jueves, 18 de marzo de 2010

El Warbler de NN1G

En materia de circuitos QRP y QRPp ultralivianos existen dos preocupaciones; una es como hacer los equipos más simples reduciendo todo lo posible la cuenta de partes y la otra es como lograr que sean razonablemente operables en términos de capacidad de contacto. Lo primero se logra fundamentalmente mediante simplificar los circuitos, sacrificar funciones y (crecientemente) suplementar el funcionamiento mediante medios externos como puede ser plataformas de radio definida por software (SDR). Lo segundo se logra mediante seleccionar cuidadosamente los modos de operación que el equipo soportará; en general, CW parece ofrecer la mejor combinación entre la potencia (baja o muy baja) que estos equipos pueden entregar, las condiciones (usualmente precarias) de los sistemas irradiantes disponibles y la capacidad de aún así establecer contactos en condiciones y distancias razonables. Los diseños de otros modos de modulación tales como AM, DSB o SSB son muchos menos a partir de la noción que sus posibilidades de ser operativamente eficaces son limitadas. Personalmente creo que un DSB de 1/2 a 1W de potencia o un SSB de 100mW a 1/2W de potencia presenta oportunidades de alcanzar una relación complejidad-operatividad razonables para operación de aficionados principiantes en lo técnico o condiciones portátiles; mucha de la recolección documentada en este blog camina en la dirección general de un diseño de ese tipo. Sin embargo una variante no muy común, de la que he explorado un ejemplo de WSPR antes, consiste en la utilización de modos digitales de buena prestación en condiciones de baja relación S/R. Entre estos modos digitales se encuentra sin duda el PSK31. Algunos comparan su performance con la obtenible mediante CW incluso. Personalmente creo que si bien nominalmente la performance en condiciones de baja relación S/R es muy buena e incluso comparable a la del CW, en la práctica la combinación cerebro-máquina en la recepción de CW agrega algunos dB de mejora en la relación S/R que ningún método de cómputo considera. Aun así el PSK31 es claramente el 2do mejor modo luego del CW en mi opinión. En términos técnicos es muy atractivo porque una vez que se dispone de la corriente de mensajes digitales (secuencias de "1" y "0" a enviar) el método PSK de modulación y el control de envolvente son bastantes simples de implementar con un diseño comparable a un QRPp en complejidad. Por su parte la recepción se hace en muy buena forma a partir de un diseño de conversión directa aún de los mas simples.
Hay a mi juicio un factor técnico que limita la generación de PSK31 con circuitos QRPp ultraliviamos muy simples (por Ej. en el orden de complejidad de un Pixie). Se trata que los software de generación de PSK31 entregan la señal PSK ya modulada en la gama de audio, asumen por lo tanto la utilización de un transmisor de SSB tal como el que utilizamos para fonia.
Para implementar un emisor de PSK simple debería primero tomar la señal digital y con ella modular en fase el oscilador (o la generación de señal) del transmisor y en segundo término debería contar con la envolvente de esta señal para modular en AM la etapa de salida del transmisor. Pero ambas señales no están disponibles en los programas que generan PSK, pues como dije antes ya entregan los tonos modulados tanto en fase como amplitud.
Hay tres formas de evitar este problema. La primera es agregar al circuito transmisor básico una serie de componentes cuyo propósito sea demodular la señal de audio para regenerar la corriente de bits a transmitir y su envolvente (suena áspero romper la modulación para volver a modular inmediatamente, pero eso evita tener que implementar un SSB de fonia completo). La segunda es directamente no depender de los softwares disponibles e implementar uno desde cero que además de los tonos ya modulados entregue (opcionalmente) la salida digital a niveles TTL o RS-232 en, digamos, un puerto paralelo o serie. Alternativamente se puede pedir a los autores de software que agreguen esa función como una opción de los programas existentes; yo por mi parte hé intentado con algunos y la respuesta há sido nula; o no entienden siquiera el problema (tan encerrados están en sus paradigmas!!) o no ven la justificación para modificar su código. Una forma adicional en el mismo curso de acción es implementar la generación de PSK con un procesador local, un PIC por ejemplo, que reciba el texto a transmitir por un port serie y produzca las señales necesarias para modular el transmisor; hay un par de diseños de balizas en la red que usan esta aproximación que pueden ser modificadas al efecto.
Finalmente, el tercer enfoque es construir un transceptor de SSB especializado y simple. Ese es el utilizado por Dave Benson (NN1G) denominado Warbler (que se podría traducir con alguna libertad como gorrión) y publicado en la revista QST en el número correspondiente a Marzo del 2001. En este diseño tanto la señal de audio proveniente de la PC (en transmisión) como la a ser entregada a la PC (en recepción) son producidas por sendos mezcladores balanceados construidos alrededor del integrado SA612, el denominado U1 opera como oscilador y mezclador balanceado mientras que el U2 solo como mezclador balanceado (la señal del oscilador local lo toma del anterior). Hay una serie de etapas que acondicionan y amplifican la señal tanto en transmisión como en recepción. Lo significativo es que la banda lateral indeseada tanto en recepción como en transmisión se elimina mediante un filtro a cristal cuya respuesta se establece en la frecuencia de trabajo directamente. Con esta estrategia el circuito se simplifica enormemente pues no son necesarias conversiones múltiples ni etapas de frecuencia intermedia; obviamente el precio por esa "simplificación" es flexibilidad; el diseño es monobanda. Contra lo que podría suponerse no es "monofrecuencia" pues el ancho de banda que soporta es suficiente para acomodar varias señales de PSK31 (que es muy angosta) y en general el software permite generar señales en distintas frecuencias de la banda pasante.

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