Radiosonde, multiricezione a basso consumo di risorse

Oltre a Radiosondy, la strada più semplice per attivare più ricevitori virtuali nella porzione di banda ricevuta da una chiavetta RTL-SDR, è sicuramente l'utilizzo di SDR-Radio abbinato a quel capolavoro di RS41Tracker  firmato Diego, IW1GIS.
Utilizzando un I7, il problema del consumo di risorse non si pone.
Le difficoltà, sorgono se a questo scopo si destinano pc datati o si vuole aggiungere la possibilità di accedere da remoto alla propria chiavetta con un'ulteriore sessione SDR.
La soluzione che ho trovato sta funzionando egregiamente su un modestissimo Atom-525 arrivando al 30% di carico della CPU con due ricevitori e due sessioni di RS41Tracker in piena decodifica.

Come si vede sotto, il buon vecchio Atom sta decodificando contemporaneamente Linate e Pratica di Mare, quest'ultimo, non certo un segnale scontato considerata la distanza.

Qualcuno però il lavoro più duro lo dovrà fare...
Le due sessioni SDR#, accedono entrambe a una chiavetta RTL-SDR connessa a un Raspi 3B sul quale sta girando Spyserver, un server remoto distribuito gratuitamente dallo stesso autore di SDR#.
Faccio notare che anche il consumo di banda è bassissimo, solo 50kB/s per sessione, nonostante questo, non emerge nessun problema di decodifica del segnale delle RS41.

Sotto, Linate + Payerne con sensore O3 al seguito.

E il Raspberry?

Con due sessioni, il carico della CPU del Pi 3B si aggira attorno al 40%.  

Sia sul lato server che client, ci sono margini per salire con il numero di sessioni contemporanee. Non rimane quindi che provare! 

Turnstile Antenna

Come alternativa alla V-Dipole, ho deciso di costruire una Turnstile per i 145 MHz.

Dimensioni degli elementi, spaziatura e stub in RG-59 rispecchiano le indicazioni di I6IBE.

Per la realizzazione ho utilizzato dei tondini di alluminio anodizzato da 8mm. 

Gli elementi dei dipoli, una volta tagliati a 489mm, li ho filettati a un'estremità per 35mm.

La parte filettata servirà per il fissaggio alla scatola e il collegamento con gli spezzoni di RG-58 da 342 e 684mm.   Per collegare i coassiali al tondino ho usato 4 capicorda e altrettante coppie di dadi e rondelle inox.

Un giunto tubo/scatola e un tubo da 32mm lungo 2mt fanno da supporto per l'antenna e i due riflettori da 1035mm. 

Prima di chiudere la scatola, ho protetto i capicorda e i dadi con della gomma liquida. 

Una discesa di 20mt in RG-58 e una chiavetta RTL-SDR (senza preamplificatore) completano il setup per le VHF. Per la taratura ho usato il solito MFJ-956 accorciando di 10mm ogni braccio dei dipoli per raggiungere la risonanza a 145.900 MHz.

Nell'immagine sotto, la ricezione del beacon del satellite italiano Max Valier Sat con soli 2,6° di elevazione

Per curiosità ho provato ad utilizzarla anche a 137 MHz con i satelliti NOAA e i risultati sono stati, tutto sommato, soddisfacenti.

NOAA-19

NOAA-18

NOAA-15

FOX-1D - Cubesat -

E' in orbita il FOX-1D o come si preferisce, AO-92.

Per ora il transponder non è ancora attivo, si ricevono però i dati telemetrici trasmessi in DUV (subaudio), tecnica che sovrappone l'invio dei dati alla normale fonia.








Qui sotto, vediamo l'"impronta" sul waterfall della trasmissione dell'ID e dei dati telemetrici in una delle sue prime orbite . Il ricevitore è l'Airspy HF+ e l'antenna, un semplice V-Dipole per i 145MHz.
A circa metà trasmissione, vediamo la sovrapposizione dell'audio.

L'audio dell'identificazione del FOX-1D.
FOX-1D.mp3

I dati telemetrici si decodificano con il software fornito direttamente da AMSAT.
AMSAT-NA Telemetry

Queste è una delle prime decodifiche utilizzando un Funcube-Pro e il solito V-Dipole.

Airpsy HF+ sotto i 300 kHz

Nel precedente post avevo fatto notare come l'Airspy HF+ lasciasse a desiderare sotto i 300 kHz. La spiegazione è un condensatore  da 300 pF sull'ingresso H.  Sulla serigrafia è indicato come R3.

