Publié le 9 juin 2018 - par

WSPR-RX v1 un récepteur de balise radioamateur avec un Arduino

Harry a mis au point un récepteur WSPR à base d’Arduino. Ce récepteur permet aux radioamateurs d’étudier la propagation des ondes autour de la Terre. Des balises émettent en permanence un signal très faible. Les récepteurs reçoivent leurs informations et les partagent au travers d’un réseau Mondial.

C’est Bernard (ON7AN) qui m’a signalé cet article. J’ai demandé à son auteur, Harry (SM7PNV), l’autorisation de le publier en français, ce qu’il a immédiatement accepté. Je remercie ces deux OM pour leur intérêt à framboise314.fr

Un récepteur WSPR

Qui est Harry Zachrisson, qui se cache derrière ZachTek

Je suis un Technicien en électronique qui a travaillé dans l’industrie de l’électronique et de l’informatique pendant toute sa vie. Après avoir travaillé comme responsable informatique pour une grande multinationale (logiciels) pendant plus de 20 ans, j’ai voulu retourner à mes racines électroniques et j’ai créé ma propre société de conseil et de produits à l’été 2018.
Je fais de la conception et de la fabrication électronique, un peu de conseil en informatique, mais surtout – je crée mes propres produits. J’ai souvent envie ou besoin de ces produits moi-même et en les mettant en vente, j’espère que quelqu’un d’autre les trouvera utiles, comme on dit dans le film, “Construis-le et ils viendront“.
Dernièrement, je me suis concentré sur la mise sur le marché de nouveaux produits qui pourraient plaire à un public plus large.

WSPR ? Kézako ?

WSPR (prononcé “whisper” = soupir) signifie “Weak Signal Propagation Reporter“. Il s’agit d’un protocole, implémenté dans un programme informatique, utilisé pour les communications radio à signaux très faibles entre opérateurs radioamateurs. Le protocole a été conçu, et un programme écrit initialement, par Joe Taylor, K1JT. Le logiciel est maintenant open source et est développé par une petite équipe. Le programme est conçu pour envoyer et recevoir des transmissions de faible puissance afin de tester la propagation des ondes sur les bandes MF et HF (moyenne et haute fréquence)

Raspberry Pi utilisé en émetteur WSPR (source Wikipedia)

Le WSPR met en œuvre un protocole conçu pour sonder les voies de propagation potentielles avec des transmissions de faible puissance. Les émissions comportent l’indicatif d’appel d’une station, le locator Maidenhead et la puissance de l’émetteur en dBm. Le programme peut décoder des signaux avec un rapport signal/bruit aussi bas que -28 dB dans une largeur de bande de 2500 Hz. Les stations ayant accès à Internet peuvent automatiquement télécharger leurs rapports de réception dans une base de données centrale appelée WSPRnet, qui comprend une fonction de cartographie. (Wikipedia)

Le premier client de WSPR-RX a mis le récepteur en route avec de bons résultats.

Au début de la semaine, j’ai expédié mon premier produit vendu sur ZachTek.com. Il s’agit d’un petit récepteur à fréquence fixe pour la réception en ondes courtes des signaux WSPR. Le tout premier client était Bernard Ghiste – un radioamateur belge avec l’indicatif ON7AN. Il a reçu le récepteur trois jours après que je l’aie posté et il m’a fait savoir qu’il était maintenant opérationnel sur le 20m. Quand j’ai vu ce qu’il entendait sur 20m, j’ai été surpris de voir qu’il recevait beaucoup de stations. Voici un instantané d’une session de 30 minutes :

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En fait, il entendait beaucoup plus de stations que ce que j’ai pu recevoir ici, en Suède et il entendait même des stations en Amérique du Sud et en Antarctique que je n’ai jamais entendues.
La Belgique et la Suède n’étaient pas loin et en considérant que nous utilisions le même type de récepteur, j’étais curieux de savoir ce qui faisait la différence. Je l’ai contacté et lui ai posé des questions sur son antenne et son emplacement. Il m’a répondu :
Ma configuration : Raspberry PI 2B, Raspbian et bien sûr WSJTx 1.9.0,
L’antenne est de fabrication maison, une W3DZZ avec un balun 1:1. Situation : au bout de mon jardin avec 40 mètres de câble TV semi-rigide (diamètre ± 14 mm) Hauteur ± 12 mètres,
Situation très calme, les voisins sont à une cinquantaine de mètres“.

Mon antenne est un dipôle à environ 10m de hauteur et je vis dans une petite dépression, ce qui explique probablement une partie de la différence entre ce que je recevais et ce qu’il entendait en même temps, mais je pense que la plus grande différence réside dans sa dernière remarque “Situation très calme

Bien que je n’habite pas dans une ville, il semble qu’il y ait encore beaucoup de bruit généré par l’homme sur mon récepteur, ce qui augmente probablement considérablement mon niveau de bruit local. Quelques jours plus tard, cette suspicion a été confirmée lorsque nous avons eu une panne totale d’électricité pendant plus de 15 heures. Toute la péninsule où je vis était sans électricité et est devenue sombre et silencieuse. Tout autour de moi, dans un rayon de 15 à 25 km, tout équipement électrique a été coupé.

J’ai profité de l’occasion pour voir ce que serait la réception HF sur 20m en utilisant mon WSPR-RX et un ordinateur portable avec quelques heures de batterie.
Et bien sûr, j’ai commencé à recevoir des stations lointaines peu de temps après, la plus éloignée était l’Argentine et la Barbade.

