F6HCC
Balise 472 kHz CW QRSS + WSPR
Il s'agit d'une modification apportée à l'émetteur CW / QRSS décrit sur la page précédente:
http://f6hcc56.free.fr/tx472khz.htm
Cette modification consiste à ajouter un système de modulation par déplacement de fréquence (FSK).
En effet le mode WSPR nécessite l'émission successive de 4 fréquences dont l'écart est de 1,46 Hz, soit un shift maximal de 4,38 Hz.
Zoom sur le signal
En raison de la division de la fréquence du quartz (x 16) on doit décaler l'oscillateur pilote d'environ 70 Hz.
C'est une opération relativement facile à réaliser avec une diode varicap (diode dont la capacité varie en fonction de la tension qui lui est appliquée).
Un sous-programme du microcontrôleur crée cette tension à 4 paliers (pour les 4 fréquences) en commandant les broches 18 et 1 qui alimentent des résistances de valeur R = 2,2 kohms (poids fort) et 2R = 4,4 kohms (poids faible).
Pour effectuer le réglage utiliser un programme comme "SpectrumLab" en écoutant la fréquence de l'oscillateur à quartz.
On règle l'excursion de fréquence à l'aide de la résistance ajustable de 2,2 kohms (atténuation de la tension).
Pour une émission sur la fréquence standard WSPR (475,7 kHz), le quartz est un FT243 de 7606 kHz "retaillé" au papier de verre sur 7611 kHz.
Pour le "retaillage" voir: http://f6hcc56.free.fr/quartz.htm
Le signal 475 kHz disponible sur la broche 7 du 74HC193 est appliqué au PA (voir schéma de l'émetteur CW/QRSS).
Le microcontrôleur PIC
Le message WSPR est fixe.
Il contient l'indicatif, les 4 premiers caractères du locator et une indication de la puissance.
Le calcul des "bits" étant compliqué (il contient un système de correction d'erreur) on peut utiliser le programme DOS de W3PM: wsprmsg.zip
Après avoir entré les informations on trouve le résultat du calcul dans le fichier "wsprmsg.txt".
Il suffit de recopier les valeurs des fréquences composées de "0, 1, 2 ou 3" dans le programme assembleur du 16F84.
Vous trouverez le répertoire de travail dans le fichier "zip": bal472w.zip
Avec un éditeur de texte (notepad par exemple) modifier les valeurs à la fin de "BAL472W.SRC"puis lancer "ASSEMBLE.BAT".
Une fenêtre DOS s'ouvre. On vérifie qu'il n'y a pas d'erreur.
En quittant la fenêtre on trouve un fichier "BAL472W.OBJ" prêt à être programmé dans le 16F84.
En cas d'erreur on peut vérifier l'assemblage dans le fichier "BAL472W.LST".
Utilisation du PIC
Les cavaliers C7, C8 et C9 déterminent le mode d'émission CW ou QRSS et la vitesse du QRSS:
Pas de cavalier = CW classique
C7 seul = QRSS 1
C8 seul = QRSS 3
C7 et C8 = QRSS 10
C9 divise la vitesse du QRSS par 10 (C8 et C9 = QRSS 30).
C10 et C11 définissent le message CW ou QRSS à émettre:
Pas de cavalier = message 1
C10 seul = message 2
C11 seul = message 3
C10 et C11 = message 4
C12 sélectionne le mode WSPR.
Dans ce cas C10 et C11 définissent le cycle d'émission WSPR.
Pas de cavalier = 50% (2 mn d'émission / 2 mn d'arrêt)
C10 seul = 25% (2 mn d'émission / 6 mn d'arrêt)
C10 et C11 = 100% (émission toutes les 2 minutes)
Le signal de commande d'émission sort sur la broche 6 du PIC. Il s'agit d'un signal inversé pour commander la RAZ du diviseur.
La broche 17 du PIC sort le signal positif.
Les émissions WSPR doivent être synchronisées (début à la minute paire + 2 secondes).
Le programme du microcontrôleur débute par une temporisation de 2 secondes.
Il faut donc mettre le montage sous tension exactement à la minute paire (prendre comme référence une horloge "radiopilotée" DCF77 par exemple).
L'émission fonctionne ensuite automatiquement sans dérive notable sur 24 heures (la dérive dépend du quartz 4 MHz du microcontrôleur).
L'émission ne doit pas se décaler de plus de 1 seconde.
On peut éventuellement corriger la dérive en modifiant la valeur de compensation dans le programme du microcontrôleur:
Pour vérifier la dérive utiliser le programme "WSPR 2.0" de K1JT. L'écart est indiqué par la mention "DT". Il doit rester entre les valeurs -1.0 et +1.0.
Si la balise est destinée à un fonctionnement permanent (supérieur à 12 heures) il faut ajouter une horloge externe "radiopilotée" pour assurer une RAZ journalière (à l'aide de la fonction "réveil" en prenant le signal sur le buzzer par exemple).
La balise est alors totalement autonome et on peut l'installer sur un site dédié.
Un bon projet pour un radio-club... !
Les résultats en WSPR
Ce mode automatique permet de laisser fonctionner l'émetteur sur de longues périodes et notamment la nuit.
L'efficacité du WSPR associé aux pointes de propagation permet d'être reçu à des distances importantes.
(émetteur de 50 watts avec antenne filaire de 15 mètres: 1606 km le 20 octobre 2014)
L'émetteur maintenant en coffret
Conclusion:
Cette description est surtout destinée à détailler le principe de base d'un émetteur WSPR.
On peut appliquer ce modulateur WSPR à d'autres émetteurs pilotés par quartz (décamétrique).
Il existe d'autres techniques plus élaborées (à base de DDS notamment) avec des modules ou des kits programmés. Ils sont plus souples d'utilisation (sans toutefois aider à comprendre le principe de la modulation WSPR).
Voir le kit Ultimate 3s de G0UPL sur le site QRP-LABS:
https://www.qrp-labs.com/ultimate3/u3s.html
Retour à l'émetteur CW / QRSS:
http://f6hcc56.free.fr/tx472khz.htm
Autres descriptions d'émetteurs "maison" (le "microwatt", émetteurs à "lampes", etc.) via le menu de la page d'accueil: