Еще один WSPR маяк?

Привет, Хабр! Много ли вы видели различных проектов WSPR маяков? Не знаю, но хочу поделиться с вами своим небольшим проектом который ориентирован в основном на начинающих радиолюбителей.

Для кого этот проект?

Для того, кто также как и я интересуется радиосвязью, любит собирать что-то своими руками и давно хотел познакомиться с технологией WSPR.

Что такое WSPR?

WSPR (Weak Signal Propagation Reporter) — протокол цифровой радиосвязи, разработанный для изучения распространения слабых сигналов на большие расстояния и позволяющий радиолюбителям в онлайн режиме наблюдать за тем, насколько далеко распространяются радиосигналы от конкретного передатчика. Радиообмен ведется путем использования коротких сообщений, которые состоят из закодированных:

1. Радиолюбительского позывного

2. Первых 4 символов вашего QTH-локатора (вычисляется на основе географического положения)

3. Мощности передающей станции в dBm

WSPR сообщения передаются в различных частотных диапазонах (от его выбора зависит дальность распространения сигнала: на некоторых диапазонах дальнее прождение есть только в определенное время суток, другие же работают только в переделах прямой видимости) и декодируются в автоматическом режиме приемными станциями, расположенными по всему миру.

С чего начинался мой проект?

Мой интерес к технологии WSPR начался с декодирования WSPR сообщений через WebSDR приемник, но у меня не было опыта в передаче, а попробовать хотелось. Так получилось, что под рукой как раз оказались готовые модули SI5351 и NodeMCU оставшиеся с предыдущих проектов. Поэтому, было решено соеденить их вместе и проверить как работает передача WSPR сообщений в реальности.

И как это работает?

Работает, но плохо! WSPR сообщения успешно передаются и декодируются с использованием локально расположенного SDR приемника, но я очень не люблю штыревые соединения при использовании готовых модулей, собственно в этот раз, я снова в этом убедился. Плохой контакт: немного зацепишь всю эту сборку и что-то обязательно отвалится. Использовать такую вермишель из модулей как готовое устройство совершенно невозможно.

Поэтому, было решено изготовить печатную плату и упаковать ее в какой-нибудь корпус. Ну и бонусом добавить синхронизацию времени передачи (WSPR сообщения передаются каждую четную минуту: 00:00, 00:02, 00:04, …) и вычисление QTH-локатора по актуальным данным с GPS модуля.

Код переписал, плату развел. Вместо EPS8266 решил использовать Atmega328 (был другой проект c готовой разводкой печатной платы на базе Atmega328 + SI5351 на EasyEDA), добавил GPS модуль и простой усилитель на одном полевом транзисторе BS170. Для устранения эффекта дрифта частоты SI5351 установил TCXO, вместо кварцевого резонатора, который используется на готовых модулях.

Немного проанализировав подобные проекты, где для подачи питания зачем-то используется неусточивый к механическим нагрузкам MicroUSB было решено использовать USB-B. Добавил самовосстанавливающийся предохранитель на 600 мА для ограничения потребления по току в случае непредвиденных ситуаций. Ну а чтобы все выглядело красиво, плату решено было адаптировать для установки в готовый алюминевый корпус размерами 80х50х20 мм.

Чтобы любой, даже начинающий радиолюбитель без особых проблем смог повторить работоспособное устройство, дополнительно написал инструкцию по сборке, прошивке и добавил список необходимых компонентов для сборки устройтсва. Так что если захотите сделать свой собственный WSPR маяк — всю информацию вы сможете найти в репозитории проекта на GitHub.

Планы на будущее?

Хотелось бы полностью отказаться от процедуры ручной калибровки частоты для SI5351 и использовать сигнал 1PPS с GPS модуля для автоматической калибровки. Печатная плата имеет для этого соответсвующую разводку, осталось лишь дописать код.

Усилитель на одном транзисторе хоть и имеет простую конструкцию, но его настройка может быть затруднительна для начинающих радиолюбителей, поэтому, планирую сделать еще одну версию печатной платы с использованием буферного усилителя не требующего абсолютно никакой настройки.

Зачем ограничиваться WSPR, если можно добавить другие режимы работы? В планах, добавление прошивки для работы устройства в режимах CW и FT8.

Ну а если вы дочитали до конца, то буду рад вашим предложениям для улучшения проекта и возможным Pull Requests 🙂