Pixino con cariño es ADX

 

En una entrada anterior comenté sobre el proyecto Pixino, básicamente un diseño uSDX pero que como etapas de RF utiliza, en recepción y transmisión, un kit Pixie de bajo costo. La larga lista de ventajas y desventajas que tiene éste enfoque fue discutida en ese artículo, pero baste decir que es un proyecto que requiere mucho ajuste y experimentación, sobre todo del firmware QCX-SSB, por lo que es muy divertido.

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.

Pixie+Arduino es Pixino

El "ecosistema" uSDX, término que vengo usando para denotar familias de diseños similares que derivan unos de otros a partir de adaptaciones menores, es muy rico. Dispone de una gama muy amplia de opciones para quien desee utilizarlos como parte de su experimentación que van desde las ideas y conceptos como para que se hagan con ellos armados experimentales, kits de distinto grado de calidad y prestaciones, placas armadas y finalmente equipos comerciales. Y sobre éstos distintos modelos con una gama muy diversa de costos y calidades constructivas que van desde muy baratos a razonables en precio y desde horriblemente construidos a razonablemente bien ensamblados, curiosamente no siempre correlaciona el precio con la calidad. Hay ofertas muy económicas de construcción razonable y al mismo tiempo hay equipos ofrecidos en la gama mas alta del precio (que ronda el rango de los USD $150-200) que muestran deficiencias muy marcadas tanto de construcción como de control de calidad. En algunos casos hay reportes de mala calidad de componentes que provocan un funcionamiento peor al esperado. En la práctica los problemas que han tenido los equipos comprados me las arreglé para superarlos, quizás porque al haber armado varios previamente tenía un conocimiento mas detallado del funcionamiento. En todas sus alternativas es una plataforma muy linda para poder despuntar el vicio de experimentar a distintos niveles de experiencia. Por mi parte, y según puede seguirse en éste blog, el concepto me interesa lo suficiente como para tener varios dispositivos. El primero fue un kit QCX modificado para correr el firmware QCX-SSB de Guido (PE1NNZ) el cual usa un procesador ATMega328P funcionando a 20MHz, lo siguió la placa diseñada por Pablo (EA2EHC) que es una versión simplificada que anda con una placa Arduino Nano también basada en el procesador ATMega328P pero corriendo a 16MHz. Pablo hizo las modificaciones del firmware QCX-SSB en aquellos aspectos dependientes del clock del procesador (timers, velocidades de bus, muestreos, etc.). Adquirí posteriormente dos modelos comerciales, el uSDR (el que ha recibido comentarios muy variados en cuanto a sus prestaciones y calidad de construcción, link) y el micro uSDX (link); ambos reportados en entradas anteriores. Es posible que en algún futuro cercano me haga de un ejemplar de la variante impulsada por Manuel (DL2MAN) en respuesta a los "clones" hechos en China y que tiene el nombre (tru)SDX.

Simultáneamente aproveché la familiaridad que obtuve con el el firmware QCX-SSB, en particular la versión modificada por Pablo, para encarar mi propio proyecto. Use para ese propósito los aprendizajes de un proyecto previo llamado PixiePi donde implementé un transceptor digital utilizando una placa Raspberry Pi Zero (link). Claramente la potencia del procesador del RBPi Z es ordenes de magnitud superior que el de una placa Arduino, pero parte de los algoritmos DSP involucrados son similares. En aquel proyecto como plataforma de RF usé un kit económico Pixie, que se puede adquirir fácilmente y que tiene un rendimiento razonable para lo fácil que es construirlo. El resultado fue sorprendentemente bueno, especial en modos digitales de baja señal (WSPR, FT8 o JS8Call). 

Al diseño lo he llamado Pixino (juntando Pixie con Arduino) y los progresos de su implementación pueden ser seguidos en el sitio del proyecto en GitHub. 

Por ahora el prototipo está construido sobre una placa perforada genérica donde se distribuyen la placa Arduino Nano, el módulo DDS Si5351, la placa LCD 16x2, el encoder y la placa Pixie asi como otros componentes de integración, el cableado por ahora es punto a punto. Quizás en algún futuro progrese a generar una placa PCB pues el diseño está dibujado con KiCAD y es por lo tanto posible integrarlo con el módulo de diseño de circuitos impresos.

¿Porque hacer una versión híbrida del uSDX que usara como plataforma de RF directamente un Pixie? Claramente el enfoque tiene pros y contras. En los pros el ya mencionado que hay un diseño simple, razonablemente económico que puede ser adaptado. Hay varias contras, claramente. La primera es que el receptor del diseño uSDX es un diseño SDR mientras que el Pixie es un receptor de conversión directa (mas ruidoso, mas ancho, menos sensible, etc). En segundo lugar el proceso de mezcla es mas primitivo, en el caso del uSDX es un detector Tayloe de bajo ruido y en el caso del Pixie un mezclador precario y ruidoso hecho con un transistor de juntura. El receptor de conversión directa tiene además una tendencia a tomar ruido de fuente, en particular de 50/100 Hz. Por su parte el Pixie usa un amplificador final clase C que es mucho menos eficiente que el clase E que tiene el uSDX, eso implica mayor consumo de potencia lo que perjudica una potencial operación portátil, pero esto no es una consideración de diseño pues no es mi intención primaria usarlo en forma portátil. Pero una consideración mas importante es que en FT8, y mas aún en WSPR, la etapa de salida está sometida a una emisión continua por 15 segundos a 2 minutos. El kit original Pixie de origen chino no sobrevive a ese requerimiento cuando es alimentado desde +12V y solo lo tolera (calentando mucho el transistor de salida) cuando es alimentado desde +9V pero a expensas de una potencia bastante menor, así que hay que agregarle un disipador generoso para que pueda operar de esa forma obteniendo la mejor potencia posible.

La modificación del firmware QCX-SSB implica eliminar todo aquello que no se usa. La técnica para hacerlo es lograr que activado una directiva especial de compilación (#define PIXINO 1) todas las instrucciones que deben ser removidas o agregadas lo sean, y sin la directiva el firmware sea el que corre en la placa EA2EHC. Las modificaciones cosméticas son varias, pero las esenciales son dos. Por un lado que tanto en recepción como en transmisión la linea CLK2 quede funcionando de manera de proveer el oscilador local a la placa Pixie, en el firmware original el CLK2 opera en transmisión mientras que el CLK0/CLK1 (en cuadratura) lo hacen en recepción. También la modificación incluye operar en todas las opciones de configuración del firmware para que aquellas que no le hagan sentido estén forzada a valores que las anulen, por ejemplo todas aquellas funciones relacionadas con el receptor del estilo de filtros, AGC, NR, ATT, etc. El receptor no es controlado por el firmware, solo se le provee un oscilador local y se toma el audio resultante sin procesamiento alguno.

En transmisión el diseño se puede usar en CW, donde opera como un Pixie con OFV básicamente, o en USB que en realidad no lo es pues el Pixie no tiene forma de dejar controlar la amplitud de la señal, pero que se utiliza en modos digitales de baja señal que son mayormente variantes de modulación PSK. La diferencia entre USB/LSB y CW consiste básicamente en el desplazamiento de la portadora piloto para operar en frecuencia o desplazado para dar el tono de CW de 600-700 Hz.

El diseño se completa con un gestor del PTT del Pixie que permita ponerlo en transmisión en el modo USB o transmitir en el modo CW, el cual se implementa con un JFET. El resto del diseño, filtros de audio, encoder rotativo, switches y display LCD 16x2 son los del diseño uSDX original. 

