jueves, 20 de septiembre de 2012

El WISPY-10 de G3XBM

Hay un diseño muy interesante que vengo siguiendo en el blog de Roger (G3XBM) relacionado con un transceiver para el modo WSPR para la banda de 10 metros que el ha llamado WISPY-10.
Hay un número de elementos interesantes en este diseño QRPp (200 mW) que me gustaría resaltar.
El primero es el lento pero consistente progreso del modo WSPR , sobre todo en el hemisferio norte. Cuando se pronuncia con fonética inglesa suena muy parecido a "whisper" (murmullo) y tiene toda la pinta de haber recibido lo que se llama un "retrofit" del nombre para significar el acrónimo de "weak signal propagation reporter" (reporte de propagación de bajas señales), inventado originalmente por Joe Taylor (K1JT) y ahora parte de un esfuerzo cooperativo de software libre (open source); Joe incidentalmente es un radioaficionado vastamente mas conocido por el hecho de ser premio Nobel de fisica por sus trabajos en el campo de la astrofísica, donde claramente amasó su vastos conocimientos en procesamiento de señales débiles.
Esto solo justificaría una entrada para discutirse, el enorme potencial de la radio para testear ideas revolucionarias que se encuentran en la frontera de la ciencia; cada vez que escucho que la radio no puede competir con Internet me preocupa la miopía del concepto. Internet es una herramienta la radio es una manifestación de la pasión por experimentar, son cosas diferentes.
WSPR como método requiere algo mas que esta entrada (donde quiero remarcar varias cosas) para describirse, pero la idea general es que se transfieren mensajes de una cantidad de bits pequeña (50 bits), a muy baja velocidad (algo menos de 2 bauds, comparar con PSK31 que transmite a 30 bauds). Debido a la baja cantidad de información y la baja velocidad el ancho de banda que ocupa es muy pequeño, 6 Hz (comparar con los 50 Hz de PSK o los casi 100 Hz de CW en alta velocidad).
Debido a estos factores una señal que está hasta -28 dB por debajo del nivel de ruido en un canal de fonía (algo menos en uno de CW o PSK) puede ser tomado!!! Esto es una señal extremadamente baja, increiblemente baja.
¿Que tan baja?....
Si en 10 metros una estación con 100W en SSB es escuchada en un punto del planeta con un S7 (nada extraordinario, por cierto) y el piso de ruido estuviera en ese momento en S3 (una tarde muy golpeada por el ruido en 10 metros, por cierto) podría llegar a nivel del ruido con una señal 24 dBm menos, o sea con un clásico diseño QRPp de alrededor de 500 mW. Una señal WSPR con 28 dB aún menor, algo mas de 0.5 mW o 500 microWats podría ser tomado sobre ese mismo path. Todo esto es teórico y seguramente se necesita un poco mas de potencia en circunstancias habituales para compensar por el fading, ruido pulsante e interferencias en la banda. Pero muestra una idea del potencial de este modo y las potencias ridículamente bajas en juego.
Es claro que no es un modo para intercambiar información en volumen; aún transmitiendo continuamente el texto de esta nota hasta ahora (unos 500 bytes) tardaría algo menos de 10 minutos en transmitirse; por cierto mejor que nada cuando no hay otras formas de comunicar, pero ciertamente no su principal propósito. Un QSO típico lleva señal distintiva, grid locator y potencia relativa recibida comprimidos en los 50 bits del mensaje y tarda algo mas de 5 segundos en pasarse. Por eso un QSO puede formalizarse en algo menos de 10 segundos (para los puristas, este intercambio es un QSO pues se intercambia distintiva y reporte de señal!!!) lo que es algo mas eficiente que un típico QSO de pileup bien manejado.
En realidad el estilo de comunicación es un poco diferente al convencional, uno comunica al mismo tiempo con todos (!!). Los contactos se "confirman" registrando a quienes se escuchan en un data base central llamado WSPR net.
Mas que un modo de comunicarse es una herramienta formidable para experimentar en el fascinante campo de las señales muy débiles. Primer punto interesante del proyecto, el modo.
