WSPR met de Red Pitaya

Woow, dat is een mooie ontwikkeling.

Ik blijf het mooi vinden dat software mannen de radio hobby verrijken. Dit keer een applicatie met de Red Pitaya voor het fenomeen WSPR.

red_pitaya

Ik ben al een paar weken bezig met WSPR. Niet alleen omdat ik tegen een Ultimate3S aanliep, maar ook vanwege de ontwikkeling bij SOTAbeams met de WSPRlite. Leuke ontwikkelingen op een frequentiegebied waar we nogal tegen gezeten worden door de grote hoeveelheid storing en de matige condities vanwege de slechte zonnevlekken cycli. Wat dat betreft is er weinig plezier te beleven aan het maken van verbindingen op de HF banden en ga je dus op zoek naar andere mogelijkheden.

Met onze radio hobby heb je zenders en ontvangers nodig. Tegenwoordig zijn er een aantal bijzondere netwerken operationeel, waarbij het hebben van voldoende ontvangstposten onontbeerlijk is. WSPR is daar één van, naast bijvoorbeeld RBN (Reverse Beacon Network) en het NCDXF (International Beacon Project) beacon netwerk. Een serie van ontvangers die de ontvangen signalen rapporteren aan een server.

The Reverse Beacon Network depends on volunteer stations. Currently, we have a few dozen, some active almost 24/7, others coming up only occasionally. We have decent coverage in North America and Europe, but can always use more.

In het verleden heb ik al de nodige ervaring opgebouwd met 24/7 beschikbare ontvangers (onlinereceiver.net) en dus wilde ik met behulp van een QRP labs Ultimate3S ontvanger en een Raspberry Pi een ontvangststation bouwen. Echter op de QRP Labs Yahoo group kom ik plots een post tegen die mij attendeerde op een veel betere zo niet sublieme oplossing.

Hi:
I just joined the group and ordered my Ultimate 3S Kit to start my own beacon and experimentation.  I am looking for a Standalone receiver too.  The idea is something like this:
– A Small Receiver that covers one or several band that can decode WSPR or maybe someother digital mode like JT-65
– Automatically Upload to WSPR.NET or PSKREPORTER without the need of a PC, Transceiver. Only a WIFI or Ethernet connection.
– Find a waterproof enclosure and run it 24 hours a day

I found a solution based on Raspberry PI and a RTL-SDR sticker.   Anybody can recommend me some other?
For example,  use QRP-LABS receiver with an arduino board?.    Or any other cheap Ethernet SDR solution?

Thanks in advance
A
xel
EB3CW

 

Hi Axel,

The Red Pitaya http://redpitaya.com/
Can be used as a stand alone WSPR-RX(& TX) with the program: http://pavel-demin.github.io/red-pitaya-notes/sdr-transceiver-wspr/

73 de Frank PH2M

 

I have one for that purpose. It works amazingly well and all in one small box.
Dr. William J. Schmidt – K9HZ J68HZ 8P6HK ZF2HZ PJ4/K9HZ VP5/K9HZ PJ2/K9HZ

Dus je neemt een Red Pitaya (die ik nog heb liggen), download een image en je hebt een 24/7 ontvanger die simultaan 8 banden ontvangt!

Op de github pagina van Pavel Demin kun je alle informatie vinden en de image downloaden. Volg de aanwijzigingen, dus je roepnaam en locatie ingegeven en je bent operationeel. In mijn geval heb ik als antenne de Wellbrook ALA1530S+ loop op de RP aangesloten. Als banden heb ik 136 kHz t/m 14 MHz gekozen.

Na 1 dag kon ik deze map al bekijken op WSPRnet.org.

24hrs-all

Dit is een weergaven van alle ontvangen stations onafhankelijk van de band waarop het station gelogd is. Een hele verzameling dus. Als je op de Red Pitaya inlogt kun je de gehoorde stations meelezen.

wspr_rp

Omdat de ALA loop ook flink doorloopt in het lange golflengte bereik heb ik gekeken of ik ook ontvangst heb van op 136 en 472 kHz fluisterende stations. Op 136 kHz heb ik alleen DC0DX en G8HUH gehoord. Maar op 472kHz is het echter een hele club zoals je op de onderstaande plaat kunt zien.

24hrs-mf

Omdat de Red Pitaya volledig stand-alone functioneert, je hebt geen aparte computer nodig, is hij vanaf eind november al 24/7 bij mij operationeel. Ik heb 136 kHz laten vervallen en heb 18 MHz erbij geschakeld. Qua stroomverbruikt verwaarloosbaar, qua ontvangst en performance ‘state of the art’. Zeker een aanrader.