Hay una modificación adicional en la que es útil detenerse. El uSDX utiliza un enfoque de procesamiento de señales magistralmente implementado por Guido que logra que un procesador tan limitado como el ATMega328P pueda procesar una señal y extraer la información de amplitud y fase necesaria para generar la modulación en los distintos modos que soporta el firmware. Pero también tenía al comienzo del proyecto interés en experimentar por el enfoque propiciado por Hans Summers (G0UPL) en el kit QDX. Es decir en lugar de un procesamiento tan exigente como para comportarse como un transceptor genérico de SSB, asumir que se tratará de una señal digital, modulada en PSK y sin información de amplitud. Mas aún, que lo que tiene que hacer el algoritmo de manejo de señales es programar el DDS Si5351 de manera que "traslade" la frecuencia de audio a una banda de RF, le sume la frecuencia de audio a una frecuencia base por ejemplo en la banda de 7MHz. Como las variaciones de frecuencia son relativamente lentas en FT8/JS8 y mas aún en WSPR el procesamiento necesario en la señal no es tan exigente, en una entrada anterior (link) compartí como se encara en ese kit la medición de frecuencia. O sea que empecé el proyecto con la idea general de poder hacer funcionar al transceptor en la forma convencional uSDX y con el algoritmo QDX. 

Mientras tanto un muy prolífico experimentador, Barbaros (WB2CBA), autor de una muy interesante variante  denominada uSDX-MoNo (por MoNo band) que implementa un transceptor muy compacto, apareció con un diseño extremadamente minimalista de transceptor de modos digitales al que denomina ADX (Arduino Digital Xceiver), donde se pueden ver su descripción (link) y detalles constructivos (link), el que permite emitir en una cantidad discreta de bandas y modos pero que no tiene capacidad de sintonía, ni display, ni CAT ni nada. La sencillez misma. En recepción utiliza un chip de consumo masivo para fabricar radios de AM/FM, el CD 2003GP que se utiliza para implementar un receptor de conversión directa en la gama de HF, al igual que en mi uso del Pixie el firmware no hace mucho mas por la cadena de recepción que aportarle un oscilador local de la frecuencia apropiada. Pero lo que es interesante es el algoritmo que usa para procesar la señal de audio en transmisión. Utiliza una facilidad del procesador ATMega328P denominada Analog Compare que es capaz de muestrear una señal básicamente a la velocidad del clock del procesador y determinar diferencias entre dos entradas denominadas AIN0 y AIN1 (Analog Input 0 y 1), un algoritmo muy sencillo escrito por Burkhard Kainka (DK7JD) (link) permite medir la frecuencia de una señal de entrada mediante el expediente de detectar sus cruces por cero. Basado en ese algoritmo Barbaros implementa un firmware muy sencillo para gestionar el modo recepción y transmisión, controlar el DDS y tomar la entrada para determinar a que frecuencia colocar la salida. El algoritmo opera mediante un control VOX (si detecta señal de audio emite y caso contrario recibe). 

Me pareció una experimentación interesante lograr que el diseño fuera "compatible" con éste algoritmo de manera que se le pudiera cargar el firmware QCX-SSB o el  correspondiente al ADX indistintamente, quizás éste último con alguna mejora para poder usar un display LCD, switches y rotary encoder que están de todas formas disponibles. Para lograrlo hay que introducir una pequeña modificación en la placa. En el diseño original QCX (heredada luego por el uSDX) el encoder rotativo utiliza las líneas D6 y D7 (PD6 y PD7) que se corresponden con las entradas AIN0 y AIN1 respectivamente, por lo que pueden interferir. Para eso se relocalizan éstas líneas al D5 (PD5, no usada en el uSDX) y D8 (PB0, usada en el uSDX pero no en el Pixino pues controla el receptor en el primero y no es necesario en el segundo. Con los cambios, siempre condicionales, del caso en el firmware el encoder sigue funcionando normalmente, pero el audio puede ser alimentado tanto por la entrada analógica A2 donde el muestreado por el algoritmo del QCX-SSB y por las D6/7 donde son procesadas por el comparador.

No tiene mucho sentido incorporar ambos algoritmos en el firmware QCX-SSB pero si poder correr ambos. El firmware del ADX es tan simple que es incluso concebible pensar en correrlo en una placa mas chica (y barata) tal como el Arduino Mini, o incluso el ATmel Tiny85, mucha tela para cortar hasta encontrar que tan chico es chico.

Como sea el resultado, con la implementación del firmware QCX-SSB aún incompleta, con algunas cosas que no funcionan bien aún, fue suficiente como para hacer el QSO de bautismo (Maiden QSO), el cual anduvo sorprendentemente bien para un transmisor no muy ajustado a la antena de solo 500 mW. Se puede ver en el gráfico del sitio PSKReporter.info que el alcance fue sorprendentemente bueno, recibiendo reportes de mas de 1500 Km a una hora donde la propagación no estaba muy abierta, y de hecho pudiendo completar un QSO con una estación a 700 Km, para mi me parece sorprendente la relación entre simplicidad y resultados. Quedan aún algunas cosas que corregir y otras que agregar, como por ejemplo la posibilidad de controlar por CAT la placa o poder utilizar los algoritmos de medición de señal en recepción para proveer alguna indicación del nivel de señal o del nivel de inyección en transmisión. Es una linda plataforma para entretenerse con modificaciones tanto de hardware como de software. Respecto al firmware del ADX la implementación disponible es muy preliminar, quizás si logro alguna mejora no descarto ofrecerle a Barbaros hacer un merge a su versión, el tiempo dirá. Mientras tanto no habrá mas remedio que seguir divirtiéndose con la experimentación.

El (micro)uSDX en LU7DZ

 

En un entrada anterior hice una descripción mas o menos detallada del "ecosistema" de transceptores uSDX. Está siendo bastante común el concepto de "ecosistema" partiendo de un diseño generado y compartido por alguien, el cual va recibiendo sucesivas mejoras, y con el tiempo generando "familias" de aparatos similares que han recibido alguna modificación especializada para un propósito en particular. En entradas anteriores he compartido distintos miembros de esta "familia" y algo de su historia.

La saga de clones chinos continúa, hay muchos modelos ofertados desde distintos fabricantes. El "azul", el "punta roja", el "uSDR", etc. Incluso hay un "clon" de los "clones", pues Manuel (DL2MAN) ha sacado su propia versión llamada (tr)uSDR que se vende en portales chinos tanto en formato kit como dispositivo armado.

Personalmente me fascina el concepto, lo encuentro muy versatil y habiendome familiarizado con el el firmware tiene el potencial para un número de proyectos afines.

Mientras tanto me tropecé buscando otra cosa con una versión extremadamente compacta, no tiene un nombre en particular por lo que lo llamo el (micro)uSDX. ¿Que tan pequeño?... muy pequeño... bastante mas pequeño que un handy de VHF/UHF Baofeng.

Luego de la compra, que coincidió con el año nuevo chino y cierto desbarajuste de las logísticas globales por la invasión de Ucrania finalmente lo recibí.

El resultado de las pruebas me indica que todo depende de que expectativas uno se genera, en función de que tan alto las ponga es mas o menos probable quedar decepcionado.

El precio es imbatible, mucho menos que cualquier modelo armado de uSDX. La especificación mas o menos la habitual para éste diseño aunque con muy poca información constructiva (circuito, manual, etc.). El portal Aliexpress donde lo compré indicaba que es para 40-20-15 mts con potencias de 0.1 a 5W.

Al recibirlo el paquete es la frugalidad misma, básicamente el transceptor sin ningún accesorio (ninguno) y con un papel que dice "consulte la reseña en el artículo del producto"... y no hay reseña alguna... (con excepción del conexionado de la entrada PTT/MIC y la salida SPKR).

Pero bueno, muy familiarizado con el diseño navegué con los menues standard del firmware QCX-SSB y encontré que los valores de fábrica son relativamente inusables, hay que modificarlos para que el aparto cobre vida (NR,AGC,ATT, ATT,ATT2,VOX,NOISE GATE en particular).

