E “QATAR-OSCAR-100” SIA !
QO-100 : il nuovo oggetto del desiderio !
In vista della serata sperimentale dedicata alla costruzione di un TX ed un RX per il satellite QO-100, ecco alcune nozioni di base che torneranno utili a tutti. Abbiamo riflettuto su come approcciarlo in sede , anche pensando ai soci meno avvezzi a giocare sopra il GHz.
Crediamo che sia importante fare attività radiantistica a 360° diffondendo conoscenza e informazione il più possibile (dopotutto per ora siamo una associazione culturale).
Inoltre volevamo lasciare qualcosa di “fisico” in sede per permettere ai Soci di “giocare” autonomamente con queste nuove tecnologie alla bisogna. Questo è quello che abbiamo messo insieme.
Un minimo di informazione.
Ecco il paragrafo più scontato e duplicato al mondo. In internet trovate miliardi di informazioni più puntuali ed autorevoli. Però se dobbiamo uniformare le skills di tutti questo paragrafo è il minimo: cominciamo con il set minimale .
Il satellite Qatar-OSCAR 100 è posizionato in orbita geostazionaria (ovvero rimane fisso sopra un punto del globo terraqueo) più o meno sopra al centro dell’africa.
Per noi italici radioamatori è una bellissima posizione, perchè come potete vedere qui di fianco, il satellite copre tutta l’Africa, l’Europa, parte dell’Asia e un pò di Brasile!
Dalle nostre parti il puntamento è facile e senza problemi. Ovviamente ognuno di noi dovrà verificare il puntamento in base al suo QTH. Consiglio di guardare a questi 2 link per verificare : qui e anche qui.
QO-100 ci interessa perchè oltre a tutti gli altri ammennicoli da satellite, è dotato anche di 2 transponder ad uso radioamatoriale!!
1 – NARROW per uso SSB, CW, PACKET, SSTV, DIGITALE ecc
2 – WIDE ad uso DATV DVB-S2 per emissioni TV
(*) Al momento la banda passante è stata portata a 500KHz.
NB Transponder Bandplan
E adesso proviamo l’ascolto
In linea teorica l’ascolto rasenta il banale, ecco cosa serve:
1 parabolina medio piccola (se cercate bene ognuno dice la sua: dall’uso del solo LNB nudo a un disco da 1.5 metri)
1 LNB montato sulla parabolina; dai link sopra trovate anche lo skew (l’inclinazione da dargli per ottimizzare la ricezione)
1 cavo di discesa che porti anche i 12 Volt di alimentazione all’LNB
1 BIAS-TEE che inserisca i 12 Volt di alimentazione e li separi dal ricevitore
1 ricevitore
Ora la ricezione, semplificando, funziona così:
un LNB riceve i segnali in un range che va dai 10 ai 12 GHz, e li converte grazie ad un oscillatore locale da 9.750.000 MHz a una frequenza nota.
Quindi se QO-100 arriva in antenna in SSB alla frequenza di 10.489.650 MHz – (meno) i 9.750.000 dell’oscillatore del convertitore significa che avremo il segnale del satellite sulla frequenza di 739.650 MHz !!!
Ottimo: possiamo ricevere un segnale a frequenza “umana” . Però il mio Yaesu non riceve a 739MHz; e poi il rischio di rompere qualcosa c’è!
Se vogliamo fare una cosa facile facile alla portata di tutte le tasche anzichè i nostri RTX che ci obbligano a costruire oscillatori personalizzati, perchè non usiamo un economico SDR? Quindi lo schema del nostro “RX” sarà il seguente:
Nota bene: trattandosi di sperimentazione e non volendo comprare apparati costosi, abbiamo rovistato nel magazzino trovando e collegando il materiale schematizzato qui sopra! Nulla vieta di usare altro per l’impianto a casa, come ad esempio una banale chiavetta SDR da pochi euro.
Quindi riassumendo per passi gli step sono:
1) calcolate il puntamento QUI , ho già inserito le coordinate Lat. e Lon. della sede ARI Varese, voi se volete inserite quelle di casa vostra. Il risultato del puntamento è Azimut=156.71° , Elevazione 34.66°, Skew (inclinazione LNB) -16°. E’ carino sapere che il satellite dista dalla sede 38.214,11 Km.
Una buona bussola e goniometro è tutto quello che serve per iniziare a puntare l’antenna. Lo skew negativo o positivo è indicato sul LNB.
2)Collegate alla discesa di antenna dal LNB al BIAS-TEE, alimentato a 12 Volt, attaccate il tutto all’SDR che nel nostro caso è un HackRF One e collegate la presa usb al PC e all’SDR.
3) Scaricate il software se non lo avete già. Potete usare quello di Airspy da QUI (trovate anche i driver corretti) o di SDR Console che trovate QUI. Ricordatevi di impostare lo SHIFT a 9.750.000 MHz per leggere la corretta frequenza di downlink.
