Frambuesas susurrantes

El título refiere, claro, al juego de palabras con los nombres en inglés de la placa Raspberri Pi (Frambuesa) y la utilización del modo WSPR (Whisper, susurro en inglés). Aclarados los aspectos linguísticos y el hecho que el blog sigue siendo despues de todo técnico es bueno contar un poco una serie de posibilidades fantásticas de esa combinación. La placa Raspberry Pi es una maravilla que contiene un computador con buenas posibilidades de ser utilizada en muchos fines de experimentación, incluida la experimentación de radio, a un costo asombrosamente bajo. Mucho se ha escrito sobre ella, sus orígenes y centenares de posibles usos para repetirlos aqui. Tampoco es el momento de repetir el extenso campo de experimentación que trajeron a la radio los modos digitales de bajo nivel de señal inventados por Joe Taylor (K1JT). Lo que es fascinante es la combinación de ambos. En mi vieja casa digital (lu7hz.blogspot.com) compartí muchos artículos sobre ambas plataformas e incluso una sobre los primeros esfuerzos de generar WSPR a partir de una Raspberry Pi (aqui). El trabajo, para sorpresa de nadie, es el resultado del talento de un equipo internacional que ha venido trabajando los últimos años para explorar y perfeccionar un concepto. Si bien los detalles pueden conseguirse en los enlaces provistos no viene mal repasar los fundamentos. La placa Raspberry implementa varios de su periféricos con un chip denominado Periféricos ARM (BCM2835) el cual entre muchas de sus funciones implementa un modulador por ancho de pulsos, el cual puede ser programado para generar señales de cualquier frecuencia en el rango de HF-VHF cercano; esto puede ser aplicado directamente en radio para usar la placa Raspberry Pi como un generador de señales pudiendo implementar diferentes modos de modulación, en particular los modos digitales donde la información de amplitud sea constante. Los esfuerzos iniciales fueron realizados por  Oliver Mattos y Oskar Weigl quienes implementaron PiFM como prueba de concepto de explotar el DPLL en las Raspberry Pi implementando  un transmisor de FM capaz de operar en el rango 0-250 MHz.  

Posteriormente Dan (MD1CLV) agregó un algoritmo de codificación de WSPR originalmente ideado por F8CHK resultando en el programa WsprryPi que es un beacon para las bandas de LF y HF. Guido (PE1NNZ) extendió el concepto utilizando un esquema de modulación PWM basado en el DMA reusando un divisor fraccional presente en la implementación original de PiFM, permitiendo extender el funcionamiento a las bandas altas de HF y VHF. Finalmente James Peroulas simplificó enormemente la sincronización de tiempo utilizando un servidor NTP para corregir el ruido de fase y jitter producido por el clock del Raspberry Pi (ver aqui detalles). El desarrollo en WsppryPi sigue al presente siendo un proyecto muy activo en el repositorio GitHub desde el cual se puede bajar la versión mas reciente. La señal se extrae de uno de los puertos digitales de la Raspberry Pi (usualmente GPIO4). Ahora bien, esa señal tiene algunos inconvenientes, por un lado es debil, no puede exceder los 100 mW y es mucho mas realista considerar que no excederá los 10 mW (10 dBm). Por otro lado el puerto es muy sensible, basta una descarga estática (facilmente presente en una antena), demasiada corriente extraida (por un cortocircuito, por ejemplo) para dañarlo en forma permanente. Finalmente, la señal es una onda rectangular, muy rica en armónicos y espureas.

La onda rectangular se puede resolver con un filtrado pasabajos razonable, al menos preliminarmente. Pero sigue siendo necesario obtener algo de aislación. Zoltán Dóczi (HA7DCD) diseñó una placa que es comercializada por TAPR a costo muy modesto denominada QRPi que no solo incluye extensivo filtrado sino también aislación y algo de ganancia con lo que pueden extraerse 100 mW en operación continua (20 dBm). La instalación de hardware y software es realmente simple, solo hay que seguir las instrucciones en el sitio GitHub para facilmente bajar los paquetes de software, configurarlos y ejecutarlos. Hay que leer con detenimiento la documentación del software para estar seguro que aplica a la placa que tengamos y a la versión del software. Una vez en el aire luce como cualquier emisión de WSPR.

Lo curioso del caso es que con la misma configuración pueden implementarse otros proyectos, tales como un beacon de CW (PiCW) y  SSTV (PySSTV). Con modificaciones mínimas también se puede utilizar en otros modos y con el agregado de una placa RTL-SDR construir un transceiver completo multimodo a partir de la combinación de la placa RaspberryPi para generar la señal con el dongle para recibirla con el programa QTCSDR. Las oportunidades de experimentación son infinitas, la diversión también.