Ponticellandolo spariscono tutte le IMD in VLF e compaiono i segnali a partire dai 10 kHz. Nel video si vedono le stazioni Alpha.
Si può vedere chiaramente la differenza escludendo R3.

Essendo da 300pF, l'attenuazione diminuisce con l'aumentare della frequenza. In questo altro video si nota come sopra i 10 MHz non ci siano differenze bypassando il componente indicato come R3.

Eviterò di eliminarlo del tutto, ne salderò in parallelo un 100n e in un piccolo contenitore metallico esterno inserirò un 300pF da eventualmente escludere con un deviatore e, già che ci sono, anche un attenuatore da 10dB.

Airspy HF+

Dopo una lunga attesa, l'Airspy HF+ ha fatto la sua comparsa sul mercato. Nella fase di prevendita, era disponibile solo da Itead. Oggi, si puo' tranquillamente acquistare allo stesso prezzo in Europa da Wimo senza le procedure di sdoganamento che si affrontano se si decide di importarlo con DHL.

Data la disponibilità per entrambi i ricevitori delle rispettive Extio, per fare dei confronti ho deciso di utilizzare HDSDR.
Attualmente la extio per l'HF+ gestisce un unico sample rate, 768 kS/sec.
Collegati i ricevitori a uno splitter induttivo e a una Ala-1530, senza la presa di terra  spuntavano evidenti disturbi dovuti alla USB. Ho sostituito il cavo USB di serie con uno di qualità dotato di un choke da 5+5spire su un nucleo 5943002701 e i disturbi sono quasi spariti.

Il choke sul cavo USB

Devo purtroppo evindenziare una difformità rispetto a quanto dichiarato, mi riferisco alla copertura dai "9kHz" che in realtà inizia a 150kHz anche se le ottime caratteristiche del ricevitore si raggiungono solo a circa 300 kHz.

Salendo in frequenza si dimostra quello che è,  un ottimo ricevitore. Nell'immagine che segue vediamo due segnali di ampiezza molto diversa distanziati solo 9kHz.

Qui sotto, una panoramica di una porzione delle onde medie sui due ricevitori, l'ascolto dei segnali anche più deboli non evidenzia differenze tra HF+ e S2.

L'HF+ è invece nettamente più sensibile, lo vediamo su questi segnali serali a 27MHz, frequenza dove la Ala1530 non brilla certo.  Oltre all'immagine che non lascia dubbi su quanto "i segnali si stacchino maggiomente dal fondo" (per dirla in modo chiaro)  anche l'ascolto dell'audio lasciava pochi dubbi sulla differente sensibilità.

L'HF+ è però un'evoluzione del classico QSD, ciò significa che in parte soffre degli stessi problemi. Qui c'è un esempio di quello che avviene quando un segnale di forte intensità genera immagini a frequenze più basse.  Ho collegato un oscillatore all'ingresso del ricevitore e ne ho aumentato l'intensità del segnale fino a notare la comparsa di immagini a F/3.

A destra il segnale dell'oscillatore, a sinistra le immagini che iniziano a emergere dal fondo.

Qui sopra si nota appunto la differenza tra un ricevitore a campionamento diretto e l'HF+ ma,  come hanno già ampiamente discusso sul gruppo Airspy, ciò che bisogna domandarsi prima di scegliere un ricevitore come l'HF+, è se si ha davvero la necessità di avere tutta la dinamica di ricevitori di altro livello (e costo). 

La risposta che ci dobbiamo dare dovrà essere oggettiva e motivata senza limitarsi al desiderio di avere 120dB di dinamica "perché è meglio", punto sul quale credo ci troveremmo tutti d'accordo.

A favore dell'HF+ c'è (oltre al prezzo) la copertura delle VHF argomento che mi riservo di affrontare dopo aver fatto delle prove.

VY0ERC Ellesmere Island in 40mt.

Il piccolo Raspberry con il dongle Rtl-Sdr, quando non utilizzato come server-SDR, è dedicato alla ricezione in WSPR.

Questa notte ha messo a log il segnale proveniente dalla stazione meteo dell'isola di Ellesmere, la più settentrionale delle isole artiche canadesi. 

Purtroppo i ragazzi del radio club esagerano con la potenza trasmessa rendendo il collegamento non così eccezionale, del resto sono solo 5.127km,  tuttavia fa pensare che il segnale arrivi da un luogo così.

