El jamón de 50 dólares: modos digitales con WSJT

Como se practica generalmente, la radioafición es un poco como ir al supermercado y entablar una conversación con todas las personas con las que te encuentras mientras recorre los pasillos. Excepto que la tienda de comestibles es del tamaño del planeta y cada uno trae su propio carrito de compras, algunos de los cuales están muy modificados y son realmente caros. Y casi todas las conversaciones tratan sobre dichos carritos o sobre la propia tienda de comestibles.

Con esa analogía ciertamente dudosa en mente, si no eres el tipo de persona que normalmente entablaría una conversación con alguien mientras hace compras, podrías pensar que no encajarías bien en la radioafición. Pero el hecho de que esa sea la forma en que la mayoría de la gente ejerce sus privilegios de radioaficionado no significa que sea la única manera. El objetivo de este artículo es explorar algunas de las formas más populares de aprovechar las bandas de alta frecuencia (HF) y ver qué se puede hacer con un presupuesto limitado, tanto en términos de costo del equipo como de cantidad de energía utilizada. entrega de El jamón de $50. Bienvenido al mundo de la radioafición con micrófono opcional: modos digitales de señal débil.

Lo primero es lo primero, permítanme dejar claro que hay un montón de modos disponibles para los titulares de licencias de servicios de radioaficionados que no requieren hablar por un micrófono, remontándonos al comienzo de la radio con modos de onda continua (CW). Golpear guiones y guiones con una tecla simple es quizás el modo digital original, si ampliamos un poquito el significado del término desde su connotación moderna actual de transmitir y recibir mensajes codificados usando computadoras, ya sea integradas en la radio o conectadas como un componente separado. Usaré eso como mi definición de "modo digital" para los fines de este artículo.

Pero incluso con esa definición más estricta, todavía existe un enorme ecosistema de modos digitales que han surgido a lo largo de la historia de la radioafición; Al parecer, el deseo de comunicarse sin la necesidad de ser un conversador se remonta a mucho tiempo atrás. Pero para este artículo, me centraré en un par de modos dentro de la familia de modos de “señales débiles”, principalmente porque los encuentro fascinantes e increíblemente útiles, y disfruto mucho viendo qué tipos de contactos son posibles. usando menos energía de la que se necesita para encender una bombilla LED.

Cuando entras en el espacio de las señales débiles, sigue apareciendo un nombre: Joe Taylor (K1JT). Joe es un aficionado que vive en Nueva Jersey, y cuando empiezas a oír hablar de él, te das cuenta de que es simplemente un Joe normal, un aficionado de la vieja escuela que ha ideado un software inteligente para hacer que las señales de baja potencia sean más fáciles de captar. fuera de un entorno de mucho ruido. Y si bien eso es cierto, rápidamente se hace evidente que Joe es mucho más que eso. Joseph Hooton Taylor, Jr. obtuvo su doctorado. en astronomía de Harvard en 1968. Se incorporó a la facultad de física de Princeton en 1980 y ha ganado prácticamente todos los premios importantes en física y matemáticas, incluida la Medalla Draper, el Premio Wolf y, en 1993, el Premio Nobel de Física.

A pesar de todos estos grandes logros, en muchos sentidos Joe es en gran medida un "aficionado", y desde su jubilación en 2006 ha volcado su considerable experiencia en procesamiento de señales digitales hacia un paquete integral de señales débiles llamado "WSJT", por "Señales débiles, Joe Taylor". En realidad, escrito por primera vez en 2001, el programa ha sido objeto de revisión y actualización casi constante por parte de Joe y un grupo de entusiastas de los modos digitales, con la última encarnación, WSJT-X, que implementa diez modos digitales diferentes de señal débil.

Nos saltaremos una inmersión profunda en las técnicas DSP que sustentan WSJT-X, aunque es algo fascinante y probablemente digno de un artículo por sí solo, y basta con decir que el paquete implementa varios métodos de modulación por desplazamiento de frecuencia múltiple (MFSK). , cada uno de los cuales está optimizado para funcionar en diferentes condiciones de propagación. Los diez modos implementados actualmente cubren todo, desde la propagación ionosférica de alto ruido hasta la dispersión troposférica, con modos que admiten el rebote de señales en las estelas de ionización de meteoritos o incluso escuchar sus propias señales rebotando en la Luna.

Aunque los modos WSJT-X se dividen en categorías amplias de “rápido” y “lento”, según los estándares de redes modernos, todos son bastante lentos. Las velocidades de bits típicas oscilan entre una docena de caracteres por segundo y aproximadamente 400 baudios. La naturaleza de bajo rendimiento de estos modos se debe enteramente al diseño; Al no intentar alcanzar velocidades increíbles, WSJT-X hace un uso muy eficiente del espectro. Algunos modos sólo necesitan unos pocos hercios de ancho de banda, con la desventaja de que incluso los mensajes muy cortos pueden tardar varios minutos en transmitirse.