WSPRlite en DXplorer

Een schattige WSPR gadget.

Onlangs ben ik dus aan het WSPR-en gegaan met de Ultimate3S en de nodige toeters en bellen. Ondertussen had ik voor mijn portable activiteiten een nieuwe ‘huis’-leverancier gevonden in SOTAbeams en om bij te blijven met de ontwikkelingen volg ik de tweets van Richard, G3CWI van SOTAbeams. Nog geen 3 weken geleden verscheen daar een tweet over ‘Comparing antennas on the go with DXplorer and WSPRlite’. Daar moest ik natuurlijk het mijne over weten en op de website was uiteraard al het nodige te lezen over de WSPRlite een nieuwe ontwikkeling van Richard. Een miniatuur bakenzendertje volgens het WSPR-2 principe waarbij je slechts 5 Volt via een micro USB moet aansluiten en een antenne natuurlijk. Het kleinood meet 60x50x20 mm.

img_1899

Zoals gebruikelijk zit er bij de zendingen van Richard altijd een zakje Haribo. Goed verpakt en binnen een week was de enveloppe op de deurmat aanwezig. Mijn XYL zei: zo alweer een pakje, wat heb je nu weer voor moois…. O niks bijzonders hoor, maar wel een zakje Haribo, speciaal voor jou 🙂

De WSPRlite kun je aan het spelen krijgen door hem met een aantal parameters via de USB poort te programmeren. Hiervoor is een speciaal programma beschikbaar en zodra je de gegevens hebt opgeslagen kun je het baken activeren. Alle informatie over de WSPRlite, de software en de speciale reporting website vind je hier.

Er is namelijk nog iets en dat is DXplorer. Dit is een website met een geavanceerde WSPR rapportage. We kennen natuurlijk WSPRnet.org, maar DXplorer biedt nog een aantal extra mogelijkheden. Via de sleutel die in jou WSPRlite gegenereerd wordt krijg je ‘premium’ toegang tot de website. Hierdoor kun je meteen profiteren van die extra mogelijkheden. De gegevens komen overigens van WSPRnet.
Nadat ik het baken had geactiveerd kon ik meteen al de resultaten terug zien op DXplorer. Met 200mW en de Cusrcraft R5 vertical werd ik gehoord in het westen, het oosten, noorden en zuiden. Er is tevens een grafische weergaven op te vragen van de afgelegde afstand over de tijd gemeten. De DXplorer website is responsive dus ook goed te gebruiken op de iPhone.

dxplorer-1 dxplorer-2

Even klikken voor een vergroting

Ik vind het een super leuk apparaatje om mee te experimenteren ook als je op reis bent. Draadje uit het raam en met behulp van de vele luisterstations op het WSPRnet kun je vrij snel zien waar je zoals gehoord wordt. Wat mij betreft een nieuwe dimensie aan de hobby. Microfoon en seinsleutel kunnen thuis blijven. Helemaal ‘self supporting’ experimenteren met je radiootje en een beetje hulp uiteraard van luisterposten.

wsprlite

 

Red Pitaya – SDR Transceiver(3)

Red Pitaya komt met HAMLAB?

Net terug van de Ham Radio in Friedrichshafen, kunnen we met interessant nieuws komen over de Red Pitaya. De bedenkers van de Red Pitaya hebben zoveel positieve berichten gehoord over het gebruik van hun meetinstrument als SDR Transceiver, dat ze hierop inspelen met een nieuw product: HAMLAB – Radio Workbench for the next generation.

2016-06-24 13.39.11

Een ruime kast waar de nodige componenten ingebouwd zijn voor een volwaardig high end Ham Radio apparaat. De nu al aanwezige functies zijn:

  • SDR Transceiver
  • Oscilloscope
  • Signal Generator
  • Spectrum Analyzer
  • Logic Analyzer

Met name de SDR Transceiver is natuurlijk interessant omdat hiervoor de meeste aanvullende componenten zijn ingebouwd en het belangrijkste “selling point” is. Uiteraard blijft het nog steeds mogelijk zelf je transceiver te bouwen, maar de Red Pitaya mensen zien blijkbaar voldoende mogelijkheden om naast de losse Red Pitaya ook een compleet apparaat op de markt te brengen. In elk geval waren ze hiervoor speciaal naar Friedrichshafen afgereisd en had Redpitaya een eigen stand opgebouwd. Rok Mesar, de CEO van Redpitaya vertelde mij: “we zijn zeer enthousiast over de afzetmogelijkheden van de Red Pitaya onder de radioamateurs”.

