Nova generacija beacona

[9A1Z]

Evo, vrijeme je da se otvori nova tema.
Početkom godine slučajno sam otrkio QRP labs i njihov zanimljiv projekt jednostavnog personalnog beacona čija je osnovna namjena monitoriranje KV propagacija praćenjem Wisper signala. Svakako preporučam da se prouči njihova stranica http://www.qrp-labs.com/. Meni je zapelo za oko mogućnost PI4 modulacije. PI4  je  protokol  koji  pokušava pomiriti klasični  CW i digitalni beacon. Zašto zajednica amatera smatra da nam treba ovakav tip beacona najbolje je objašnjeno u prezentaciji OK2KKW. http://www.ok2kkw.com/iaru/ngn_beacon_nrrl_iaruc5_2013.pdf. Začetnik je OZ2M i svakako treba pogledati i ovaj link :http://rudius.net/oz2m/ngnb/pi4.htm.  Ukratko, PI4 je strojno generirana poruka na tragu WSJT-a  a cijeli novi koncep se naziva  Pharus Ignis4  Pharos (from Greek to Latin pharus and coming from the Lighthouse of Alexandria on the island of Pharos), Ignis (Latin: fire) and 4 for the four FSK tones.. Ukratko beaconi koji koriste ovu modulaciju nazvani su NGN beacons ( New GeNeration beacons). Ciklus kucanja sastoji se od PI4 poruke, CW FSK  poz. znaka i lokatora te nositelja. Cijela poruka traje točno 60 sekundi i počinje TOČNO sa početkom svake minute.

 Za prijem se koristi poseban  program dostupan na http://rudius.net/oz2m/software/pi-rx/. Naravno beacon je moguće primati i na uho kada kuca CW. Najpoznatiji beacon koji koristi ovu modulaciju je sigurno OZ7IGY , legendaran i vrlo važan VHF , UHF, SHF  beacon sa vrlo dugom tradicijom emitiranja te tehnički na najvišem nivou http://www.oz7igy.dk/. Iza ovog beacona stoji jaka ekipa amatera koji su i vizionari na području proučavanja propagacija. Digitalna modulacija donosi niz prednosti: mogućnost detekcije do 10 dB ispod razine čujnosti, automatizaciju prijema, automatsku prijavu u cluster, automatska procjena kvalitete prijema i sl.
 
Nastavak slijedi..
no za nestrpljive evo jedne sličice:


1z

[9A1Z]

Nastavak...

Iz znatiželje upogonio sam osnovni QRP labs modul s idejom da provjerim mogućnost direktne primjene na 70 MHz. Naručeni su i jeftini e-bay GPS moduli. Na originalnom QRP labs S3 modulu preradio sam LP filter na 70 Mhz i uskoro je na stolu radio mini beacon od 100 mW.
Većina stvari u ovom konceptu riješeno je programski: mikrokontroler upravlja sa  Si5351 modulom (http://www.qrp-labs.com/synth).  Zahvaljujući ovom čipu moguće je direktno generiranje raznih amaterkih modulacija
od čistog nositelja do raznih Hell pisača i sl.  Što se tiče upotrebljivosti za ozbiljniji beacon  odmah mi se sviđala jednostavna  mogućnost  promjene frekvencije i modulacije te pozivnog znaka. Sve je već u firmware-u (meniji)  i nije posebno iz vana programirati čip.
  Modul podržava i komunikaciju sa GPS modulom . GPS se koristi za tri stvari: točno vrijeme kako bi se moglo upravljati sinhronizacijom poruka sa točnim vremenom, lokacija> automatsko generiranje MH lokatora, i za povećanje točnosti frekvencije emitiranja. Za ovo posljednje koristi se signal svake sekunde ili 1pps signal te posebna programska rutina koja povremeno uspoređuje frekvenciju i vremenski period te korigira programski LO Si5351.  Iskreno najviše me zanimalo ovo posljednje: koliko uz ovu metodu generator može biti točan s obzirom  na moguće  teške uvjete rada beacona. Ispostavilo se da na ovaj jednostavan oscilator utječe svašta već i na sobnim temperaturama: od lokalne temperature, uvjeta rada samog čipa do samog  ugrađenog kvarca.
Dodatnim mjerama dugotrajana stabilnost dovedena je do nekoliko Hz. Rezultat kalibracije i opseg kalibracije kombinacija je učestalosti kalibracije i dozvoljenog apsolutnog iznosa korekcije. No kroz duže vrijeme oscilator se fino primiri  uz lagano klizanje od nekoliko Hz koje onda kalibracija popravi. Skokovi kalibracije lijepo se vide na slikama mjerenja frekvencije. Frekvencija je uspoređivana sa 10 MHz  GPS discipliniranim oscilatorom uz pomoć VNWA s opcijom fazne usporedbe dvaju signala. ( slika  u prilogu: vremenska skala 1.5 sec po podjeli.) Time je  izvor signala bio riješen.
 Slijedi nastavak o PA i kvaliteti signala.

