AmateurfunkArduino

Gehversuche mit WSPR

WSPR?!

WSPR heisst Weak Signal Propagation Reporter (Wikipedia) und der Zweck des Systems ist:  „The Weak Signal Propagation Reporter Network is … to probe radio frequency propagation conditions using very low power (QRP/QRPp) transmissions. The software is open source, and the data collected are available to the public through this site.“ (Projekthauptseite)

WSPR ist ein weltweites System von automatischen arbeitenden Sendern (Baken) und Empfängern, die ihre empfangenen Meldungen ins Internet einspeisen und so einen weltweiten Vergleich der funktechnischen Ausbreitungsbedingungen erlaubt. Der Erfinder des Systems ist der Nobelpreisträger Joe Taylor. Die Empfangsrapporte werden in einer Datenbank (http://wsprnet.org/drupal/wsprnet/spots) gesammelt:

Das bei WSPR verewendete Protokoll ist ein sehr langsames, aber auch sehr robustes Datenübetragungsverfahren:
„Because of the extremely high processing gain of the WSPR system, over 28 dB, a simple 1W transmitter is equivalent to a regular 500 Watt SSB transmitter to provide the return data path. …Since a single WSPR signal is only about 6 Hz wide, probably 15 can easilly fit in the 200Hz wide WSPR channel and by transmitting only once every 20 minutes, then nearly 150 can share the channel. Further, 12 of these channels can fit in a single 2500 Hz HF voice channel for a total of 1800 users. Shown here is the 1 Watt Transmitter designed by W5OLF for the 30 meter Amateur Band. Or the very tiny 0.1W WSPR transmitter designed by TAPR for the Rasberry Pi shown in the lower right. This would make an excellent companion to the Rasberry Pi based Outernet System.“

 

Eine WSPR Bake mit Raspberry Pi

Der Start wird vielen ausführlichen Anleitungen leicht gemacht:

 

WSPR auf Pi installieren

Die Installation von WsprryPi gem. github  ist einfach.

sudo apt-get install git
git clone https://github.com/JamesP6000/WsprryPi.git
cd WsprryPi
make
#Install to /usr/local/bin:
 sudo make install
#Uninstall:
 sudo make uninstall
#add "consoleblank=0" to /boot/cmdline.txt.

Achtung: das 1-Wire Interface darf nicht aktiv sein, sonst wird jede Übertragung nach ca. 10 Sekunden beendet! Diese Einstellung findet man im rasp-config unter Interface Options. Grund ist die Doppelbelegung von Pin 7 (BCM 4).

Einige Beispiele aus dem Readme: Transmit a constant test tone at 780 kHz.

sudo ./wspr --test-tone 780e3

Using callsign HB9TSS, locator JN36, and TX power 10 dBm, transmit a single WSPR transmission on the 30m band using NTP based frequency offset calibration.

 sudo ./wspr HB9TSS JN36 10 30m

The same as above, but without NTP calibration:

 sudo ./wspr --free-running HB9TSS JN36 10 30m

Transmit a WSPR transmission slightly off-center on 30m every 10 minutes for a total of 7 transmissions, and using a fixed PPM correction value.

 sudo ./wspr --repeat --terminate 7 --ppm 43.17 HB9TSS JN36 10 10140210 0 0 0 0

Transmit repeatedly on 40m, use NTP based frequency offset calibration, and add a random frequency offset to each transmission to minimize collisions with other transmitters.

 sudo ./wspr --repeat --offset --self-calibration HB9TSS JN36 10 40m

Tipp: mit angehängtem Ampersand/Kaufmanns-Und wird der Prozess in den Hintergrund abgesetzt, wo er auch nach dem Logout weiterläuft.

 

Filter

Die Konstruktion kleiner Tiefpass-Filter und deren Messungen ist jetzt hier in einem separaten Artikel zu finden.

 

Senden mit dem RPi

Der Empfang ist in Nordeuropa möglich und dies bei wirklich nur maximal ca. 15mW, die direkt vom Raspberry Pin geliefert werden! Gesendet wurde mit:

sudo ./wspr --repeat --offset HB9TSS JN36 10 40m

Hier das Resultat eines Abends (Dämmerung) auf 40m:

Nach ein paar Tagen kommen um die 50 verschiedene „Spots“ zusammen:

Auf dem 20m Band ca. 24h geht auch Griechenland. Mit dem Pi funktioniert 20m besser als mit dem FT817+Signalink (s. unten).

 

MUF – Maximum Usable Frequency

Die Empfänger werden durch an der  Ionosphäre reflektierte Wellen erreicht. Dies ist nur möglich, wenn der Abstrahlwinkel flach genug und die Frequenz nicht zu hoch ist, da andernfalls die Wellen nicht mehr reflektiert werden. Die Frequenz muss also kleiner als die MUF,  die Maximum Usable Frequency sein. Stationen sehr nahe dem Sender fordern geometrisch einen steilen Reflexionswinkel d.h. es sind nur niedrigere Frequenzen möglich. Solche Beobachtungen zeigen z.B. dass im 40m Band Empfang erst ab 800km Distanz möglich ist (Beispiel im HBRadio 2017/5 p. 33). So ein Fall scheint am 11. Oktober 2017 auf dem 40m Band eingetreten zu sein – alle Reporter Stationen sind mind. 750km, maximal 900km entfernt.