 Il Raspberry Pi3 attivo questa notte

V-Dipole 145 MHz

La necessità era sostituire la vecchia Double Cross Dipole, ormai cotta dal sole, con un'altra antenna da utilizzare principalmente per la ricezione dei Cubesat,  piccoli e sempre più numerosi satelliti dalla forma di un cubo da 10x10x10cm.
I requisiti richiesti erano: una discreta efficienza per la ricezione Sat, possibilità di autocostruzione senza poter contare su un'officina e, soprattutto, semplicità.
Tempo fa avevo visto un post di Adam 9A4QV che mostrava i risultati ottenuti ricevendo i segnali dei satelliti NOAA a 137 MHz con un semplice dipolo a V.
I Cubesat hanno uno scopo totalmente diverso e per ovvie ragioni l'intensità dei segnali non è certo paragonabile a quelle dei satelliti meteo. I Cubesat, quando illuminati dal sole, trasmettono mediamente con 350mW per scendere fino a 30mW quando il satellite si trova in ombra.
Tuttavia, l'impegno per realizzare un dipolo a V non è certo elevato e una prima prova utilizzando la tecnica costruttiva di Adam ha richiesto pochi minuti. L'inaspettato buon risultato in ricezione e l'avvicinarsi della stagione invernale mi hanno spinto a realizzare qualcosa che andasse oltre un'installazione provvisoria.
Ne è uscito quello che si vede da questa foto che non vuole essere un esempio di chissà quale realizzazione ma uno stimolo ad avvicinarsi alla ricezione di questo genere di satelliti amatoriali senza investire grandi risorse.

Partiamo dal dire che per la struttura ho utilizzato semplice materiale da impianti elettrici, una scatola rotonda da 80x40, un raccordo tubo-scatola da 32mm e un tubo da impianti elettrici da 32mm lungo 2mt. Il dipolo vero e proprio è composto da due tubetti in alluminio da 10mm lunghi 500mm. Il cavo RG-58 è collegato ai due bracci del dipolo con due capicorda e dei comuni rivetti in alluminio. Subito sotto ho messo un anello in ferrite mat.43 giusto per creare un minimo di choke. I due bracci del dipolo formano un angolo di 120°.

Per garantire un'adeguata protezione dall'ossidazione e fornire una discreta resistenza meccanica, dopo aver sigillato con della colla a caldo tutte le fessure (compreso i tappi laterali e il tappo inferiore che funge da passacavo) ho riempito la scatola con della resina epossidica. Prima di rivettare i capicorda, consiglio di infilare a forza un pò di plastica nei tubetti per fare in modo che la resina ne riempia solo la prima parte. A protezione delle estremità, ho messo dei tappi di plastica che si trovano in tutti i negozi di bricolage così come si trovano i tondini di alluminio in barre da 1mt.

Una volta indurita la resina, ho accordato l'antenna accorciandola pian piano fino a farla risuonare a 145,950 MHz. Indicativamente ho dovuto accorciarla di circa 10mm per parte, operazione da fare con molta pazienza tagliando pochi mm. di tondino per volta.

Per un uso continuo, ho pensato di utilizzare un vecchio Compute Stick Intel e un dongle Funcube Pro.  Il progetto FUNcube, nato a scopo didattico, prevede una dashboard per la decodifica dei segnali telemetrici del satellite e un sito che raccoglie tutti i dati decodificati da ogni stazione ricevente. Nella prima immagine vediamo i dati telemetrici ricevuti con il dipolo a V del più "vecchio" dei FUNcube lanciato nel Novembre del 2013.
Nel passaggio in questione, la massima elevazione era di 49°,  il satellite era in eclissi e, di conseguenza, trasmetteva a potenza ridotta (53 mW).
Il lobo di ricezione del dipolo a V non garantisce una ricezione continua del passaggio ma più che sufficiente per decodificare 36 blocchi di dati telemetrici in una giornata di cielo completamente coperto.

 

Pochi minuti dopo c'è stato il passaggio del NAYIF-1 (FUNcube-5 / EO-88) lanciato il 15/02/17 dal Dubai based Emirates Institution for Advanced Science and Technology (EIAST). In questo caso il passaggio è stato molto più basso, soli 11,5° ma con una potenza del TX di 460mW.

 

A seguire è stato il turno del UKube-1 (FUNcube-2), un passaggio a 60° con 370mW di potenza.

Non saranno i risultati ottenibili con una cross-yagi su rotore ma a mio giudizio è così semplice che vale la pena di costruirla.