WSPR: zelfbouw, kit of kopen?

Er is een nieuwe versie van WSJT-X uit met daarin onder andere verbeteringen in de digitale mode WSPR. Daarom zetten we de mogelijkheden om WSPR te zenden en ontvangen eens op een rij. Om WSPR te kunnen gebruiken, zijn drie zaken essentieel: een stabiele zendontvanger, een goede tijdmeting en een digitale verwerkingseenheid. Maar omdat je met WSPR al met 10 mW de halve wereld bereikt, zijn er niet veel eisen aan de eindtrap of aan de antenne. Alleen ontvangen kan overigens ook. Een internetverbinding is nodig om de ontvangen stations door te geven aan het WSPRnet. Daar kun je ook zien door wie je zelf ontvangen bent. De vraag is dus gaan we voor WSPR zelfbouw, kit of kopen?

WSPR is een soort baken

Feitelijk kun je met WSPR geen volwaardig QSO voeren. Het is meer een baken dat in twee richtingen werkt. Je kunt namelijk kijken wie je allemaal zelf kunt ontvangen, maar ook – op WSPRnet – wie jouw uitzending ontvangt. Dat levert interessante mogelijkheden op om propagatie te onderzoeken. Ook kun je zo gemakkelijk verschillende antennes uitproberen.

De juiste tijd is belangrijk

WSPR kan tot diep in de ruis (-28 dB) signalen decoderen. Daarin schuilt de kracht van dit soort digitale modes. Maar de software kan dat alleen omdat bekend is op welk moment hij moet gaan zoeken. Een WSPR-uitzending begint daarom precies op de eerste seconde van een even minuut. Dat begin moet binnen een seconde nauwkeurig zijn. De juiste tijd is dus erg belangrijk. Op een computer verbonden aan het internet synchroniseer je de tijd met een internet-tijdserver. Op een stand-alone transceiver kan dat bijvoorbeeld met een GPS-module. Een goede interne klok, die twee keer per dag gelijkgezet wordt, voldoet vaak ook.

De makkelijkste optie

De gemakkelijkste manier om WSPR te gebruiken, is met een transceiver die al een digitale in/uitgang heeft, zoals een USB-aansluiting. Dat geldt bijvoorbeeld voor de ICOM IC-7300 of de Yaesu FT-991. En met gemakkelijk bedoel ik, dat er behalve een computer geen additionele hardware nodig is. Het moeilijkste is in dit geval het starten van WSJT-X en het instellen van de software en de transceiver om goed met elkaar samen te werken. De transceiver heeft alle noodzakelijke banddoorlaatfilters aan boord en waarschijnlijk ook al een antenne. Met de handleiding in de hand is het niet moeilijk de software in te stellen. Omdat de computer een internetverbinding heeft, kun je zijn interne klok tot op de seconde synchroniseren met een tijdserver.

Bestaande zendontvanger met interface

Als je transceiver geen digitale uitgang heeft, is er meestal wel een in/uitgang waarmee de zender te besturen valt. Met een interface tussen de zendontvanger en de computer kan de software de zender bedienen. Dat betekent in ieder geval middels de PTT omschakelen van ontvangen op zenden. Maar liefst wil je ook de mogelijkheid om met de PC de frequentie in te stellen. Een eenvoudig interface is gemakkelijk zelf te bouwen, bijvoorbeeld het KISS-interface van VK6ZRY. Ook M0PZT beschrijft een interface voor digimodes met isolatie van alle aansluitingen, inclusief aarde. Uiteraard kun je ze ook gewoon kopen. De Signalink van Tigertronics, de MFJ1204 of de microHAM USB Interface II, om er maar een paar te noemen. Ze werken allemaal. Overigens is er vaak een speciale kabel nodig om je specifieke zendontvanger aan te sluiten. De aansluitingen zijn tenslotte niet gestandaardiseerd.