2016-06-24 13.39.47

Dus voor de collega radioamateurs die het zelf bouwen niet zo goed in de vingers hebben is er eind van dit jaar de mogelijkheid om toch te gaan experimenteren met een Red Pitaya SDR Transceiver. De titel van het nieuwe apparaat: “Radio Workbench for the next generation” geeft ook aan dat het Redpitaya team, dat uit jonge mensen bestaat, toekomstgericht is en nieuwe technologie wil promoten met name onder jongeren.

Meer informatie kun je vinden op http://store.redpitaya.com/hamlab.html

Red Pitaya als meetplatvorm

De Red Pitaya is eigenlijk een geavanceerd meetapparaat.

In mijn vorige blogs over de Red Pitaya ging het vooral over het gebruik als SDR Transceiver. In dit blog wil ik nog wat inzoomen op het gebruik van de Red Pitaya als meetplatvorm. Het oorspronkelijke doel van de ontwerpers van deze krachtige hardware.

De Red Pitaya is gebouwd rond de Xilinx Zynq 7010 SoC, bijgestaan door 512MB DDR3 Ram. Deze SoC (System on Chip) bestaat uit een Dual Core Cortex A9 processor in combinatie met een FPGA (field-programmable gate array) met 17,600 LUT’s (Look-Up Tables), 28,000 logische blokken en 80 DSP slices waarmee de Red Pitaya krachtig genoeg is voor allerhande toepassingen. Verder zijn twee inputs en twee outputs beschikbaar, beiden met een resolutie van 14bits en een sample rate van 125 MS/s. Hiermee is de Red Pitaya te gebruiken als een open source meetinstrument die de functies van veel laboratorium apparatuur kan vervangen tegen een fractie van de kosten. Open source is hierbij een belangrijk gegeven, want door het vrijgeven van de specificaties zijn slimme programmeurs in staat om nuttige applicaties te schrijven voor de Red Pitaya. Daarnaast is de Red Pitaya ook nog veel kleiner dan traditionele meetinstrumenten.

Via de Red Pitaya Bazaar (bazaar.redpitaya.com) kunnen applicaties worden geïnstalleerd op de Red Pitaya hardware, waarmee deze veranderd in een oscilloscoop, spectrum analyzer, functiegenerator, frequentie response analyzer of PID controller. Het meetinstrument is vervolgens toegankelijk op de pc via een webbrowser. (Chrome, FireFox, ed.)

Noot: zie mijn eerste blog over hoe je de Red Pitaya koppelt aan de Bazaar.

rp1
Via de Bazaar (Application marketplace) zijn naast de officiële applicaties ook programma’s die door gebruikers zijn ontwikkeld te vinden. Het is ook mogelijk om zelf een programma te schrijven of om bestaande programma’s aan te passen. Nogmaals alle software is open source en dus gratis. Veelal is de source code te vinden op GitHub.

Noot: er twee PRO applicaties (Oscilloscoop en Spectrum Analyzer) te koop via de officiële Red Pitaya website. Er moet natuurlijk wel wat geld verdient worden om de ontwikkeling van de Red Pitaya te bekostigen.

De bazaar is wat anders dan de store. Die is namelijk ook op de Red Pitaya site te vinden. Dit is de plek waar je de Red Pitaya hardware aan kunt schaffen. (store.redpitaya.com)

Op dit moment (feb 2016) wordt er gestunt met de ‘CALIBRATED DIAGNOSTIC KIT’ met alle toeters en bellen die je nodig hebt om er een volwaardig meetinstrument van te maken inclusief de PRO oscilloscoop en de PRO spectrum analyzer applicaties.

rp2

Terug naar de mogelijkheden van de Red Pitaya als meetinstrument. Even googelen op internet levert al veel voorbeelden en YouTube filmpjes op. Ik laat hier graag één voorbeeld zien die ons radio amateurs direct aan zal spreken, namelijk het doormeten van een low pass filter.

De Red Pitaya functioneert hierbij als ‘sweep generator’ en signaal meter. Dus op output 1 staat een hoogfrequent signaal dat wordt toegevoerd aan de schakeling en op input 1 wordt het signaal weer aangeboden. Met behulp van de software kun je hiermee onderstaand beeld aflezen op de pc.

rp3

Frequency Response Analyzer (0.94-400).
Characterization of the system dynamics by measuring the magnitude of the output as a function of frequency, in comparison to the input.

Deze applicatie is eenvoudig uit te voeren en ik zou iedereen willen adviseren om met dit meetinstrument te starten om de Red Pitaya te leren bedienen en te begrijpen.