[9A1Z]

Nastavak

Sada se već nazirala ideja o dovršetku stvarno iskoristivog beacona. Odlučio sam razviti PA modul sposoban dati +10 W iz nekoliko milivata na VHF području.  Modul sadrži dva stupnja sa Mitsubishi  MOS FET tranzistorima. Ukupno pojačanje je preko 30 dB a najveća snaga oko 15W na 14V.  Modul ima ulazni atenuator, BPF,  dva stupanja PA i LPF na izlazu. Na kraju je u   mjerni usmjereni sprežnik za indikaciju izlazne  i povratne snage (SWR). Cijeli modul PA je kompaktan  smješten  na 10 mm al pločevini i sa dodatnim hladnjacima za prisilno hlađenje (prepiljen PC hladnjak!).  Više od riječi govore slik: na slikama iz raznih faza razvoja:
-štampana pločica je peglana za prototip, puno bolje bi bilo sa originalnim termičkim i RF via-ma
-cijeli modul ( mehanika)
 -mjerenja snage ( ujedno i slika iz prethodnog posta: dodati 60 dB koliko umanjuje  sprežnik).


Napon na monitoru je vrlo približno napon *10 ( 1,2 V = 12 W)

[9A1Z]

U međuvremenu  je spletom okolnosti rođena ideja gdje bi beacon mogao završtiti. Za to je trebalo sve skupa složiti u novu kutiju. Iskorišten je stari  Digital switch.  U kutiju je smješteno:  ulazni filter, napajanje, stabilizatori 5 V , GPS , konvertor napona signala sa 3,3V na 5V ( za GPS) , S3 modul  i PA modul.
U planu je bilo i  korištenje   LED signalizacije od switch-a   radi prikaza rada  beacona.  Isto tako u planu je bilo i  upravljenje beacona Arduino modulom ( koji bi onda upravljao i ledicama) . Zamišljena  je slijedeća    automatizacija beacona: upravljanje ventilatorima na bazi temperature ( PWM) , kontrola napona i SWR-a te upravljanje LED bar grafom. Radi brzine u ovoj verziji sve je klasično bez Arduino modula: ventilatori su na stalnom napajanju a indikator izlazne snage je mali instrument.  Ključem se isključuje i uključuje  mogućnost pogramiranja modula (tipke) .
Slike iz raznih faza dovršenja su niže.

[9A1Z]

I na kraju beacon je izmjeren na SA ( TNX Tomy, 9A5ALL).
Više manje očekivano. Poboljšanja su moguća no osnovni cilj je postignut: vrlo prilagodlljiv i vrlo ekonimičan   4m beacon sa 10W izlaza .
Uređaj radi na način da emitira 15 PI4 ciklusa te se 16. minute  kalibrira. U ciklusu kalibracije na izlazu je QRPP signal od 5 mW zgodan za lokalno testiranje prijemnika.

Evo, time je  mali  beacon serijal gotov..
beacon je na putu na svoju lokaciju.

Isti projekt može se primjentiti direktno za sve bandove od 28 do 144 MHz  a uz mješanje sa dodatnim LO  i  uz novi razvoj PA i na UHF SHF bandove. Pri tome  PI4 ne mora biti jedini izbor modulacije. Nadam se da sam barem nekog zainteresirao i da će istalirati program za  prijem PI4 beacona. Koga zanima detaljnije neka se javi!
Pozdrav svima! 1z



Upute za čitanje mjeranja: dodati 50 dB, kod harmonika oduzeti 8 db od drugog , 15 od trećeg ( utjecaj couplera). Točnost frekvencije se ne vidi na ovim mjerenjima: ona je  70048 +-10 Hz.

