En ese artículo referí al pasar sobre el proyecto ADX de Barb (WB2CBA), que es una variante diferente pero en el mismo sentido. Es decir, un transceiver de modos digitales usando una estrategia similar a la utilizada por el transceptor QDX de QRPLabs creado por Hans Summers (G0UPL). La principal similitud consiste en la generación de la señal PSK de FT8 (y otros modos digitales) no por el mecanismo convencional de SDR sino por la combinación de conteo con síntesis de frecuencia. El receptor de QDX es un supeheterodino compacto mientras que Barb utiliza un chip CD2003GP (chip receptor de AM/FM de bajo costo) el cual permite implementar un receptor de conversión directa. Se puede generar FT8 de muchas formas, con un transceptor convencional de SSB, con un transceptor simple de DSB (D4D de CRKits), por técnicas de SDR (uSDX) y por síntesis directa (QDX, ADX, entro otros).
La estrategia de Barb es minimalista, el transceptor es tan de propósito específico que ni siquiera tiene otra forma de visualizar su funcionamiento que no sea con tres leds y como todo control tiene tres pulsadores que permiten seleccionar banda y modo; asignándole una frecuencia fija a cada uno de los modos FT8, FT4, JS8 y WSPR. El resultado es un transceptor super sencillo pero aún así muy potente, en un video demostración en YouTube Barb trabaja antípodas (circuito W-VK) en 20 metros desde su auto con uno de ellos. En su versión actual la implementación carece de cualquier otra facilidad (CAT, otros modos, etc) aunque Barb admite que podría incluirlos en versiones futuras del software.
Es un proyecto tan simple que entusiasma hacerlo, tanto la documentación de armado, como los circuitos y el firmware están disponibles. De hecho, en una revisión rápida pude verificar que los componentes, con excepción de la placa, los tengo o puedo conseguirlos con cierta facilidad localmente. La placa, para la cual están disponible los archivos Gerber para reproducirla, puede ser enviada a cualquier fabricante con esa información. Y por cuestiones de costo ese fabricante suele ser de China (por ejemplo JLCPCB). No obstante, y exceptuando que se quiera pagar USD $65.- de flete por 5 placas de USD $1 cada una hay que esperar bastante para que lleguen, en el entorno de 60-70 dias usualmente (muchos de los cuales se consumen en la aduana y correo locales, misterios de la logística global).
Asi que mi primer impulso fue construir el proyecto pero sobre una placa experimental de propósito general, soldando "cablecitos" a la vieja usanza. La ventaja es que al no tener ni visor LCD16X2, ni encoder rotativo la cantidad de lineas necesarias es muy pequeña, por lo que es relativamente facil de armar.
Mientras consideraba entrarle de esa forma me di cuenta que para poder usar directamente el transceiver Pixino en realidad necesitaba hacerle una sola modificación; re-localizar el pin de la placa Arduino Nano donde se conecta el encoder rotativo, pues es a esos pines los que el ADX usa para ingresar y procesar el audio. Por lo que decidí ordenar las placas y mientras llegan dar los primeros pasos con el firmware usando Pixino. Y alli fue.
Es interesante entender como funciona el transceiver. En receptor el firmware comanda al módulo DDS Si5351 para que provea la señal de oscilador local a un receptor de conversión directa; como no tiene forma de cambiar la frecuencia ni sintonizar solo basta un botón para que ciclicamente vaya cambiando las cuatro frecuencias de las bandas base de FT8, FT4, JS8 y WSPR. La placa ADX es realmente monobanda, pero prevee la posibilidad de enchufar diferentes filtros pasa-bajos. Al mismo tiempo se prevee en el firmware configurar hasta 4 bandas, sin modificaciones estas son 40,30,20 y 15 metros. O sea que la operación es trabajar en una banda definida y poder cambiarla a otras tres, pero en cada cambio hay que manualmente cambiar el filtro de salida. La recepción en si la hace un chip CD2003GP del cual se utiliza la etapa de RF y el mezclador para obtener un receptor de conversión directa. Es chip es extremadamente económico, pero los reportes indican que funciona muy bien. Barb indica que ese rendimiento decae por encima de los 21 MHz por lo que el transceiver, en principio, no se puede usar en 17, 10 y 6 metros, o al menos se pierde sensibilidad al hacerlo. No hay nada en el firmware que con los ajustes del caso no permita probar, solo hay que hacer el filtro pasa-bajos correspondiente a la salida para cada banda (y configurarla como parte del esquema cíclico de cambio). En que banda está el transceiver y en que modo lo indica mediante sendos LED a modo de interfaz de usuario, el firmware prevee hasta 4 bandas.
