de Valladolid à environ 80 Km à l’ouest de Madrid.

Cette petite distance suffit-elle à expliquer ce décalage d’apparition/disparition ? Je ne vais pas écrire un bookin mais en tout cas, ça me parait très logique. Par ailleurs, EA4FUK à fait une petit recherche et à noté que les heures de levé de soleil pour Madrid et Valladolid étaient respectivement de 8h01 et 8h08. Ceci correspond précisément aux observations des signaux sur le grabber QRSS (zoom possible sur l’image ci-dessous).

Je garde à l’esprit que ces observations portent uniquement sur une liaison courte distance, mais j’en retiens qu’en ce moment, si je veux contacter nos amis Espagnol sur la bande des 30m, j’ai intérêt à essayer lorsque le soleil est levé :)

Ouverture de la bande des 30m vers l’Espagne, vue au travers de deux beacon QRSS

Note : Pour mes lecteurs curieux, il y a des sujets de discussions très intéressants qui passent sur la mailing-list “Knightsqrss” (en anglais). Avis aux amateurs !

PS : Je retente l’expérience demain, on verra…

Vue sur 10h pour le segment QRSS + WSPR (10.139 950 à 10.140 200 Hz)

Le signal QRSS de G6AVK d’une puissance de 480µW à bien été reçu sur mon grabber, à 514Km de distance. Expérimentation réalisée sur la bande des 40m avec son MEPT.

Bien sur, ce n’est pas un QSO et encore moins une liaison régulière… mais c’est rigolo de voir jusqu’où on peu pousser le bouchon :)

C’est toujours amusant de constater que des mini-puissances sont suffisantes pour établir des contacts un peu partout dans le monde. Bien entendu, lorsque les conditions de propagation sont favorables, ces liaisons deviennent tout de suite plus impressionnantes.

Pour mon dernier test, je ne disposais que d’une faible propagation qui me permettait de couvrir l’Europe sur la bande des 30m, et j’ai encore une fois noté qu’une augmentation de puissance (en restant QRP) ne permettait pas d’aller vraiment plus loin. J’ai commencé avec une émission de 2 watts (sans atténuateur) pour la réduire progressivement jusqu’à 20 milliwatts.

Le système utilisé est toujours WSPR, protocole impressionnant que l’on ne présente plus. Ci-dessous, ma petite installation avec le G3020 calibré à 1 watt en sortie à l’aide de l’oscillo et un atténuateur par palier (step attenuator) collé juste derrière.

Ma petite installation provisoire pour ce test

Voici le log des réceptions de mes émissions avec les localisations et les puissances d’émission. Tout en haut, les dernières émissions avec les puissances les plus faibles.

Certains radioamateurs, dont F5MUX (blog ici), arrivent à faire beaucoup mieux en atteignant 0 dBm (1 milliwatt). Des records sont même établis avec des puissances comptées en microwatt. Mais les records traduisent en grande partie des conditions particulières… Pour ma part, je précise que je n’ai laissé tourner mon système qu’un peu plus d’une heure seulement. Aussi, avec plus de patience, j’aurais certainement pu faire mieux.

Par ailleurs, ma situation géographique et mon petit bout de fil (un vrai dipôle tout de même :) ne sont pas vraiment comparables aux antennes de Laurent (cité ci dessus).

Pour terminer, voici comment se traduit F4GKA en WSPR :)

Traduction spectrale de “F4GKA JN39 27″

J’annonce la couleur pour une fois :) Ce week-end, je tenterais d’amadouer ce mode numérique initialement conçu pour l’EME ou la tropo.

Plusieurs logiciels existent pour réaliser des QSO sur les bandes HF par propagation ionosphérique avec JT65. Le principal et certainement le plus utilisé est celui de l’auteur du protocole, K1JT. Depuis, beaucoup de contributeurs sont venu enrichir le projet et le système est maintenant bien mature. Le programme se nomme WSJT. La page web du logiciel est consultable ici et une page wiki résume bien l’essentiel.

Pour les fréquences à utiliser, une page dédiée du site HFlink résume bien l’information pour les bandes HF. Pour ma part, je calerais mon transceiver IQ sur 10.139 MHz. Selon les conditions, j’airais peut-être me déplacer sur la bande des 20m (fréquence RX à 14.076 MHz)

Voici une capture d’écran du logiciel en action :

WSJT version 7, utilisé ici en mode QSO WSPR (protocole similaire à WSPR mais orienté échange). Le segment est celui de WSPR et je n’ai décodé ici que les beacons WSPR pour m’assurer du bon fonctionnement du système et me familiariser avec le logiciel.

La version 7 de WSJT comprend un module pour faire des échanges basés sur le protocole WSPR. WSPR est de loin le protocole le plus robuste que je connaisse. Certe il est très lent (2 minutes pour l’indicatif, le locator court et la puissance en dB) mais il est facile de faire le tour du monde avec quelques centaines de milliwatts. Je ferais également un petit test. Note: La dernière version 9 de WSJT ne comprend pas le module WSPR QSO.

Comme alternative pour faire du JT65 sur les bandes HF, il existe le logiciel JT65-HF. La page principale est consultable ici. Les auteurs indiquent qu’ils se sont basé en grande partie sur WSJT. Je n’en dirais pas plus car je n’ai pas encore eu l’occasion de tester ces deux logiciels en condition. Voici une capture d’écran réalisée en utilisant conjointement WebSDR comme source de réception :

Le logiciel JT65-HF et quelques réceptions décodées

J’ai noté à plusieurs reprises la présence de français. Je ne suis pas chauvin, mais cela me fait plaisir de voir que des amateurs du pays s’intéressent au modes numériques (hors PSK). Certes sur 20 ou 30m, ce ne sont pas eux que je risque de bien recevoir, mais je n’ai pas l’impression qu’ils soient légion non plus.