El sonido es el esperable en un parlante tan pequeño, tiene micrófono incorporado pero no tiene agujero para el mismo por lo que la voz suena un poco "apagada", Dafydd (Dav) Walters (M0WDV) me sugirió en el sitio de soporte para ucx groups.io (donde se discuten cuestiones de todos los modelos y variantes) que hiciera un pequeño agujero en la carcaza a la altura del micrófono, la idea tiene méritos si se lo va a usar en fonía (que no es mi caso). El PTT externo funciona bien (uno de los switches) tal como es estandar en el diseño uSDX.

Pero primer problema, al intentar usarlo en FT8 el PTT por entrada no funciona. Pude hacerlo andar en el modo configurando el control VOX (el que está inactivado de fábrica), hay que tener cuidado de subir el valor de NOISE GATE a 6 o 7 antes de activar el VOX, caso contrario con el valor de fábrica (2) el VOX se activa con el ruido de fondo y queda permanentemente activado. El firmware QCX-SSB no permite cambiar configuración en transmisión asi que se entra en un loop (queda en transmisión, al apagarlo está grabada la configuración por lo que al encenderlo vuelve a ponerse en transmisor, entonces no arranca ..). Superado el loop macabro y logrando que se haga un "reset" de parámetros a valores de fábrica logré hacerlo andar bastante bien en FT8.

Me llama la atención que el firmware deja seleccionar cualquier banda entre 160 y 6 metros, pero resulta que los filtros son solo para 40,20 y 15 por lo que en cualquier otra banda las espurias son monumentales y es riesgoso poner al equipo en transmisión.

Finalmente desarmé el aparato exponiendo su interior, son dos placas en sandwich muy pegadas entre si y a su vez muy pegadas a las tapas de la carcasa. La construcción parece muy deficiente y desprolija. Los toroides están flojos, los switches tenían un falso contacto y tuve que repasar las soldaduras y lo mismo con el conector de 12V pues al moverlos tenían comportamiento errático. Finalmente solucioné la falta de PTT tirando un cable desde el switch de PTT (que si anda) al pin correspondiente del jack MIC/PTT con lo que quedó andando muy bien (tanto en VOX como en PTT externo).

Tuve que armar un pequeño arnés para combinar la señal de PTT/Manipulador externo con la de MIC, agregar un cable 3.5 mm stereo macho-macho y una fuente 12V@4A que uso para éstas pruebas. También tuve que agregar un acoplador SMA(m)-BNC(m) para poder acoplar a las antenas. El conector de antena luce fragil y su soldado interno lo es mas aún, es aconsejable conectarle la antena con un cable bien flexible que no aplique torque sobre el conector.

Para mas seguridad agregué cinta aislante bajo los pines de la placa que pudieran estar en riesgo de hacer corto contra ella, en particular los de RF de salida y los de alimentación de 12V.

Internamente tiene los conectores para programarle otras versiones de microcódigo pero sin pines, es posible que buscando con el suficiente empeño se encuentre como entrarle con una linea CAT a nivel TTL. No tiene batería ni espacio para ponerla dentro de la carcaza.

No hice aún contactos en CW pero si hice varios en FT8. La potencia de salida (todavía no le ajusto los parámetros del firmware) está en el orden de 300-400 mW sobre una antena dipolo rígido, es una potencia adecuada para un trabajo casual en FT8 y local en CW. Es un tema que hay que seguir investigando, pero no me quedaron muchas ganas de aumentarsela porque los transistores de salida no tienen disipador, mucha eficiencia de clase D/E, pero sin disipador no creo que sea sensato tratar de sacarle mucho mas de 1W a 4 transistores FET de baja señal como el BS170.

Todavía queda bastante para experimentar pero la primer impresión, como dije antes, depende de lo que uno esperaba. Conociendo el diseño en hardware y software e incluso conociendo lo comprometido del diseño del QCX-Mini para entrar en una forma mucho mas pequeña (y siendo éste MAS pequeño que un QCX-Mini) sabía que seguramente habían tenido que realizar muchos compromisos. No tener batería, probablemente cuidado con la potencia. La construcción pésima y el control de calidad peor no lo contaba, en parte se explica por el precio.

En resumen, creo que no es un aparato para iniciados o quien no tenga ganas de abrirlo para reparar y experimentar, aún así bajo esas condiciones de bajas expectativas su precio bajo y su factor de forma miniatura lo hace atractivo.

ARRL International DX 2022

Se viene el ARRL International DX 2022, uno de los torneos de radiosport mas importante del año, tanto en antiguedad como magnitud de concurrencia, típicamente es parte de la clasificación WRTC 2022 también. Por la naturaleza de sus objetivos puede considerarse un "work USA" o un "US Open" si se asimilara a una competencia de tenis, en cuyo caso también sería un torneo de "gran Slam".

He participado muchas veces en diferentes categorías y no termino de encontrar una que me convenza completamente. La categoría que mas me gustaría sería SOSB10(U) QRP o LP, la cual desafortunadamente no existe. Las categorías que segmentan por potencia son todas "All Band" y las categorías "Single Band" mezclan todas las potencias juntas. Es decir termina siendo un equilibrio entre la cantidad de horas a participar y el tipo de competitividad que se tiene. Con una participación "Single Band" se puede tener un resultado competitivo a nivel continental con 8 a 12 horas de participación, el equivalente para "All Band" es fácilmente el doble, quizás mas incluso. Cada uno tiene entonces que definir que es lo que quiere, pero también lo que puede en términos físicos, familiares, sociales o incluso de motivación.

Como muchas veces he compartido en éste blog en el pasado, considero el planeamiento previo al concurso una parte importante de la preparación, y porque no del atractivo, que se obtiene. Es una tarea de evaluación, que tiene mucho de empírica y vivencial, pero que da una pauta de cuales serán las condiciones de propagación que se encontrarán, en que banda o bandas es mejor participar alineado con el deseo de invertir horas de competencia e incluso que estrategia de participación en términos de categoría es la mejor.

Por supuesto que hay operadores que no necesitan tal preparación, simplemente encienden en lo que entienden puede ser el mejor momento y mediante exploración de las bandas interpretan la propagación y actúan en consecuencia.

Con márgenes amplios de variación, pues después de todo se trata de pronosticar un fenómeno que involucra energías de escala cósmica que operan prácticamente al azar, tengo suficiente evidencia que el marco de la investigación previa de no mediar un evento solar significativo dá un pronóstico adecuado de aperturas e intensidades, suficiente para un planeamiento previo. Luego, con ese planeamiento previo se lo confirma durante el concurso.

Hay dos enfoques que he utilizado con bastante buenos resultados, uno es el basado en modelos de predicción de la propagación, VOACAP por ejemplo.

Para un circuito Argentina-USA (tomando Denver,CO) como centro de USA, se observa el pronóstico para las distintas bandas usando antenas direccionales y con 100W de potencia en CW, en general por experiencia se obtiene buenas condiciones cuando la probabilidad es superior al 70-80%. 

Otro enfoque es utilizar datos de comunicados reales en las distintas bandas y mediante el conteo de frecuencia de esos contactos asimilar la existencia (o no) de condiciones y la fortaleza de las mismas, asumiendo que mas contactos implica mejores condiciones. Hay varias fuentes para éste tipo de análisis y con el tiempo he utilizado, con distinto grado de éxito a todos ellos.