Overigens zit het Red Pitaya team niet stil en hebben ze ook in de gaten gekregen dat in Nederland en Duitsland een omvangrijk aantal radioamateurs gestart is met hun vinding. Met name dan het inzetten van de Red Pitaya als SDR Transceiver. Ik raad jullie aan om de Red Pitaya site goed in de gaten, want er zijn geluiden van zeer interessante ontwikkelingen bij het Red Pitaya team met betrekking tot SDR.

Dit was (voorlopig) mijn laatste blog over de Red Pitaya. Als er nieuwe ontwikkelingen zijn dan zullen we die meteen hier weer wereldkundig maken.

Red Pitaya – SDR Transceiver (2)

Hoe maak ik er een transceiver van?

In een vorig blog heb ik jullie kennis laten maken met de Red Pitaya. Een meetplatvorm dat ook heel goed kan worden toegepast in een SDR Transceiver applicatie.

Zowel via mijn blog en als reactie op een artikel in het DKARS Magazine van januari 2016, kwamen er veel vragen over hoe je uiteindelijk een volwaardige Transceiver kunt maken van de voorgestelde SDR applicatie met de Red Pitaya. Wat is er allemaal nodig?

Ik kreeg daarbij uit onverwachte hoek hulp van Jörg, DD8JM. Hij heeft op zijn blog www.cq-nrw.de een zeer gedetailleerde beschrijving van het toepassen van de Red Pitaya als SDR Transceiver. Het blijkt dat niet alleen in Nederland de Red Pitaya ‘hot’ is, maar ook bij onze oosterburen. Met toestemming van Jörg maak ik jullie deelgenoot van zijn opzet.

In dit artikel wil ik volstaan met het tonen van het blokschema met de afzonderlijke componenten.

rp-sdr

Naast de Red Pitaya zijn de eindtrap en low pass filter de belangrijkste componenten in de zenderlijn. Zoals ik in mijn eerste blog in een linkje al verwees, is de MOSFET eindtrap van KNE Electronic een zeer geschikte kandidaat om van het 10mW zendsignaal een comfortabele 50 watt te maken en samen met het low pass filter dat door dezelfde firma geleverd wordt is dit een prima combinatie. Door slim te schakelen kan het low pass filter ook in de ontvangstketen gebruikt worden.

In feite zijn dit de voornaamste elementen die toegevoegd moeten worden. Daarnaast heeft Jörg ook nog een aantal goede ideeën op zijn website beschreven hoe je een en ander kunt samenbouwen in combinatie met standaard verkrijgbare schakelbordjes en goedkope computer voedingen. Ik verwijs daarom nogmaals naar zijn website op www.cq-nrw.de.

Mountain Topper

De LNR – MTR-3B QRP transceiver.

Op de valreep van dit jaar nog een blogje over een prachtig QRP setje. Met een ‘footprint’ iets groter dan een creditkaart en een dikte van 2 cm, een driebanden CW transceiver voor 40, 30 en 20 meter.

mtr-3b

Ik werd, zoals wel vaker, door een tweet verwezen naar een op youtube geposte video over dit prachtige wondertje, ontworpen door Steven Weber, KD1JV. Steven is een rasechte QRP ontwerper voor Hendricks Kits welke tegenwoordig Pacific Antenna/QRP Kits heet. De MTR-3B is een verdere ontwikkeling van de PFR-3B welke weer veel overeenkomt heeft met de Elecraft KX1. Deze laatstgenoemde tranceiver heb ik een tijdlang in bezit gehad (2 keer zelfs) en vaak meegenomen op vakantie, zoals naar Curaçao (blogje hierover) en ik vond de KX1 toen al extreem portable. Deze Mountain Topper 3B, geleverd door LNR, is echter nog veel kleiner met in feite dezelfde mogelijkheden. Okay de ATU (Antenne Tuner) ontbreekt, maar verder dezelfde zo niet betere specificaties en een sublieme gebruiksvriendelijkheid.