El segundo punto interesante que quiero remarcar es la tendencia de como WSPR habilita toda una gama de diseños muy simples pero que aun así no son versiones de baja prestación de equipos mas grandes. En realidad la concepción general es que a medida que se simplifican los diseños, especialmente en el campo de diseños QRPp, se obtienen circuitos muy entretenidos de armar pero con los que rara vez se hace mas que un contacto de prueba antes de "archivarlo". Es decir los equipos QRPp mas simples no se "usan" para comunicar constantemente. En mi experiencia si se usan, mas de una vez he viajado con un Pixie, y hasta hecho algún comunicado en el exterior con el. Pero es cierto que se necesitan condiciones especiales de propagación, antenas en o sobre la media y ciertas habilidades operativas para utilizar mas o menos consistentemente un QRPp y es dificil que se dé la suma de condiciones. Si bien no he progresado demasiado en la implementación de un prototipo creo que las tecnologías alrededor de diseños basados en SDR tienen el potencial de permitir equipos de baja complejidad con razonables prestaciones, al menos superiores a los de los clásicos equipos cristaleros de CW. Aun así es debatible, y con razón, la practicidad de un diseño de SSB de 100 o 200 mW PeP de potencia. El diseño de George es extremadamente simple, solo un poco mas complejo que un diseño clásico simple QRPp y aún asi entrega 200 mW de una señal DSB (doble banda lateral) por lo que equivale a una señal de 100 mW en SSB.
Los diseños DSB sufren, creo que injustamente, de mala fama; o al menos de una consideración menor que sus contrapartes de SSB. Tienen por sobre estos una mayor simplicidad inherente.
En el caso de modos muy angostos, como el WSPR (o incluso el PSK31, o porque no, incluso el CW) el principal problema de los diseños DSB que es la señal "imagen" (la banda lateral no eliminada) no es un problema. Es simplemente filtrada, no ya por el transmisor, sino por el receptor por lo que en la práctica no molesta.
Se puede arguir que la señal de la "otra" banda lateral es una interferencia indeseada; pero realmente hay que abordar esa cuestión con sentido común. Un equipo de 100W si emite una banda lateral o una portadora suprimida en 30 dB es técnicamente correcta, eso significa que se tolera que un equipo cualquiera esté emitiendo una señal "espurea" de 100 mW. Estos equipos QRPp emiten una banda lateral indeseada de alrededor de 100 mW o menos también. ¿Cual es la diferencia?
Siguiendo los artículos del blog se vé que tanto George como algunos comentarios sugieren que este mismo diseño y casi sin modificaciones (otra que de frecuencia) son perfectamente adaptables a PSK31 como equipo dedicado, quizás la estación de field day "perfecta" de PSK31?
Uno llega a proponer algunas mejoras menores para transformarlo en un transceiver SSB por rotación de fase basado en SDR.
... Creo que voy a tener que darle alguna prioridad a mi viejo proyecto del Pixie SSB porque se viene acercando la muchachada.....
Segundo punto interesante, el diseño muy compacto y accesible. Ideal para experimentar.
Hay un tercer punto que a mi me atrae y que no es en realidad abordado por George como uno de sus objetivos. El código de WSPR está planteado como software libre y puede ser aplicado a casi cualquier versión de Linux.
Esto significa que con algunas modificaciones menores es una plataforma que se puede desplegar en sistemas embebidos de cualquier tamaño; lo que los hace ideales para experimentar en balizas y experimentos embarcados varios. Esto además permite abordar algunos comentarios que un proyecto QRPp que necesita una PC atrás (que consume entre 200 y 600W de potencia) no es tan QRPp que digamos.
Como además trabaja en conjunto con Internet puede transformarse en una aplicación de HSMM/Hinternet o al menos aplicar los mismos conceptos.
Es decir, resumiendo, que este proyecto resume un modo interesante, un diseño QRPp interesante y una aplicación interesante de radio. Todo en uno, y por el mismo precio.

2 comentarios:

  1. Hola Pedro: Acabo de reiniciarme en esta querida radioafición, que tenía postergada desde hace casi medio siglo.
    Empecé fabricando algunos chiches que podés ver en mi blog www.lu1ar.blogspot.com.ar
    Ahora estoy haciendo un transceptor DSB de 20 metros muy chiquito, preámbulo de un Handie de 20 metros de 3 watts.
    Te mando un abrazo y te agradezco que compartas toda esta información.
    Edgardo Maffía LU1AR

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  2. Me alegro mucho Edgardo, bienvenido de vuelta al hobby. He "chusmeado" tus proyectos y lucen interesantes. Los DSB están teniendo una primavera para proyectos simples. Habría que explorar un SDR que puede tener el mismo orden de complejidad que un DSB pero para obtener SSB. Saludos, Pedro LU7HZ

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