Dans la catégorie des reports automatiques et clusters, JT65 est référencé et sur HamSpot ou PSKreporter (entre autres). L’analyse des spots montre une activité non négligeable et surtout pratiquée sur la bande des 20m (ah encore elle… :)

En HF, l’utilisation de ces programmes  étant suggéré à basse puissance (QRP / QRPp / VLP), je termine par un site français dédié à ce type d’activités : QRP FR, Faire plus avec mois.

Quant-à moi, j’espère vous retrouver sur le 20 ou 30m avec JT65.

La suite logique de mes expérimentations QRSS à été de poursuivre sur un test du mode Feld-Hell (texte lisible visuellement et sans décodage sur un analyseur spectral). Dans la foulée, j’ai donc procédé à quelques émissions en utilisant le logiciel Spectrum Lab (Note : Comme à mon habitude, je blogue toujours avec 1 à 2 semaines de retard…).

Tout comme les précédentes, ces émissions ont étés réalisées avec une puissance d’émission de 200mW sur la bande des 30m (juste au dessus de 10.140 000 MHz). Spectrum Lab intégrant trois méthodes de génération de contenu, j’ai testé Chirped Hell et sequential MT-Hell (MFSK).

Visualisation de mon émission avec mon indicatif arrivé aux Pays-Bas (autres captures chez : G4CWX et I2NDT)

La première méthode citée ne permet pas de définir la bande passante utilisée par le signal. Aussi, il faut faire des tests pour trouver la bonne vitesse correspondant à l’affichage le plus courant des grabbers QRSS en ligne. Sur l’image ci-dessus, le texte est un peu étiré et il faudrait que je transmette plus lentement pour compenser.

L’autre mode permet de définir la bande passante (hauteur du texte). Je l’ai fixé à 15Hz.

Le même point de réception chez PA1SDB avec une autre méthode de génération (autres captures chez : ON5EX et VE1VDM)

Mon indicatif est cette fois-ci bien lisible et il arrive bien en Europe et de l’autre coté de l’atlantique.

Une autre modeste expérimentation concluante ! Ça marche bien, donc j’enchaîne :)

Update : Deux petits liens en plus sur le sujet pour ceux qui voudraient en savoir plus sur les Hellschreiber :

• F1ULT
  
• ZL1BPU

Petit retour en arrière et petit complément d’information quant-à l’un de mes derniers billets nommé “Grabber QRSS en ligne“, en commençant par quelques explications pour les non-amateurs :

Le QRSS est une technique consistant à envoyer des signaux à très basse vitesse. Le terme QRSS est empreint de QRS (code Q) qui signifie “Transmettez plus lentement”. Par extension, ceci signifie une transmission très lente, voir extrêmement lente. Le but de l’opération est de faciliter la détection du signal lorsque celui-ci est très faible (proche du bruit atmosphérique). En effet, en réduisant la vitesse de transmission, on laisse plus de temps au récepteur pour collecter des informations et on améliore ainsi le rapport signal/bruit.

Ainsi, on peut ainsi gagner facilement 20dB pour un message émis très lentement.

Sans taper dans la théorie de l’information de Shannon, on peut comprendre intuitivement le phénomène en observant le principe de la transformé de Fourrier utilisé par nos décodeurs informatiques. Une excellente page sur le sujet à été réalisée par ON7YD : Extreme narrow bandwidth techniques.

Virer donc votre ampli, émettez à la plus faible puissance possible, rajouter encore le plus gros atténuateur dont vous disposer et pour pourrez vous amuser à faire le tour du monde en QRSS ! :)

Certains records sont bluffants ! Si l’on utilise le rapport distance sur puissance, certains dépassent la dizaine de millions de km par watt…

La contrepartie c’est qu’il faut être patient et que les amateurs de QRSS ne sont pas légion. Ceci dit, il existe sur le net des grabbers qui permettent à l’expérimentateur qui émet de savoir en temps réel si son signal arrive à l’autre bout du monde. Les grabbers QRSS se présentent sous la forme d’une page Web qui se met à jour automatique toutes les 5 minutes par exemple. Il existe aussi des sites qui recoupent plusieurs grabbers et en font des planches contacts pour différentes positions géographiques (exemple avec la page de i2NDT’s QRSS Knights – Grabber Compendium). Certes ça ne vaut pas le report d’un copain à l’autre bout du monde, mais c’est un outil précieux pour les expérimentateurs.

Pour ma part, je viens juste me mettre en place mon grabber pour la bande des 30m. J’utilise mon récepteur SoftRock RX v9 (récepteur SDR IQ) avec une antenne dipôle à 5 mètres du sol. La plage de réception est comprise entre 10.140 000 et 10.140 200 MHz.

Vous pouvez tester et regarder les petits signaux qui transitent (peut-être) à coté de chez moi. Ça se passe sur cette page : QRSS Grabber (également accessible par le menu QRSS). Vous trouverez également sur ces pages toutes les configurations techniques du système. Si vous souhaitez également partager vos antennes, n’hésitez pas à me solliciter pour des infos ou pour les config’s de Spectrum Lab.

Pour accéder au grabber temps réel, cliquez sur l’image