Bij het doorontwikkelen van de PFR-3B is blijkbaar de stelregel geweest: hoe meer we weglaten, hoe beter. Dus geen volume regelaar, geen groot display met S-meter, geen schakelaars met schakeldekken of relais, geen draaiknop voor het afstemmen, geen variabele filters en geen regelbare RF gain. Allemaal niet nodig als je extreem portable wilt zijn met een laag stroomverbruik. En daar zijn ze volgens mij goed in geslaagd. Er zijn drie boven elkaar geplaatste bandkeuze schakelaars welke direct op de pcb gemonteerd zijn. Alle drie schuifschakelaars omschakelen en je zit op een andere band. Met de 4 drukknoppen kun je alle functies bedienen waar onder: frequentieafstemming, instellen seinsnelheid, en oproepen cw geheugen. Daarnaast kun je de frequentie direct ingeven met de paddle of straight keyer (op en neer sleutel) en kun je door een druk op de knop de frequentie aflezen op het 1 digit display en hoor je het ook CW. Werkelijk een sublieme User Interface. Ik was na een uurtje spelen al helemaal vertrouwd met de mogelijkheden van dit kleine wonder.

mtr-3b-menu

HF technisch is de MTR-3B ook fantastisch. Een vast 500Hz filter en voldoende audio op een koptelefoon of oortje. Stations kun je er prima uithalen op een drukke band en al snel waren de eerste verbinding gemaakt met ja inderdaad ‘slechts’ 2,5 Watt op een resonante antenne. Batterij gevoed met een 9 Volts blokje. De speciaal aangeschafte Palm Pico Paddle past ook perfect op de ‘set’ (in mijn geval links want ik sein linkshandig).

Er komt dus uit dit kleine setje een bijzonder groot vermogen. Let wel gevoed door een 9 Volts batterijblokje. De specificatiess zijn:

Banden:
40, 30, 20 Meter (volledige amateurbanden).

Ontvanger:
Gevoeligheid: ~0.2 uV
Bandbreedte: ~ 500 Hz
LF geluidniveau: ~ 1200 mv p-p @16 ohm oordopjes.

Zender:
2.5 watt @ 9 volt voeding
5 watt @ 12 volt voeding (niet aanbevolen)
Spurius -50 dBc of beter onderdrukt.

Afmetingen:
95 x 60 x 2 cm (LWH)

Gewicht:
115 gram.

Voeding:
6 volt minimum, 12 volt maximum.

Stroomopname bij ontvangst:
~ 35 mA, geen signaal.

Stroomopname bij zenden:
~ 400 mA @ 9V, 20M
~ 550 mA @12V, 20M
(stroomopname is iets minder op 40 en 30 meter)

Het setje is dus super efficiënt ontworpen en opgebouwd. Vrijwel volledig SMD en weinig interne bedrading. Geen overbodige toeters en bellen en zoals het QRP-ers betaamd gebruiken we resonante antennes, dus hebben we geen antenne tuner nodig. Elke tuner is nu eenmaal een ‘kassie belazer’. Hij maakt echt de antenne niet resonant hoor, maar laat de eindtrap slechts 50 ohm zien. Ondertussen via Ebay een setje high current 9 Volt blokjes gescoord met bijbehorende lader.

De MTR-3B heeft een MSP430 computer aan boord. Een RISC-gebaseerde microcontroller (MCU) van Texas Instruments. De 16 bit-processor is speciaal ontworpen voor een laag stroomverbruik. De processor is van het type mixed signaal processing (MSP), en accepteert dus zowel analoge als digitale signalen. Hiermee kan al een hoop functionaliteit worden gerealiseerd. De frequentieopwekking vind plaats met een AD9834. Dit is een 75 MHz, laag stroomverbruik DDS chip, welke een ‘high performance’ (lees ruisvrije) sinus kan leveren. Opnieuw vanwege het lage stroomverbruik uitstekend geschikt voor de MTR-3B. Veder worden 2 stuks SA612AD toegepast in het ontvanger circuit. De SA612AD is een dubbel gebalanceerde mixer met een ‘on-board’ oscillator en spanningsregelaar. Opnieuw een component welke wordt toegepast in apparaten waar een laag stroomverbruik belangrijk is. De mixer is ontworpen in een zogeheten ‘Gilbert cell’  configuratie met een hoge gain van 14 dB of meer. Een ontwerp dat we al meer tegenkwamen in QRP ontwerpen zoals de NorCal-40. Het 4 polige kristalfilter (500Hz breed) bevind zich op een IF frequentie van 4.9152 MHz. Het volledige schema kun je hier downloaden.

Ik vindt het echte een super doordacht ontwerp en met de firmware en de volledige afwerking zijn prijs zeker waard. Wel jammer dat de aanvullende BTW, verzend-, inklaring- en behandelkosten de prijs 1,5 keer zo hoog maakt.

Hieronder een slide show met foto’s van het wonder. en de link naar de youtube video van Michael, G0POT. Nu nog wat betere condx afwachten om het setje /P te proberen. Om hem mee te nemen heb je niet eens een rugzak nodig. Misschien een kleintje om de antenne(s) in mee te nemen.

 

Hier de youtube video van Michael, G0POT waardoor ik op het spoor gezet werd van de MTR-3B.