El modo con el que he estado jugando más últimamente, FT8, es una incorporación relativamente reciente a la suite WSJT-X. FT8 fue escrito por Joe Taylor y Steve Franke (K9AN), de ahí el "FT" en el apodo. El "8" se refiere a "8-FSK", lo que significa que el esquema de modulación utiliza ocho tonos diferentes espaciados a 6,25 Hz. Por lo tanto, cada señal FT8 ocupa 50 Hz, una gran cantidad de ancho de banda en comparación con otros modos de señal débil, pero aún así bastante compacta. Todo ese ancho de banda adicional significa que las transmisiones FT8 pueden ser mucho más cortas que, digamos, una transmisión de 30 minutos en JT9. Eso hace que FT8 sea adecuado para QSO rápidos y competencias, que es una especie de deporte de contacto de la radioafición.

Si bien FT8 es rápido, la desventaja es la longitud del mensaje. Cada transmisión FT8 codifica sólo 75 bits, con una verificación de redundancia cíclica (CRC) de 12 bits. Eso y el rápido tiempo de respuesta significa que la mayoría de los operadores dependen de la automatización integrada en WSJT-X, así como de mensajes estandarizados, para establecer sus contactos FT8.

Configurar WSJT-X y preparar un transceptor para FT8 depende en gran medida de su computadora y su radio. En mi caso, construí una Raspberry Pi 4 dedicada para ejecutar mi operación de radioaficionado, utilizando la excelente imagen de Ham Pi de Dave Slotter (W3DJS). También intenté usar la igualmente excelente imagen Build-a-Pi de KM4ACK, pero tuve problemas para que mi transceptor Icom IC-7200 se comunicara con WSJT-X, y en lugar de dedicar mucho tiempo a solucionar problemas, simplemente probé la compilación Ham Pi. Ambas imágenes tienen comunidades excepcionales que te ayudarán a activarte, al igual que WSJT-X, que tiene un foro donde a menudo verás a Joe Taylor aparecer para responder preguntas. Una comunidad que tiene un premio Nobel como colaborador frecuente es, en verdad, una comunidad fuerte.

El video de arriba muestra por qué llamo a FT8 "las citas rápidas de la radioafición". La pantalla en cascada en la parte superior muestra alrededor de 2500 Hz de banda de paso; el transceptor debe configurarse para permitir una banda de frecuencias lo más amplia posible hasta WSJT-X (un consejo para Josh KI6NAZ por su ayuda para hacerlo bien). El algoritmo FT8 decodifica cada señal FT8 de 50 Hz de ancho en la banda de paso a la vez; Eso, junto con el hecho de que cada transmisión tiene una duración de 15 segundos seguidos de 15 segundos de inactividad, da como resultado la característica apariencia de tablero de ajedrez en la pantalla en cascada.

Los mensajes decodificados se muestran en la ventana izquierda de WSJT-X, y los operadores generalmente buscan estaciones que llamen a CQ. Al hacer clic en una entrada en la ventana Actividad de banda, se inicia una serie de mensajes automáticos, con WSJT-X activando el transmisor y enviando un QSO mínimo, básicamente solo los dos distintivos de llamada, un localizador de cuadrícula y la intensidad de la señal recibida. Es importante tener en cuenta que los dos lados de la conversación no tienen que estar, y de hecho no deberían estar, en la misma frecuencia: la copia de WSJT-X del otro operador decodificará toda la banda de paso si puede. Una vez que la otra estación recibe el acuse de recibo del CQ, el intercambio de mensajes es completamente automático, hasta que se envían los 73 finales y WSJT-X les da a ambas partes la oportunidad de registrar el QSO.

Desde que configuré mi antena de media onda alimentada por el extremo para las bandas HF e instalé WSJT-X, he hecho bastantes contactos. La mayoría de ellos han sido en los EE. UU. continentales y Canadá, pero logré vencer a Japón en 30 metros la semana pasada, lo cual fue un placer. El hecho de que pudiera hacer todo esto sin levantar ni una sola vez el micrófono, luchando por pensar en algo que decir, es una bendición para mí, y el hecho de que WSJT-X sea capaz de decodificar señales que están tan profundas en el ruido. El suelo es una hazaña técnica embriagadora. También es muy agradable sentarse aproximadamente media hora antes de cenar y realizar un par de QSO de bajo esfuerzo sin tener que invertir demasiado en el proceso.

Como se mencionó, FT8 no es el único modo de señal débil que Joe Taylor y sus colaboradores incorporaron en WSJT-X. La próxima vez en The $50 Ham, veremos el igualmente adictivo modo WSPR y veremos cómo puedes trabajar con bandas HF por mucho menos de $50, transmisor incluido.