Por supuesto la fuente primaria es el tráfico de DX-Clusters, aunque encuentro que los reportes son algo erráticos y depende tanto que el contacto exista como que alguien se tome el trabajo de generar el "spot". Un poco mas ajustado es utilizar el Reverse Beacon Network (RBN) cuyo reporte es automático, aunque sigue dependiendo de dos estaciones haciendo un QSO que sean reportados, dependiendo del horario puede haber buena propagación pero no participantes, propagación social por llamarlo de alguna forma. Finalmente el sistema Weak Signal Propagation Report (WSPR o "whisper", susurro) forma una red global de estaciones "baliza" y "receptoras" completamente automática. Con su inaudita capacidad de tomar señales cuya relación señal-ruido (SNR, Signal-to-Noise-Ratio) cercanas a -30 dB (30 dB por debajo del ruido en un canal de fonía) puede capturar aperturas ínfimas que hasta quizás no son usables en otros modos, con la posible excepción de FT8. Sin embargo es bastante facil "corregir" los reportes sabiendo la potencia de la baliza (que es indicada en el mensaje) y sabiendo que una estación en LP emitirá con al menos 100W (típicamente 20-26 dB mas que la baliza), se completa el ajuste sabiendo que el piso de CW está entre -5 a -10dB de SNR dependiendo de la habilidad del operador, por lo tanto si el reporte WSPR +25dB da -5dB o mas el canal también es válido para CW. Todo con muchos supuestos, muy aproximado, pero funciona.

Entonces tabulando los reportes se sabe cuantos contactos hay por banda en cada horario, cual es su margen de señal y como comparan las bandas entre si, con lo que puede obtenerse la mejor banda para la hora (para orientar a quien opera all band) y la mejor hora para la banda (para orientar a quien opera single band en una banda en particular). En la tabla adjunta se encuentran ambos análisis y el coloreado ayuda visualmente a saber los mejores momentos pronosticados, cuanto mas verde mejor, cuanto mas rojo peor.

Pero todo es preparación, la verdad se dá en el transcurso del concurso, donde hay que ir ajustando de acuerdo a lo que se encuentre, aunque en general es difícil pasar de una participación single band a all band luego de varias horas de participación.

Sea que se elija lo uno o lo otro, hay que pensar en encontrar la mejor forma de divertirse, que cada uno le entre al concurso como mejor le sirva y mas placer le de. Para eso son los concursos. Para eso es la radio.

Keyer 3D para portatil

 

Por mucho tiempo el mini-paddle de CW MFJ-561 ha sido parte de mi estación. Es muy pequeño y práctico, ideal para acompañar una estación portatil. Por cierto que no le dá para grandes velocidades pero cumple su papel.

Con la incorporación de varios equipos portátiles se plantea la utilidad de tener otro keyer por lo que empecé a mirar diseños en Internet y encontré que en YouTube las estaciones que hacen salidas desde exteriores (outdoor, POTA, SOTA, IOTA entre otros) suelen utilizar un diseño de keyer muy pequeño. Siempre he preferido tener keyers grandes y pesados, para que no se mueva mientras transmito ni tener que sostenerlo. Pero observé que la técnica es tomar el keyer en un puño y manipular con la otra mano. Para hacer eso tiene que ser pequeño y liviano.

Encontré varios diseños en The Thingiverse, por ejemplo éste de iambic paddles que me pareció lo suficientemente parecido a lo que necesito y lo suficientemente simple como para intentarlo, no me entusiasman los proyectos con base mecánica por cierto, pero en éste la mayor parte lo hace la impresora 3D.  

Bajados los archivos de diseño gráfico (.stl) imprimí primero las dos paletas y luego la caja, lo hice para poder utilizar colores distintos de hilo plástico. Mi impresora, una ANET A8 es posiblemente la mas básica, y si bien mas que cubre mis necesidades no permite lujos como impresión en mas de un color al mismo tiempo.

En general encuentro que con la calidad de mi impresora puedo hacer diseños que requieran una precisión mayor a 0.1 mm y cuyo acabado no sea crítico. Hay impresoras mas costosas que tienen mejor comportamiento en ambos aspectos, pero no se justifican a mi juicio para un uso hogareño y de proyectos relacionados con un hobby.

Utilizo extensivamente la impresora 3D para usos de aficionado en la construcción de accesorios y gabinetes, mas que cumple su función y es realmente económico darle una finalización muy buena a los proyectos con una fracción del esfuerzo que hubiera significado plantear un gabinete en metal, supuesto que la configuración del aparato en cuestión fuera posible con las herramientas que dispongo (por no hablar de la habilidad). Por ejemplo, toda "ventana" de tipo "cuadrada" en un gabinete es una penuria en gabinetes metálicos mientras que es trivial en un diseño con impresora 3D.

Los diseños que hago son tan básicos que me sobra una herramienta online llamada TinkerCad, originalmente usaba esa herramienta para emular placas Arduino y hacer debug del código; pero ahora que programo poco en Arduino uso bastante el sitio para los diseños 3D. Realmente tiene una interfaz y herramientas intuitivas, varias formas comunes pre-definidas y permite tener una biblioteca de componentes comunes. Mas que adecuado.

Supongo que tengo que trabajar un poco para que la operación sea mas firme, pero en principio quedó andando rápidamente. Como todo proyecto, no se puede considerar completado sin la correspondiente ceremonia de bautismo en el aire, y allí fui!

Portatileando por MDQ

 

Parte por restricciones, parte por precaución y otra parte por sentido común la situación de pandemia provocó la reducción de los viajes y las salidas de fin de semana para activar portátil.

Sin embargo, al mismo tiempo aportó la posibilidad de poder trabajar en el armado de equipos, antenas y accesorios para cuando fuera posible. 

He bromeado bastante con que la pandemia permitía activaciones GOTA (Garden On the Air), émulo hogareño del mas sofisticado IOTA o SOTA.

En un viaje reciente a la ciudad de Mar del Plata, conocida también por sus siglas MDP o por el identificador de su aeropuerto MDQ, me propuse explorar una configuración portátil lo mas minimalista posible para activar desde mi casa, un departamento en piso 10 (unos 35 metros de altura).

Y llevé al efecto varios equipos para probar, mas combinaciones de equipos y antenas que lo que el tiempo disponible permitió operar, como era de esperar.

Y tuve buenos resultados, por lo que quisiera compartir con que poco se puede tener resultados satisfactorios.

Para empezar la energía, no traje la batería recargable, que es pequeña pero pesada y claramente no es cómoda para viajar con ella o cargarla. La reemplacé por una fuente switching de 12V@3A, dado que opero con potencias bajas es mas que suficiente. También utilizo un "peine" de bocas USB que se alimenta desde 220V (12 bocas), toda la estación opera en realidad con 5V con excepción del transceiver.

La antena es una variante "clon" china de la MFJ-1899T (que también tengo) la que tiene la ventaja de ser bastante mas robusta y terminar en un conector PL-259, el que es mas apropiado para sostener la antena de mas de dos metros de altura que el conector BNC que tiene la MFJ. Con la impresora 3D hice un bloque de adaptación muy simple, un formato en "U" acostado que permite poner la antena en el tope y un bulón de sujeción en su piso, el conector donde va la antena se completa con un conector BNC a 90 grados y una toma de tierra para el counterpoise, el conector BNC no hace ningún esfuerzo en ésta configuración. Lo completo con un trípode de fotografía (económico) aunque podría ajustarse a cualquier perfil tipo ventana o mesa con una prensa tipo G mini, la que tiene la ventaja que es mas facil de transportar que un trípode.

El equipo es el uSDX, aparato que he comentado previamente y que tiene una performance mas que aceptable a pesar que sus usuarios se quejan un poco. Creo que básicamente es un problema de expectativas, siendo una fracción muy menor del costo de un equipo convencional su performance es una fracción mayor que la relación de costos. Pero no hay que caer en la ingenuidad de compararlo con equipos robustos de 10X su precio o mas. La performance es aceptable en recepción y la potencia de salida es cercana a los 5W en bandas altas y cae a algo menos de 1W en 10 metros, principal motivo de quejas en los usuarios, en particular del creador original del diseño Manuel (DL2MAN) quien sigue quejandose que lo hicieron sin su permiso y no deja pasar oportunidad de remarcar lo mala que es la copia.