Bouw een kit

Er zijn verschillende zelfbouw-kits te koop. Zo heeft QRP-Labs een ontvanger- en een zenderkit. Hun 5W transceiver-kit QCX combineert die twee. De local oscillator is hier een Si5153A, terwijl een Atmega328 de aansturing verzorgt. Op basis van deze kit heeft Guido, PE1NNZ, een zelfbouw SDR-transceiver ontwikkeld met de helft van de onderdelen. De uitgebreide bouwinstructies van QRP-labs vergemakkelijken overigens de bouw. QRP-Labs heeft de broncode van hun firmware niet vrijgegeven. Guido, PE1NZZ, heeft daarentegen zijn broncode wel gepubliceerd. Ook heeft hij een sketch geschreven, die met de Arduino-IDE geupload kan worden. Zachtek levert een drietal complete zendmodules, uit te breiden met LiPo accu en filterprintplaat. Hun WSPR-ontvanger is op het moment van schrijven uitverkocht.

Red Pitaya multiband WSPR transceiver

Pavel Demin ontwikkelde een multiband-WSPR-transceiver met een Red Pitaya. De Red Pitaya is een ontwikkelbord voor RF-toepassingen. Het bevat een Xilinx FPGA met een ARM Cortex A9 processor. Het bord heeft ook snelle analoog-digitaal- en digitaal-analoog-converters tot 125 MS/s en 50 MHz bandbreedte. Hiermee kan dus een SDR gebouwd worden. De multiband WSPR transceiver kan tot 8 banden tegelijk monitoren. De processor schakelt tevens de benodigde bandfilters.

Zelfbouw met Arduino

Heb je nog een Arduino liggen, dan hoef je daar alleen een stuurbare oscillator, eindtrap en bandfilter aan toe te voegen. Tijdmeting is mooi, maar niet strikt noodzakelijk, mits je vaker de tijd handmatig corrigeert. Als oscillator komen verschillende synthesizers in aanmerking. Denk bijvoorbeeld aan de AD9850 DDS, de Si5351A synthesizer of de Si570. Voor de eindtrap gebruik je vervolgens een of meerdere BS170 FET’s. Een bandfilter is ook zo gemaakt. Iets dergelijks is beschikbaar als Arduino shield van QRP-Labs. Maar grote kans dat die onderdelen in je junkbox liggen. Misschien zelfs wel een GPS-module, zoals de NEO-6M. Omdat de sketches beschikbaar zijn, kun je meteen aan de slag.

De Raspberry Pi is er ook bij

Met het onvolprezen WsprryPi maak je in een handomdraai van je Raspberry Pi een WSPR-zender. Oorspronkelijk ontwikkeld door Dan, MD1CLV, voor LF en MF is het door Guido, PE1NZZ, doorontwikkeld voor HF en VHF. James Peroulas heeft het programma daarna weer een stap verder gebracht met een aantal uitbreidingen. Dat programma wordt nu meestal gebruikt. Overigens heeft Guido ook een versie voor de Pi4. Omdat de antenne in principe (via een laagdoorlaatfilter) aan een pin van de processor ligt, zijn wel maatregelen nodig tegen overspanning, statische antennelading en bliksem. De Pi levert een blokgolf van 1.6 V piek af met veel harmonischen, vandaar het noodzakelijke filter. Het geleverde vermogen bedraagt ongeveer 10 dBm of 10 mW. Daarmee kom je afhankelijk van de antenne en propagatie al gauw duizenden kilometers ver. Maar ook hier kan een simpele eindtrap met bijvoorbeeld drie BS170 FET’s het signaal wat opkrikken.

WSPR: zelfbouw, kit of kopen?

Een waarschuwing is hier ook op zijn plaats. Sommige zendamateurs laten hun WSPR-baken dag en nacht aanstaan. Met een Nederlandse licentie mag dat alleen als je er altijd bij bent. Anders heb je een bakenvergunning nodig!

Dit artikel laat zien dat het voor iedereen met een licentie mogelijk is om met WSPR uit te komen. De vraag “WSPR: zelfbouw, kit of kopen?” kan iedereen aan de hand van dit artikel zelf beantwoorden. Met wat zoeken op het internet is er nog veel meer interessants te vinden aan oplossingen. Kijk ook eens naar de lezing van PA0MBJ. Aan de slag dus!