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J’ai aussi écouté avec des écouteurs et un WSPR-RX modifié que je pouvais accorder sur la bande des 20m et waou! comme le niveau de bruit était bas !
Lorsque j’ai débranché puis rebranché l’antenne du récepteur, je n’ai pas obtenu le bruit très élevé que j’ai l’habitude d’obtenir.
Sur les fréquences tranquilles (que personne n’occupait), le bruit n’augmentait que très légèrement quand j’insérais l’antenne, c’était presque magique et… sinistre telle ment c’était silencieux.
Mais sur fréquences occupées, le signal arrivait très fort.
Je me suis dit : c’est comme ça que c’est censé être, normalement.
De ces événements, j’ai retiré trois points.

  • Un bon récepteur, une bonne antenne et un bon emplacement sont nécessaires pour maximiser votre réception WSPR, mais parfois vous êtes limité par votre niveau de bruit local.
  • C’est amusant d’utiliser WSPR pour comparer des choses.
    Cette fois, j’ai comparé l’emplacement de ma station (QTH) avec celui d’ON7AN mais d’autres fois, ce seront des antennes, des émetteurs, des récepteurs, etc. que je pourrai comparer en utilisant l’aide d’autres radioamateurs de ce réseau sensassionnel qu’est le WSPR.
  • Mon petit et humble récepteur semble bien fonctionner et fait son travail.

Le lendemain, Bernard a mis le récepteur WSPR sur les ondes et l’a connecté au réseau – j’ai allumé un petit émetteur WSPR basé sur un Arduino qui se trouve actuellement sur une breadboard et que je vais essayer de vendre comme produit fini.
L’émetteur sort 200mW et après quelques heures d’émission sur mon dipôle 20m Bernard le captait à l’aide de son nouveau récepteur.
C’était particulièrement satisfaisant pour moi de voir la connexion sur le WSPR Net en sachant que les deux extrémités utilisaient l’électronique que j’avais construite.

Je terminerai avec une photo de Bernard :
Il utilise un Raspberry Pi, une carte son USB et un régulateur 7805 pour obtenir une station vraiment basse consommation pour une réception WSPR de 20m et dans le vrai style radoamateur, il a tout mis sur une planche à pain, une vraie 😉  (en fait, si vous regardez de près, il semble qu’il utilise un morceau de parquet, fantaisie ! 🙂 )

Installation de Bernard ON7AN. Il utilise une alimentation 0.4A@5V DC.

Bien joué Bernard.
Je pense que je vais aussi passer un peu de temps à configurer un Raspberry Pi pour le WSPR.

Le récepteur WSPR-RX v1

Caractéristiques

Le WSPR-RX v1 est un récepteur à fréquence fixe avec les caractéristiques suivantes :

  1. Construit pour recevoir une fréquence fixe pour l’une des bandes radioamateurs .
  2. Est conçu pour être “plug-and-play” sans rien régler.
  3. Est alimenté par le port USB d’un ordinateur ou avec un chargeur USB.
  4. Destiné à être utilisé avec un ordinateur exécutant un logiciel de réception WSPR.

Fréquence 

selon modèle.
17m = 18.104,600MHz
20m = 14.095,600MHz
30m = 10.138,700MHz
40m = 7.038,600MHz
80m = 3.568,600MHz
160m = 1.836,600MHz
630m = 474.200kHz
2190m  = 136.000kHz

Sensibilité

117dBm ou mieux (3dB SN/N dans la bande 500Hz)

Dimensions

100x70x25mm.

Consommation d’énergie

0.3W

Poids

160g

Principe

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Le WSPR-RX V1 est un récepteur à conversion directe avec un oscillateur local contrôlé par PLL qui lui permet de fonctionner sur n’importe quelle fréquence de 8kHz à 150MHz. L’oscillateur local est contrôlé par un Arduino qui détermine la fréquence au démarrage au moyen d’un certain nombre de cavaliers marqués SW1 à SW4.
L’oscillateur local (LO) fournit onde carrée qui est atténuée avant d’aller sur le mélangeur qui mixe la HF entrante avec le LO et les sorties somme et différence des signaux résultant fournissent une sortie basse fréquence qui est amplifiée et filtrée (passe-bas) par l’amplificateur BF.
Le signal BF sort sur un connecteur audio de 3,5 mm.

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Sur l’entrée HF il y a un filtre passe-bande à double accord qui sélectionne les signaux intéressants. Ce filtre passe-bande n’est accordable que sur une plage étroite et est donc différent pour les différentes bandes de fréquences. Le réglage au maximum du filtre passe-bande se fait avec les condensateurs variables C1 et C4. 

Le schéma est disponible en ligne au format PDF et le sketch Arduino est sur GitHub.

Vous en saurez plus en lisant l’article de Harry.

Conclusion

Encore merci à Bernard qui m’a alerté sur ce récepteur WSPR, et à Harry qui a réalisé ce récepteur piloté par un Arduino et a gentiment autorisé la traduction de l’article de présentation.

Sources

Home page : https://www.zachtek.com/

Le récepteur : https://www.zachtek.com/wspr-rx-v1

Acheter le récepteur : https://www.zachtek.com/shop

Schéma au format PDF : https://docs.wixstatic.com/ugd/859ef0_4e6252db65ad4b44abd445578f6071c3.pdf

Lien GitHub : https://github.com/HarrydeBug/WSPR-RX_V1

 

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À propos François MOCQ

Électronicien d'origine, devenu informaticien, et passionné de nouvelles technologies, formateur en maintenance informatique puis en Réseau et Télécommunications. Dès son arrivée sur le marché, le potentiel offert par Raspberry Pi m’a enthousiasmé j'ai rapidement créé un blog dédié à ce nano-ordinateur (www.framboise314.fr) pour partager cette passion. Auteur de plusieurs livres sur le Raspberry Pi publiés aux Editions ENI.

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