[9A1Z]

I za kraj kratka video prezentacija..


https://youtu.be/fZFjbi5UzoI

Vidi se ciklus predaje sa karakterističnim PI4 signalom  i ciklus  kalibracije.
Pozdrav !

1z

[9a4qv]

Nije baš da bi prošlo HAKOM zahtjeve ali ajde ......

https://www.youtube.com/watch?v=0cB4gngCqcA

QV

[9A1Z]

Adam , hvala na primjedbi , zato je i ovaj projekt OPEN da se međusobno pomognemo. Funkcionalnost je postignuta sada treba poraditi na kvaliteti. No kad smo već kod toga , koji su zahtjevi: na harmonike, na šum i na stabilnost frekvencije? Ima neki dokument?
 Neke stvari bi se mogle popraviti relativno jednostavno. Npr. drugi harmonik sa jednostavnim usisom. No slika izgleda lošije nego što je u stvarnosti jer je na frekvenciji harmonika  sprega veća za skoro 10 dB!
 

Problem je u šumu samog oscilatora. To je već malo teže...
  Ovaj beacon iz tvog filmića  je JT6 ako se ne varam.


1z

[AD6IW]

Good job Luci,



Na zalost Sillicon Labs chip je slaba karika u lancu, tako da sum generisan od njega bice pojacan za cca 40dB 
Ako vec mislis postaviti beacon
onda smanji snagu bar za 10dB, ili ugradi uskopojasni kristalni filter

[9A6R]

Pitanje:Kako dobiti dozvolu od HAKOM-a za rad ovog i bilo kojeg radio-fara?TNX



73,9A6R

[9a4qv]

Luci pozdrav,
PRAVILNIK O AMATERSKIM RADIJSKIM KOMUNIKACIJAMA, Članak 22.
Frekvencijsko područje   Smanjenje sporednih zračenja
9 kHz-30 MHz                  43 + 10 log (PEP) ili 50 dBc , primjenjuje se veličina koja je manje stroga
Iznad 30 MHz                  43 + 10 log (P) ili 60 dBc, , primjenjuje se veličina koja je manje stroga

QV

[9A1Z]

Thanks dečki , i za jedno i za drugo ima donekle lijeka.
No to nikad neće biti fini čisti signal kao pažljivo napravljen VCO  ili TCXO


: (

[9A1Z]

Reni da sad ne kopam.. ima veze sa snagom, Do određene male snage smatra se osobnim beaconom i ima područje za takve beacone. Kad naletim na podatak    dostavim više.

[9A6R]

TNX Luci.Lijep je ovaj tvoj radio-far.Sretno.73,9A6R

[9A1Z]

 P.S. ...
Jučer je far postavljen na  lokaciji  JN92pk, pozivni znak 4O0BCG ,službeni 4m 4O far zahvaljujući agilnoj VHF grupi oko 4O6AH Djure.. Danas ujutro proba. Odmah sam čuo pingove. Teško za primiti, ali PIRX  nakon 10 minuta dekodira poruku na -19 dB. Kasnije, izgleda tropo signal,  u  dvije malo dulje relacije  dva uzostopna ciklusa po  minutu, čujno i uhom . Sve do -15 dB i 88% kvalitete. Vrlo brzo  nakon toga far je slušan i u SP. SP3RNZ, Greg i SP6MLK ,Stan prijavljuju  beacon.   Barem svakih pola sata jedno dekodiranje. 
Sve u svemu,  poželimo beaconu dugotrajan i uporan rad te se nadam  da će   biti od koristi 4m amaterskoj zajednici . Ujedno molim sve koji ga čuju da prijave raporte. I eto .. kao da  beacon zna da pišem o njemu: upravo ga  primam na uho  sa najboljim  raportom do sada -13 dB. 

73s de Luci  9a1z

Ide i do -11 .. izgleda da će biti otvaranje.. GL!