La antena necesita un sintonizador, y en la configuración portatil uso dos, lo que no es del todo recomendable porque cada uno agrega pérdidas. El primero es un sintonizador automático ATU-100 y el segundo un sintonizador manual básico de QRPGuys.com. Con el segundo basta para sintonizar la antena con el medidor de Potencia/ROE incorporado en el uSDX, pero el segundo facilita la sintonía y agrega la eficiencia de carga.

Completa la configuración una Raspberry Pi 4 cargada con todo el software necesario en una estación de radio, la interfaz es un soundcard USB y un keyer de construcción casera con un puerto serie USB y un adaptador hecho en casa con un opto-aislador. Completan el "cablerío" un necesario transformador para aislación galvánica entre la placa de sonido y la entrada/salida de audio de transceptor. Los principales programas que uso son FLDIGI, FLRig y WSJT-X, todos compilados desde fuentes para el Raspberry Pi.

Podría operar en fonía, escuché con buena señal a estaciones de un radio de 500 Km en 40 metros y simplemente con el micrófono podría haberlo intentado, pero me concentré en CW y FT8 tanto en la banda de 20 metros como 10 metros.

Los mejores resultados los obtuve en 10 metros, donde en FT8 hice contactos o fui escuchado en todo el continente americano, África (Canarias) y Japón. En CW escuché y contacté con estaciones de USA con señales reportadas para mi bajas pero suficientes para completar un contacto.

Completa la configuración un handy Baofeng DM-5R y un hotspot basado en una Raspberry Pi Zero corriendo el software pi-star, con la que puedo estar en contacto tanto en VHF/UHF local mediante el uso de una antena simple en el balcón como a nivel global mediante los "Talking Groups" de DMR. La huella de la estación es ínfima, uso un pequeño adaptador de USB a 12V (es decir con un conversor USB obtengo 12V) que es suficiente para activar el cargador del handy. Operar en DMR se hace con potencia muy baja y la operación local depende del corresponsal, pudiendo cubrir por la altura de la ubicación a la mayoría de los corresponsales en directo con baja potencia.

Hay algo de "desperdicio" en tener dos placas Raspberry Pi para correr una estación supuestamente minimalista; con bastante trabajo se puede hacer correr pi-star en una Raspberry Pi 4 "full" pues realmente no consume demasiados recursos, pero la instalación "standard" del paquete pi-star es muy minimalista y "cerrada", pensada para bajar la imagen y que salga andando, para hacerla correr en un ambiente mas grande hay que instalarlo partiendo de fuentes y eso es bastante mas complicado, por ahora no vale la pena, pero es algo para pensar a futuro.

El tiempo de armado y desmontaje de la estación es de aproximadamente una hora desde empezar al primer contacto y cabe un una mochila pequeña no muy cargada. En realidad podría, con un empaquetamiento mejor, caber en cualquier equipaje habitual en un viaje de negocios o placer, ciertamente como parte de una salida de fin de semana. Para una activación mas exigente, como por ejemplo un "outdoors" en algún parque o un SOTA creo que es en general apropiada pues si bien hay que llevar alguna batería el volumen no es demasiado mas grande.

La operación puede hacerse directamente contra la Raspberry Pi 4 usando el TV doméstico como monitor (casi cualquier TV moderno tiene entrada HDMI) y un pequeño teclado plegable BlueTooth; pero encuentro mas práctico acceder desde otra PC o tableta IPad usando SSH y VNC, para FT8 es ideal. Para CW la recepción es a oido, el uSDX tiene un decodificador incorporado herencia de los orígenes como transceptor QCX de su firmware, pero como todo decodificador no sirve de nada y tomar a oido termina siendo la mejor opción. Para emitir se puede usar tanto un pequeño manipulador lateral (MFJ) usando el keyer electrónico que tiene que transceptor o directamente utilizar FLDigi al efecto (lo que es mas potente).

Como en todos los aspectos de la radio la experimentación de usarlo fue muy divertida, pero lo fue mas el prepararlo, pensar que componentes convenía o no incluir así como construir cables y conectores especiales.

Pues de eso se trata, de divertirse.

Nuevo año, Nuevo proyecto el QDX de QRP-Labs

 

Finalmente llegó el nuevo kit QDX (Transceiver Digital de QRP-Labs). Si bien los fanatismos no son buenos considero que Hans Summers (G0UPL) es el mejor diseñador de kits para el mercado de radioaficionados, por lejos. Ya he construido muchos de sus kits e invariablemente son proyectos muy entretenidos pues al estar tan bien diseñados no genera los dolores de cabeza que suelen traer aparejados otros kits. El kit contiene todos los componentes, está diseñado con muchos conceptos de ergonomía y dispone de profusa información (el manual tiene 100+ páginas) donde se detalla a nivel de cada paso constructivo que es lo que hay que hacer, que precauciones hay que tomar, que herramientas se recomienda usar y que revisiones hay que hacer respecto al progreso del armado.  Por si todo eso falla hay un grupo en groups.io denominado QRPLabs donde existe un nivel de soporte muy bueno entre usuarios, además de las frecuentes intervenciones de Hans.

En cierta forma armar los kits de QRP-Labs tiene mucha semejanza con ir a ver una buena película, al finalizar la misma uno se queda con una sensación de placer por lo que experimentó durante su desarrollo, pero también disfrutó mientras ocurría.

El transceiver ha tenido un enorme éxito, en éstos momentos va por su segunda tirada de producción, basta comentar que la primera con 500+ aparatos se agotó en menos de quince minutos que se abrió su compra online. La segunda ocurrió algo parecido. Supongo que seguirá ocurriendo porque el concepto es novedoso, el precio es mas que muy razonable y los primeros que han armado el kit han reportado resultados espectaculares. 

Algunos "fixes" que fueron necesarios en el primer batch por errores en la placa impresa fueron corregidos en la segunda tirada, por lo que no hubo que hacer algunos cableados especiales. El único paso que por rutina agrego a todas las construcciones (kit o no) por mas que no estén indicadas es revisar con un medidor de componentes digital que cada componente esté en buenas condiciones y que además su valor sea correspondiente con el nominal para el circuito en que se utilizará, el medidor de componentes es una maravilla de las que uno se pregunta como pudo vivir casi toda la vida sin el.

El armado sigue un orden lógico, primero todos los capacitores, luego los diodos, luego los inductores y los transistores de potencia. El llamarlos "de potencia" casi que es un error pues son transistores MOSFET de baja señal BS170, pero como la etapa de salida es de alta eficiencia 4 de ellos en paralelo dan la potencia de salida necesaria y no se requiere un gran disipador. Luego siguen los transformadores, los bobinados y los toroides que forman parte de los filtros pasabajos para las distintas bandas.

El transceptor opera en 4 bandas (80,40,30 y 20 metros), y no tiene controles externos, su control es exclusivamente mediante CAT (Computer Aided Tuning) donde soporta el protocolo de comunicación utilizado al efecto por un Kenwood TS440 como en general todos los transceptores de QRP Labs.

No tiene controles externos, de hecho ni siquiera el de encendido y tiene 3 conectores. Un conector BNC para la antena, un jack tubular para la tensión de 12 Vcc y un conector USB-C para la interfaz con la computadora.

Al conectarse la computadora, de tener los drivers apropiados (caso que no revisar el manual sobre como subsanarlo) se registra un puerto serie y una placa de sonido virtuales. El primero será para la conexión CAT y la segunda para la señal de audio.