En recepción es ingenioso pero no es demasiado diferente de un Pixie, ambos son conversión directa. Sin modificaciones adicionales el kit Pixie está pensado para 40 metros y es bastante menos agil en banda desde el punto de vista filtro pasa bajos de salida.
En transmisión la técnica empleada está descripta en el transceptor QDX como se dijo, pero es implementada en la placa Arduino en forma bastante sencilla. A diferencia del transceptor uSDX no se hacen procesamientos de señal sofisticados para detectar amplitud y fase que luego puedan ser empleados para modificar en tiempo real la fase del DDS (operando en el límite del procesador y el DDS para hacerlo, realmente Guido (PE1NNZ) logró algo cercano a lo imposible). En éste enfoque, en cambio, lo que se hace es medir la frecuencia de entrada de la señal de audio por un método relativamente simple de cruce por cero, y una vez detectada esa frecuencia desplazar la frecuencia del DDS en la misma magnitud. Para un receptor de SSB es inmaterial si la señal se generó mediante un proceso de modulación "convencional" de SSB, por técnicas de SDR o por éste método; observa una señal que varía en frecuencia al ritmo de una señal de audio que recupera y entrega a un programa como el WSJT-X para demodular. La medición de frecuencia es suficientemente "lenta" para no requerir recursos de procesamiento especiales. Básicamente se configura el Timer1 de la placa Arduino de tal manera que sea alimentado por el clock del procesador (16 MHz) y contar cuantos "ticks" ocurrieron entre dos cruces sucesivos por cero de la señal de entrada; parece algo muy "rápido" pero aún para un procesador tan lento es una lentitud glacial. Cada "tick" del reloj insume 1/16 microsegundos, mucho menos que la velocidad necesaria mínima de 1 microsegundo. La medición de frecuencia resulta entonces con una precisión mejor que 1 Hz lo que es mas que lo necesario para modular correctamente una señal FT8 (y mas aún WSPR). Una vez detectada la frecuencia de la señal de entrada simplemente se altera la frecuencia del DDS Si5351. por encima de la frecuencia base que requiera un dado modo. Por lo demás la señal del DDS se amplifica primero con una serie de compuertas digitales 74HC244 y finalmente con una salida en clase E lograda por 3 transistores BS170 de bajo costo operando en clase E. Nuevamente, el transceptor Pixie, aunque menos eficiente por operar en clase C no es muy diferente, la señal del DDS se alimenta al transistor que es el oscilador en el kit, y que deja de serlo al no instalar el cristal y conectar con el DDS en cambio, para luego resultar amplificado. En el caso del Pixie es necesario utilizar una señal PTT para que fisicamente pase la etapa de salida de funcionar como un mezclador a hacerlo como un amplificador de salida de potencia (dando 1W con suerte).
Dado que las diferencias no son tantas me largué entonces a hacer el proyecto. Me encontré con cierta dificultad en reemplazar los tres "switches" físicos que tiene el ADX por un tres switches virtuales que operan en realidad como niveles analógicos sobre un solo puerto. Hay operaciones como presionar dos switches simultaneamente que no son tan triviales de lograr. Pero usando el "pulsado largo" en reemplazo del "pulsado simultaneo" lo pude ajustar. El firmware ADX es tan simple que solo prevee operar con VOX, no tiene ningún circuito físico para encendido del transmisor. Si hay audio transmite y si no lo hay recibe, bien simple.
Con la idea general de hacerle algunos agregados al firmware original también aproveché a cambiar ligeramente la estructura del código para hacerlo mas facil. Implementé también algunas funciones que Barb había indicado que podían ser útiles en el futuro tales como mas bandas y CAT. También un "watchdog" siempre útil en los transmisores que exigen mucho la etapa de salida para el caso que algún problema en el software deje "clavado" el transmisor en encendido.
Hice todas las modificaciones en un branch público pero derivado del original del firmware ADX (técnicamente lo llama "fork") por lo que quizás en un futuro pueda integrarse con el código original (técnicamente se llama "merge" a ésta acción).
Todavía hay algunas funciones que requieren desarrollo, pero con la ansiedad propia de todos los proyectos en cuanto tuvo en funcionamiento lo básico lo puse a comunicar. Y para mi sorpresa rápidamente hizo los "maiden QSO" (equivalente al "maiden voyage" de los barcos, su viaje inaugural) en forma exitosa, cubriendo 600 Km de distancia a media tarde en 40 metros. Nada mal para 300 mW (ver el log WSJT-X adjunto).
Ahora resta completar el firmware y esperar la placa para armar una versión mas robusta, lo que tengo ahora es una placa experimental para desarrollar a modo de prototipo con pocas chances de sobrevivir ser puesta en un móvil.
Dos proyectos al precio de uno, nada mal.
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