 

WSPR mit PC und FT817

Zum Kennenlernen und Testen habe ich 2 Laptops mit WSPR ausgerüstet und per Audio gekoppelt. D.h. der Sender schickt die WSPR NF direkt über den Lautsprecher und der Empfänger nutzt das Mikrofon (diese Idee ist im AAtiS Heft 27 beschrieben). Nach einigen Experimenten wagte ich mich wieder an das Funken.

Die Einrichtung für Empfang ist relativ anspruchslos:

  • Setup 1: Laptop mit WSPR – Signalink Tigertronics USB Interface – FT 817 – Diamond HF20X Vertikalantenne im Garten (am Boden)
  • Setup 2: FT817 – Smarttuner SG211 – ca. 8m Drahtantenne vom Balkon in den Garten

Sendebetrieb hat aber seine üblichen Tücken:

  • Konfiguration FT817: Mode DIG, USER oder U-PSK (Menu 25,26)
  • max. 2.5W an Batterien (Lipo)
  • Einstellung Audio: auf dem Laptop maximaler Audiolevel, auf dem Signalink TZX mittel, Delay minimal. Damit ist zu experimentieren.
  • Senden: Es muss der Mode Digi ausgewählt werden! Siehe WSPR kann ich jetzt auch – erste Versuche: „Es hat mich eine ganze Ecke Zeit gekostet drauf zu kommen, dass der FT817 im Mode USB die NF nur über das Mic haben möchte und nicht von der CAT-Schnittstelle nimmt. Wenn man also, wie ich, die NF via CAT an der Geräterückseite einspeisen will, muss als Mode DIG ausgewählt werden. In den Menues des FT817 kann man hier U-PSK auswählen, was wohl USB entspricht.“
  • Abstimmen am SG 211: http://www.qrpforum.de/index.php?page=Thread&threadID=1681: Die PA hat die Leistung von FT-817 so runtergeregelt dass selbst der SG-211 (der weniger Steuerleistung benötigt als andere Tuner) nicht mehr mit der geringen Leistung zurecht kam. Mit dem Dämpfungsglied sieht die PA nun immer 50 Ohm und liefert trotzdem noch genug Leistung für den SG-211.
    Das gelang mir nicht immer zuverlässig.
    Artikel zur schlechten Qualität des Signalink mit Modifikationen: http://www.frenning.dk/OZ1PIF_HOMEPAGE/SignaLinkUSB-mods.html

Der allererste Report kam aus Spanien:

Der Empfang funktionierte auf einigen Bändern problemlos, empfange wurde ich aber bisher nur von DL4RU auf 20m.

Empfang 30m Band

Am Abend vom 17.9. gelangen mir von ca. 20.30 bis 22.15h diese Spots (20 verschiedene Stationen).

 

Empfang 40m Band

Mit der Drahtantenne ist auf dem 40m Band tadelloser Empfang möglich, ca. 70 unique Spots während ein paar Stunden in der Nacht (sofern der Tuner abgestimmt hat).

 

Empfang 80m Band

Auch im 80m hört man mit der kurzen Drahtantenne noch immer Nordeuropa.

 

Empfang 160m Band

Das war nur ein einmaliger Empfang auf dem 160m Band. Der Vergleich mit dem Pi wird spannend sein.

Senden 40m Band

Irgendwann klappte es dann doch mit dem Senden. Mit einem stärkeren Funkgerät stimmte ich den Lang-Draht in meinem Gartenauf 40m ab. Auf dem Signalink setzte ich den TX Level auf Stufe 2-3 von 11. Auf 80m, 40m, 30m und 20m wurde ich gehört.

Mit 2.5 Watt

Mit 1 Watt

Mit 0.5 Watt

Vorläufiges Résumée

  • meine minimimalistische Drahtantenne funktioniert auf 40m und 30m erstaunlich gut
  • Bereits kleinste Leistungen 10-20 mW reichen für Nord-Europa
  • Senden geht nicht immer gut:  es gibt vermutlich noch Probleme mit dem Antennen-Tuner
  • Im 20m Band ist die  Drahtantenne eventuell nicht abstimmbar
  • Die Modulation des Signalink ist auch etwas suspekt (wie messen?)
  • Die RX/TX Regler auf dem Signalink dürfen nicht ganz auf Minimum stehen, sonst wird nichts gesendet und empfangen
  • der WSPR Code auf dem Pi bricht nach 2 Sekunden ab, wenn auf dem Pi die Onewire Schnittstelle aktiv ist

Andere Bauprojekte und Erfahrungen


Update 20171123/20171223/20180104

 

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