El transceptor es genérico, transmite cualquier cosa en cualquier frecuencia mientras que la banda base sea alguna forma de señal PSK o NBFM, básicamente mide la frecuencia (o fase) instantáneas de la señal de audio entrante y actualiza la frecuencia del DDS interno para mimetizarla. Es decir genera una señal por síntesis directa sin el proceso de heterodina que es habitual para generar una señal de fonía. Debido a eso es mucho mas facil mantener la linealidad y filtrar espurias. La desventaja es que no importa cual sea el nivel de audio ingresan la portadora resultante en la salida de RF es constante y no se la puede regular.

En estas condiciones puede emitir todos los modos digitales de baja señal, es probable que PSK31, RTTY y SSTV funcionen bien también. Seguro que no funciona en SSB, excepto con enorme distorsión. Es probable (no lo he probado aún) que pueda emitir en DV y merece una prueba (aunque Hans enfáticamente recomienda no hacerlo) en CW emitido mediante audio (tal como lo emite FLDigi y MixW).

El transceptor se puede configurar con un modo comando al que se accede al encender si detecta que estamos con una terminal serie en vez de un computador enviando comandos CAT, existe una cantidad de parámetros de funcionamiento que son configurables aunque aún no he revisado en detalle los mismos (ni creo que sea una idea grandiosa andar tocando sin tener claro primero que hace cada uno).

El primer contacto, el "maiden QSO" del transceptor fue en 20 metros, y gran casualidad, con Miguel (LU9HCO) viejo contertulio en VHF en mi época de residencia en Córdoba como LU7HZ. No es facil en FT8 enviar saludos especiales y no estoy seguro que Miguel conozca mi licencia actual (LU7DZ), pero fue un gusto aún así.

HNY 2022

 

En el marco de la cruel pandemia COVID-19 que se resiste en aflojar su mordida sobre nosotros se completa otro año.

Este año mi familia se vio bendecida con un nuevo integrante, la pequeña Lara, y con la salud y relativo bienestar de todos los restantes. En éstos tiempos habiendo salud lo hay todo, pero tenemos mucho que agradecer en otros órdenes también. Lo que no es poco.

Ya tendremos nuevos proyectos técnicos, nuevos concursos, nuevas investigaciones y aprendizajes y, de ser posible, poder enseñar parte de lo mucho recibido de otros durante tantos años.

Usualmente, y como lo vengo haciendo en mi blog desde hace mas de 20 años (primero en lu7hz, luego como lu7did y ahora aquí como lu7dz) solo resta a esta altura celebrar agradeciendo poder hacerlo con nuestros afectos, todo lo relevante para éste blog se ha dicho en el año que se está yendo, y lo que no se pudo se dirá en el próximo.

Hemos levantado anoche nuestras copas y soñamos junto a los nuestros sobre planes futuros. No sabemos si tendremos futuro, pero si lo hay... ¡que no nos encuentre sin planes!

¡HNY 2022 DR OM 73 ES DX ES 88 TU BK!

¡Μολὼν λαβέ 2022!

Suena Dah Dit Dit Dit Dit Dah... se viene CQWWCW 2021

 

La humanidad viene de dos años terribles, signados por la tragedia y la muerte, no conozco a nadie que la pandemia COVID-19 no haya provocado perdidas personales irreparables, y para los que quedaron una enorme angustia. Que mejor que celebrar la vida participando en el evento mas divertido y convocante del calendario internacional de concursos, el CQ WW CW 2021 que ocurrirá el 27 y 28 de Noviembre próximos, en rigor en Argentina empieza el 26 de Noviembre a las 9pm hora local debido a nuestro huso horario GMT-3. En rigor el segmento de Fonía, en el que hace muchos años que no participo, ya tuvo lugar el 30 y 31 de Oct ppdo. por escuchas aisladas y comentarios entiendo que estuvo muy entretenido.

Es útil hacer algunos deberes preliminares de planeamiento de como luce que pueda estar la propagación. En rigor estamos todavía en la parte baja del ciclo solar, cuyo máximo se pronostica para dentro de varios años, y como tal es de suponer que las bandas bajas deberían tener preponderancia en términos de propagación. Al mismo tiempo, han ocurrido recientemente eventos CME (Coronal Mass Ejection) que han producido condiciones de propagación anómalas, gran absorción en bandas bajas y situaciones de buena propagación en las bandas altas, justo al revés de lo que el ciclo indica. Al momento de escribir éstas líneas el SSN=30 con un SFI=86 con perturbaciones menores en el campo magnético. En éstas condiciones de las bandas cual será la mejor es una moneda en el aire que solo el concurso real esclarecerá.

Para quien elija una categoría All Band los riesgos de equivocarse son menores, puesto que el pronóstico se utiliza para establecer una estrategia inicial que luego se va ajustando en función de lo que se va monitoreando en las bandas o, si se participa en una categoría asistida, lo que van indicando los distintos monitores de propagación tales como los DX-Cluster (por ejemplo el de Rick LU9DA) o el Reverse Beacon Network (RBN). En mi caso utilizo un monitoreo global en tiempo real que deriva de un procesamiento gráfico que realiza Rick en su DX-cluster y que con un programa sencillo en JavaScript actualizo periódicamente (link), como monitor de fondo durante el concurso me ayuda mucho a visualizar como está cambiando la propagación. Hay otros monitores visuales, pero siempre encontré este muy útil y hace mas de una década lo uso en concursos. Incidentalmente, suelo participar cuando el concurso lo permite y el CQ WW lo hace, en categorías asistidas por lo que el uso de éste recurso no hay dudas que está permitido. Sin embargo, creo que al dar el recurso visual que no define ni frecuencia ni estación debería poder ser utilizada aún en condiciones no asistidas, pero es un debate sobre el que anticipo puede haber opiniones muy variadas.

Para realizar mi propio pronóstico uso un mecanismo que he utilizado muchas otras veces en éste blog y sus antecesores mediante el cual calculo las frecuencias de contactos por banda, para distintas bandas y horarios entre estaciones de cualquier parte del mundo (incluyendo Sud América) y estaciones LU o CX. En la práctica la propagación rioplatense es regional y es muy marginal establecer si entre la orilla CX o la LU hay alguna diferencia de horario, en la práctica no la hay. De hecho cuando el nodo RBN de Jorge (CX6VM) (uno de los pocos de alta prestación en Sud América, es desafortunado que no haya mas) comienza a reportar estaciones usualmente las puedo escuchar (quizás no con el SNR que el reporta), y cuando el RBN de Jorge me empieza a reportar a mi significa que la propagación empieza a abrirse. Es debatible si tomar a todas las estaciones LU como referencia no introduce algún sesgo, es muy posible que si, Argentina es un país muy extenso y en particular muy "largo" por lo que es posible que haya diferencias medibles. También es debatible porque quizás estoy tomando el reporte de una estación de Cuyo (M/P) o de la Patagonia Argentina (Y/V/W/X) entre otras y no sus contrapartidas CE unos pocos kilómetros mas al Oeste. En general observo que las condiciones en zona CE difieren en el entorno de una hora respecto a lo que yo escucho, lo que no es casualidad puesto que tenemos una hora sol de diferencia y en bandas altas eso puede ser crucial. Este esquema de cálculo parece ser un tanto sesgado a mi ubicación corriente en Buenos Aires, pero era útil como aproximación cuando operaba desde Córdoba como LU7HZ también.

Toda ésta discusión es simplemente para enfatizar la naturaleza muy aproximada del análisis, todos los sesgos mencionados antes palidecen frente a otras fuentes de error posible. Como siempre que hago éste tipo de análisis repito la misma advertencia cuanto que se trata de una mirada estadística a fenómenos absolutamente caóticos que involucran energías de escala cósmica, eventos en el Sol o en la estructura atmosférica de la Tierra de naturaleza variante e impredecible pueden cambiar para mejor o peor éste análisis. Además las condiciones del Sol, que muestra cierta actividad en éstos días, puede enfatizarse, mantenerse o disminuirse hasta el momento del concurso, cambiando los pronósticos en forma consiguiente. 