4) Divertitevi a decodificare il segnale Beacon in CW che viene trasmesso ogni pochi secondi e poi seguite i vari segnali che potete intercettare.
Attenzione solo a lasciare scaldare/stabilizzare tutto perchè deriverà un pò. Oltre che caratteristico con un ricevitore così strutturato, la deriva è facile sia molto sensibile. Oltretutto noi avendo gli HackRF One in casa, ci troviamo con una banda passante un pò limitata. Probabilmente non sono la soluzione più performante però funzionano.
Remote SDR V2 – questo sconosciuto
Visto che questa configurazione è semplice, funziona ed è economica, e visto che vogliamo fare qualcosa di divulgativo/innovativo da potere rifare a casa, facciamo un passo in più ora: inseriamo il Remote SDR nel nostro progetto.
Perchè? per tre motivi principalmente: il primo è che vogliamo fare conoscere il software, che serve a controllare da remoto uno o più SDR (e chissà quante idee stanno venendo nella testa a tutti) e pasticciare un po con un Raspberry; secondo vorremmo prima o poi trasmettere, terzo è che remotizzare l’RX/RTX che stiamo costruendo consente di spostare gli apparati attivi vicino all’antenna, tagliando le lunghezze dei cavi coassiali: quando si sta sui GHz la cosa ha davvero tanto senso.
Ecco lo schema logico di cosa vogliamo costruire: è chiaro (se ben ricordo lo standard Ethernet) che possiamo avere il PC lontano fino a 110 metri massimi dal nostro “RTX”, che quindi si può piazzare anche sul palo volendo! E non facciamo ora nessun accenno alla remotizzazione via internet, dove potreste avere l’apparato a casa di un amico….
“Remote SDR” è quindi un’applicazione web che permette di controllare a distanza un ricetrasmettitore SDR tramite la normale rete dati.
Questo software gira su un Raspberry o altro tipo Orange, che controlla direttamente tramite porta USB uno o più SDR connessi tramite porte USB.
A sua volta il Raspberry si connette al PC tramite cavo di rete sulla normale rete di casa.
Se volete iniziare a “setuppare” il vostro Raspberry potete trovare l’immagine del software “Remote SDR” su questo SITO. Con pochi click potete scaricarla, estrarre il file .IMG, scriverla su schedina SD e infilarla nel vostro Raspberry.
RASPBERRY: come prepararlo
Non credo serva questo trafiletto, ma se non siete avezzi a “smanettare” col Raspberry o non lo fate da un pò potrebbe tornare utile. Per passi ecco cosa serve e cosa fare per preparare il tutto:
Innanzitutto scarichiamo il software Remote SDR. Come detto lo trovate QUI bello pronto. Sempre sul sito F1ATB trovate anche altre versioni e tante altre idee e suggerimenti e spiegazioni.
Il file che scaricate è un 7zip e quindi l’estensione è 7z. E’ un file compresso e per decomprimerlo è meglio usare il suo programma che trovate QUI. E’ un free software e funziona proprio bene.
Il file che otterrete dovrebbe chiamarsi remsdr_v5.0_rpi4.img (magari con la versione diversa, al momento siamo alla 5.08) ed è il file che va scritto sulla schedina SD. Al momento la schedina consigliata è da 16GB, io ho usato una 32GB per sicurezza.
Per scrivere la schedina con la sua immagine, la cosa migliore secondo me è usare il software consigliato da Raspberry che trovate QUI per PC, mac o linux.E’ semplice e non si può sbagliare: vi chiede quale file scrivere, su quale schedina SD scriverlo (verificate bene da non sbagliare schedina) , e vi chiede di partire. Finito il processo esegue da solo anche la verifica che tutto sia scritto a dovere!
Infilate la schedina SD nel Raspberry e date fuoco alle polveri! In pochi secondi dovrebbe partire, chiedere un indirizzo IP al vostro dhcp casalingo e mettersi a vostra disposizione pronto a lavorare.
Ora viene il bello però: dovete capire quale indirizzo IP è stato assegnato al vostro Raspberry. Una volta trovato (la via più semplice è collegare una tastiera e un monitor per leggerlo) è sufficiente accedere alla schermata così:
http://<ip_del_vostro_raspberry>
vi si aprirà la schermata tipica del software RemoteSDR che vedete qui sotto
SCHERMATA DI STARTUP
Se tutto è andato bene, la schermata che troveremo è questa riportata qui a sinistra. Il menu è semplice:
-RemoteSDR per operare con classico menu SDR
-Settings per configurare il software
-Tools per operazioni speciali o diagnostica.
TOOLS
Sotto il menu tools vale la pena che esploriate con calma le varie funzioni disponibili. Attenzione perchè sono tutte esposte, il sistema non controlla cosa c’è effettivamente attaccato al Raspberry e potreste bloccaer il sistema cliccando nel posto sbagliato.