Finalmente, existe siempre un sesgo al analizar la propagación basado en la actividad de estaciones en cuanto puede no haber estaciones en geografías para las que hay propagación y por lo tanto no reflejarse esa condición. El CQ WW como evento genera la activación de un número de países muy superior al habitual por lo que si hay propagación es probable que esos países puedan ser trabajados. 

Dicho todo lo anterior tomé como fuente de análisis una semana de actividad en el Reverse Beacon Network del cual purgué (para que el dataset resultante fuese manejable) todo reporte cuyo origen o destino no fuera una estación LU o CX. Para sorpresa de nadie los resultados no difirieron demasiado de un análisis anterior realizado en base a los monitores de propagación FT8 PskReporter.Info (link) reportando a mi estación en 20 o 10 metros.

Luego establecí las frecuencias relativas de contactos comparando el total de QSO para una hora y banda con el total de esa hora o de esa banda. A la primer frecuencia la llamo "mejor banda para la hora" y a la segunda "mejor hora para la banda". Los cuadros resultarán de interés para quien aborde una participación de tipo "All Band" para permitir esbozar una estrategia básica de cambios de banda o incluso para descanso o "Single Band" respectivamente.

Del análisis global todo parece indicar que la mejor banda será 15 metros, seguida de 40 metros. 20 metros tendrá aperturas mas focalizadas y tanto 10 metros como 80 metros aperturas para "paladares negros" de esas bandas.

No lo presento aquí por la extensión que implica el análisis para todas las bandas, pero la frecuencia relativa de aparición de continentes para quien participe All Band es la esperable en la población continental, es decir NA primero, seguido de EU y AS; SA , AF y OC con frecuencias de participación bastante menores. El análisis de continente para bandas específicas depende mucho del patrón de propagación de ellas, para 15 y 40 metros es aproximadamente la distribución global de operadores esperable. Para las otras bandas es mas restringido.

Esto es el pronóstico, la verdad la empezaremos a saber el próximo Viernes a partir de las 21 horas. Suerte y mucha diversión para todas y todos, nos lo merecemos.

Propagación en 28 MHz

Los cultores de las bandas altas disfrutamos mucho los picos del ciclo solar donde la banda de 28 MHz está abierta con alcance global prácticamente las 24 horas del día y con circuitos de bajas pérdidas por lo que la operación QRP da buenos resultados. Lamentablemente estamos lejos aún del pico del ciclo solar  el que se estima ocurrirá entre 2025 y 2026, de hecho apenas estamos saliendo del mínimo que en éste ciclo fue bien mínimo, en ocasiones sin ninguna actividad solar por semanas.

Sin embargo están observandose muestras de actividad solar, estamos al momento de escritura de ésta entrada esperando un evento de viento solar producido por una eyección de corona (CME en inglés) que seguramente producirá perturbaciones notables en la magnetósfera (para deleite de los que observan las luces árticas y antárticas).

Hace pocos dias Rick (LU9DA) puso una animación GIF representando los contactos reportados en su cluster en la banda de 28 MHz a lo largo del día, y realmente la actividad lucía intensa.

Viniéndose encima el CQ WW CW 2021 (Nov 27 y 28) es útil empezar con los estudios de propagación para ir definiendo cual será la mejor estrategia de participación, en años anteriores probé  bandas medias como 14 MHz y bajas como 7 MHz con resultados variados, claramente mis mejores resultados siempre fueron en 28 MHz. Hace algunos años por otra parte que tengo preferencias por categorías Single Band pues implican un esfuerzo manejable en términos de horas de operación para lograr algún resultado aceptable.

No es casualidad, en bandas bajas solo se puede aspirar a tener un buen puntaje a nivel regional, quizás a nivel continental, es muy difícil poder neutralizar la enorme cantidad de contactos disponibles que tienen las estaciones europeas, americanas y japonesas dentro de primer salto; hay aperturas de propagación ciertamente. pero rinden decenas de contactos y no centenares además de durar relativamente poco.

En 28 MHz, en cambio, la cancha se nivela puesto que las estaciones de Norteamérica, Europa y Japón tienen condiciones mucho mas restringidas a nivel local y regional, mientras que desde la distancia tenemos buenas condiciones.

Siguiendo el análisis de Rick hice un primer análisis de condiciones, usando mi actividad en FT8 durante un día completo en la banda de 28 MHz, y de alguna manera confirmé que hay buenas condiciones.

El gráfico adjunto resume el análisis. El método de cálculo fue explicado muchas veces en entradas anteriores, pero a modo de resumen se cuentan la cantidad de veces que mi estación fue escuchada o que yo escuché a otras estaciones tal como es reportado por WSJT-X al sitio PSKReporter.info. 

La cuenta en cada hora comparada con el total del día permite pronosticar la intensidad relativa respecto al día (mejor hora) y la segregación en cada hora por continente permite pronosticar con que continente es posible que se observen buenas condiciones en una dada hora (mejor continente para la hora).

El resultado muestra una actividad de 12 horas de las cuales el 98% se concentra en 10 horas; hay aperturas de distinta intensidad con todos los continentes, aunque como es de esperar NA y SA son los que mayor expectativa de sostener un run parecería van a tener. Pero el CQ WW es tanto run como s&p asi que hay que buscar puntitos donde los haya.

Las aperturas son pronosticadas a partir de las 9 de la mañana hora Argentina con SA, habiendo apertura breve y de baja intensidad con EU hacia las 11am, luego a partir del mediodía se muestra apertura con NA para cerrar pasadas las 20 con AS (mayormente JA). AF y OC es posible que tengan aperturas breves que habrá que encontrar y aprovechar.

Una idea de la solidez de las condiciones puede obtenerse evaluando el SNR promedio de las señales de/hacia mi estación, los límites del sistema prácticos son aproximadamente -20 dB medidos sobre un canal de voz (SSB), dado que las mediciones se hacen con potencias entre 1 y 10W (valores típicos con los que se opera en FT8, 1W en mi caso) equivale a varios cientos de Watt en SSB y varias decenas de Watt en CW. Esta medición tiene muchos sesgos, no todas las estaciones tienen la misma potencia, no todas las estaciones del continente están a la misma distancia y no todos los circuitos de propagación permanecen igual durante la hora en la que se hace discreta la medición; pero creo que para dar una idea general puede ser un buen indicador.

Como siempre que hago éste tipo de análisis repito la misma advertencia cuanto que se trata de una mirada estadística a fenómenos absolutamente caóticos que involucran energías de escala cósmica, eventos en el Sol o en la estructura atmosférica de la Tierra de naturaleza variante e impredecible pueden cambiar para mejor o peor éste análisis. Además las condiciones del Sol, que muestra cierta actividad en éstos días, puede enfatizarse, mantenerse o disminuirse hasta el momento del concurso, cambiando los pronósticos en forma consiguiente.

Finalmente, existe siempre un sesgo al analizar la propagación basado en la actividad de estaciones en cuanto puede no haber estaciones en geografías para las que hay propagación y por lo tanto no reflejarse esa condición. El CQ WW como evento genera la activación de un número de países muy superior al habitual por lo que si hay propagación es probable que esos países puedan ser trabajados.

Para ir calentando motores, aceitando manipuladores y durmiendo un poco mas a cuenta de las 48 horas intensas que representa el concurso.

QDX de QRP Labs

Bastó que completara una serie de entradas, luego de bastante tiempo sin hacerlo, reflejando la actividad técnica de varios meses alrededor de modificaciones al diseño QCX y su evolución para SSB el μSDX para que Hans Summers (G0UPL) anunciara su nuevo producto el QDX (Digital Transceiver).

En varios sentidos se trata de un aparato revolucionario desde su concepción técnica, al mismo tiempo es notablemente simple.

La recapitulación de la evolución de las distintas placas involucradas en el transceptor QCX y sus derivados (QCX+, QCX-Mini), el firmware revolucionario de Guido (PE1NNZ) que lo habilita para trabajar en SSB (QCX-SSB) y la optimización realizada por Manuel (DL2MAN) entre otros con el uSDX sandwich puede verse en detalle en entradas anteriores de éste blog y siguiendo los respectivos links de referencia.

Por supuesto que el firmware QCX-SSB, como transceptor SSB que es, permite la operación de modos digitales en general y de modos digitales de baja señal en particular. En especial FT8, el que es el modo que ha revolucionado la radio.

Hans tuvo un razonamiento novedoso preguntándose porque es necesario contar con un transmisor de SSB para generar una señal digital como FT8, esa es la manera convencional de hacerlo por cierto, se empieza por el programa WSJT-X, se extrae la señal de audio modulada y se introduce en un transmisor de SSB. Del receptor a la placa de sonido para la decodificación por el programa WSJT-X completando el camino inverso. 

La señal FT8 modulada no tiene información de amplitud, es una modulación de fase (el nombre FT8 deriva de Franken-Taylor PSK 8), por lo que es perfectamente posible emitirla por una cadena que no sea lineal. En el proyecto PixiePi comentado en éste portal utilizo de hecho un transceiver Pixie de CW para emitir en FT8. Sin embargo, el problema es la modulación, como empiezo con una señal de audio y modulo si no es una cadena lineal, como la de un transceiver SSB. Pero implementar un transceiver SSB es costoso, relativamente importante como proyecto y tiene sus propias limitaciones técnicas en cuanto a distorsión, supresión de portadora y supresión de banda lateral no deseada.

La generación de una señal FT8, pero por sobre todo su demodulación, requiere cierto músculo de procesamiento; en definitiva en éste mundo de procesamiento estocástico de señales la capacidad de procesar mas señales en la breve ventana de pocos segundos disponibles termina determinando la sensibilidad del sistema y la capacidad de recuperar señales que están muy profundamente por debajo del ruido en un ancho de banda de fonia. Volvemos al audio inyectado en una PC para el tratamiento.

Hay soluciones relativamente sencillas, el kit D4D de CRKits (reportado en éste blog aqui) aborda el problema manteniendo la PC para generar y demodular las señales pero utilizando un receptor de conversión directa simple para recibir y un transmisor de DSB para emitir. El enfoque es muy simple, pero tiene sus propios problemas (aunque la simplicidad, portabilidad y practicidad del kit ayudan a disimularlos). Uno es el uso de DSB, modo ineficiente y que además es cuestionable puesto que genera una banda lateral que puede interferir fuera de la sub-banda FT8. El receptor de conversión directa es siempre una alternativa interesante de experimentar pero tiene también problemas de mayor ruido, sensibilidad de ruido de modo común y por sobre todo interferencia de la frecuencia imagen. He realizado muchos contactos con éste kit y operarlo en condiciones de portátil tiene sus encantos.

Pero Hans toma un enfoque totalmente diferente, descarta el uso de un transceptor SSB convencional, al menos para transmitir. Para recibir utiliza una arquitectura similar a la del QCX. Para transmitir recibe la señal de audio, producida por cualquier programa de generación de modos digitales por caso el WSJT-X, y mide la frecuencia de la señal. Habiendo detectado la misma altera la frecuencia del DDS Si5351 para que la salida sea a la frecuencia del piloto de banda base (virtual) mas la frecuencia de audio, exactamente lo que haría un proceso de modulación por SSB. 

Si se mide la frecuencia con la suficiente velocidad y se actualiza el DDS en forma acorde la señal de salida es, efectivamente, modulada por la banda base de audio. Pero no hay proceso de creación de SSB involucrado, no hay mezclador balanceado, no hay señal portadora que suprimir ni banda lateral indeseable que retirar.

El truco para hacerlo en forma eficiente no es utilizar, como podría suponerse una transformada rápida de Fourier (FFT), sino mucho mas simple. Básicamente medir el tiempo entre cruces por cero de la señal de entrada. Esa es una forma de medir el período, y la frecuencia es su inversa. Dependiendo de la frecuencia de la señal y la de muestreo ese cruce puede caer entre dos muestras sucesivas, pero si el muestreo es suficientemente rápido de forma que existan muchas muestras (25-30) por cada ciclo se puede aproximar con una cuenta simple la señal senoidal al valor de la señal misma (sin(x)=x), y por lo tanto usar una regla de tres simple para ubicar el cruce exacto. Repitiendo esa cuenta muchas veces y promediando es posible extraer un cálculo de la frecuencia muy preciso y detectar variaciones muy rápidamente, las que comunicadas al DDS producen la modulación deseada. La imagen, tomada del manual del kit (link) muestra esquemáticamente el proceso.

Una vez que el DDS emite una señal de la frecuencia deseada solo es necesario amplificar la misma en forma eficiente (con un amplificador clase D) y filtrarla de armónicos para tener la señal que emitir.  Eso es exactamente lo que hace el transceptor QDX.

Una placa Arduino (o el procesador ATMega328p) puede procesar con cierta holgura unas 9600 muestras por segundo, con algunos trucos de programación y no haciendo otra cosa puede llegarse a 56000 muestras por segundo, claramente es insuficiente. Para poder procesar con holgura las 48000 muestras por segundo que requiere éste enfoque se utiliza un procesador de arquitectura ARM STM32F401RBT6 el que además de más músculo de procesamiento y memoria aporta la capacidad de tener una placa de sonido y un bus USB integrado, eso permite un diseño relativamente sencillo para el resto de la placa. 

Originalmente pensada para 80,40,30 y 20 metros la placa provee también los filtros pasabanda respectivos para suprimir la generación de armónicos en cada banda y la capacidad de conectar electrónicamente el filtro apropiado.

El formato de comercialización, como casi todos los productos de QRP Labs es en kit, aunque la evaluación preliminar es que se trata de uno de complejidad media-baja puesto que la mayor parte de los componentes SMT ya vienen soldados y hay que soldar capacitores, hacer algunas bobinas, los transistores de salida y los conectores grandes.

De acuerdo al manual no son necesarios ajustes especiales. Una explicación mas detallada puede verse en el video YouTube que Hans preparó (en inglés link).

El aparato se maneja tanto por una interfaz CAT (a través del puerto USB, el que aparece en la PC como un puerto serie) usando el protocolo Kenwood TS-440/480, como por una terminal serie usando el mism puerto la que permite configurar los principales parámetros internos.

En principio el procesador de audio no asume nada sobre la señal que recibe, solo que es en una banda base de fonía y que puede cambiar de frecuencia para lo que debe trasladarse; debido a ello puede usarse para cualquier modo digital aparte de FT8 (PSK31, RTTY, ¿SSTV?).

Sospecho que con FLDigi podrá usarse como receptor de propósito general y aunque a riesgo de generar alguna espuria o clicks indeseados (que habrá que medir) es probable que se pueda usar en CW mediante la salida CW/Soundcard de FLDigi o MixW entre otros.

El transmisor entrega 5W de RF con una alimentación de 9V y si bien esa cifra sube a 8W con una alimentación de 12V el manual de construcción previene enérgicamente no hacer eso, en cambio propone una modificación en el transformador de excitación para que entregue alrededor de 5W con 12V también.

La expectativa que generó el kit está dado por el record absoluto de su venta inaugural, los primeros 500 kits disponibles se vendieron dentro de los 15 minutos del lanzamiento. Ahora hay que esperar una temporada a que repongan, estoy en la cola.....