Importante per noi adesso sono i bottoni Reboot, Shutdown che servono per spegnere o riavviare, e il bottone Look for updates che serve a verificare eventuali aggiornamenti del software.
Infine, a mò di diagnostica, i menu HackRF info e HackRF info SDR provvedono a elencare i driver e il funzionamento dell’SDR.
SETTINGS
Anche qui potete esplorare le varie voci e modificarle a piacimento.
Tutto è già pre-compilato come ad esempio le bande di frequenza sia per il TX che per l’RX, gli offset dell’LNB di cui parlavamo più sopra per i 10GHz ecc. Ovviamente potete personalizzare tutto una volta che ci avrete preso la mano.
Manca alla fine il vostro Callsign, l’eventuale secondo IP per separare TX ed RX, e gli SDR da assegnatre per trasmettere (in TX Configuration), e per ricevere ( in RX Configuration).
REMOTE SDR
Cliccando su Remote SDR finalmente si arriva alla schermata di controllo che più ci interessa.
Questo dovrebbe essere un ambiente famigliare e noto.
Cliccate su RX Audio On e iniziate ad esplorare. I segnali del QO-100 dovrebbero arrivare esattamente come abbiamo fatto sopra.
Però adesso abbiamo costruito un RTX BOX solido e remotabile. Nulla ci vieta di stare comodamente in salotto o in cucina o in taverna e collegarci via rete con la nostra “radio remota” che sta in soffitta sotto la parabola …
E’ IL MOMENTO DI PENSARE A TRASMETTERE
L'”accrocchio” che abbiamo appena costruito per ricevere il QO-100 , ovvero un Raspberry con un HackRF One + un Bias-Tee + un alimentatore sta comodamente in una scatola.
Possiamo però fare un passettino ulteriore e completare la nostra scatola con la sezione di trasmissione. Ecco come possiamo fare:
L’uplink come detto è a 2.4 GHz. Inoltre i transponder del satellite pare siano molto sensibili, quindi si possono ingaggiare già con pochi Watt.
La soluzione più semplice è a mio avviso seguire il consiglio del creatore del software RemoteSDR:
creare la catena di trasmissione tramite un secondo HackRF One a fianco della ricezione, collegato anche lui al Raspberry con cavo USB.
Il Raspberry 4 è perfettamente in grado di pilotare un secondo HackRF One come trasmettitore e remotarlo al PC. Ovviamente per ricevere e trasmettere utilizzeremo le cuffie e il microfono del PC.
Ecco quindi lo schema completo che dovremmo inscatolare per avere il nostro RTX BOX funzionante.
Due parole di spiegazione ancora: l’HackRF One emette molte spurie, quindi un filtro passa-banda sarebbe raccomandato prima dell’amplificazione.
L’uscita del HackRF One “dovrebbe” essere di soli 10mW se non ricordo male, quindi a seconda dell’amplificatore che userete si deve pre-amplificare il segnale.
I due alimentatori sono necessari come visto prima sia per alimentare il BIAS-TEE a 12V che per alimentare l’ampli RF, di solito a 12V almeno.
Il DC-DC Converter va inserito perchè il Raspberry va alimentato con qualche Ampere disponibile, non solo la versione 4 consuma un po, ma anche i 2 HackRFOne hanno un consumo che è fornito dal Raspberry via USB.
Infine, per semplificare al massimo il progetto (il nostro obiettivo era una cosetta semplice semplice ma completa), la linea di trasmissione possiamo separarla completamente dalla linea di ricezione, creando una linea dedicata con un cavo di antenna che sale ad una antenna dedicata.
Secondo me una qualsiasi antennina per i 2.4GHz va bene, ma io avevo in casa questa elicoidale presa tempo fa e devo dire che esteticamente fa davvero una bella scena.
In pratica se riusciamo a mettere tutto in una scatola (vedi la cornice rossa) possiamo mettere l’RTX BOX vicino all’antenna e controllarlo e fare QSO via rete un po da ovunque, anche dalla camera da letto con solo il protatile.
Al momento non ho ancora provato ad affidarmi unicamente alla WiFi del Raspberry, che vorrebbe dire “via anche al cavo di rete”.
Conclusioni
Ora in sezione c’è questo “accrocchio” a disposizione di chiunque voglia fare un po di esperienza con il satellite, e voglia pasticciare un po con l’elettronica spiegata.
Certo ci sono tante cose migliorabili, come ad esempio:
-sistemare la parabola se qualcuno ne ha di più grosse
-integrare un’unica parabola per RX e TX (ci sono molti progetti online)
-si possono usare degli amplificatori RF più carini (DXPatrol?) per avere più potenza
-si possono costruire gli oscillatori per spostare la frequenza di discesa su qualcosa di gestibile dai nostri RTX, ovvero sui 430MHz anziche gli attuali 740
-inserire un upconverter per portare i 430 a 2,4 sempre DX Patrol o SG-LAB
C’è tantissimo da giocare qui, ma il primo passo è fatto .