144 total views

Due to planned maintenance, the electric power in my neighbourhood was disconnected for hours today. That offered the opportunity to study the effect of background noise emitted from electric appliances.

(c) Anders Fongen, Oct 2024

When listening to the radio on the HF band, one can hear a lot of background noise which reduces the clarity of the reception. The emitters of the noise can be near or far away, which is interesting to distinguish, since the sources near you can be eliminated, most easily by packing your radio gear and drive somewhere else, to your cabin or into the mountains.

The neighbourhood which I live in had a power outage today, due to planned and announced maintenance. The affected area was small and included only 32 households (see map below). This disconnection gave me an opportunity to study the effect of radio spectrum noise (particularly in the HF region) from this area. The Xiegu G90 was powered by a battery and conncted to the outdoor antenna, then tuned to the 20 meter band in USB mode.

I enjoyed the clarity of the reception and had a few QSOs before the electric power was expected to return. The radio display was filmed that moment when these 32 households again was able to power their cable modems, dimmers, plasma TVs, routers etc., and the difference in the receiver conditions was remarkable, which can be seen in the 20 seconds clip below.

Please observe the waterfall display as the power returns, and how excellent signals become completely drowned in the elevated noise floor, totally invisible in the waterfall.

After the power had returned I also switched off the main circuit breaker in the house to informally identify how much of the noise was coming from my own home. Hmm, quite a lot, since I have two wireless routers, ethernet switches, and dozens of wifi-connected house appliances. They are, like appliances in my neighbours’ house, essential for the daily life of our home, and cannot be switched off anytime.

From this experiment, I now realize how much the reception quality can be improved by taking the radio gear somewhere else (my home town is surrounded by mountain areas easily accesible by car) and operate a mobile/portable configuration.

 145 total views

Dette blir en kort artikkel om en app (Android og IOS) som tilbyr en meldingsutveksling over alle slags radioer som har et talesamband.

(c) 2024 Anders Fongen

Appen heter Rattlegram, og gjør én eneste jobb: Konverterer tekstmeldinger til et lydsignal, og omvendt. Den enkleste måten å demonstrere appen på er å legge to enheter (Android eller IOS) side om side og la begge kjøre appen. Det som skrives inn på den ene enheten, vises på den andre, og vi hører klart lydsignalet om bærer innholdet av meldingen. Man kan også eksperimentere med ulik avstand mellom enhetene og varierende bakgrunnsstøy for å danne seg et inntrykk av hvor robust kommunikasjonen er.

Merk allerede nå at mobilenheten aldri bruker sine radiosendere: Ingen WiFi, Bluetooth eller 5G. Ingen av eksperimentene her forutsetter mobildekning på stedet.

Det neste trinnet i eksperimenteringen er å sende via to transceivere som hver er innen hørevidde for sin enhet som kjører rattlegram. Først tester vi med noen lisensfrie UHF-radioer fra Biltema, for å vise at radioamatørutstyr ikke er påkrevet for å utveksle tekstmeldinger. For å sende en melding holdes sendeknappen (PTT) på radioen inne mens sendefunksjonen på appen aktiveres. På mottagersiden ligger radioen og Andoid/IOS-enheten ved siden av hverandre og trenger ingen betjening for å motta meldinger.

Her er en video hvor dette blir demonstrert:

Siden forsøker vi det samme eksperimentet med to VHF-transceivere for amatørbåndet (144 MHz), og oppnår det samme resultatet.

Fordelen med “ubetjent” mottak av meldinger

Hva er nå fordelen med en slik meldingsutveksling fremfor ganske enkelt å sende talemeldinger? Den mest opplagte fordelen er at mottageren trenger ikke å være betjent, men kan samle opp meldinger til neste gang operatøren kommer innom og sjekker displayet. En annen er muligheten for å sende komplisert tekstinnhold, f.eks. en url, og innhold fra copy&paste uten behov for bokstavering over et talesamband. En tredje er at sendte og mottatte meldinger blir lagt i en liste som fungerer som en logg over meldingsutvekslingen.

Et tenkt brukstilfelle er slik: Operatørene har alle radioene stand by i lyttemodus, og med Rattlegram på en mobil ved siden av. Dersom operatøren må forlate radiostasjonen for et stund, vil mobilenheten i mellomtiden samle opp mottatte meldinger og vise dem i listen. En stasjon A som anroper stasjon B uten å få svar, kan derfor følge opp med en Rattlegram-melding med innholdet “Gjør et oppkall når du er tilbake” eller lignende.

Parrot-funksjonen: Digipeater

I et tredje eksperiment ble “parrot”-funksjonen i Rattlegram undersøkt. Med denne funksjonen aktivert vil mottatte meldinger sendes ut igjen etter noen sekunder. En lik funksjon forvisser avsenderen om at meldingen er korrekt mottatt, og den gjør det mulig med indirekte overføring av melding via en digipeater (på en fjelltopp el.lign) mellom parter som ikke har direkte radiokontakt.

En slik funksjon forutsetter at radiosenderen kan sende ubetjent, uten at noen trykker inn PTT-knappen. Appen har ingen mulighet for å styre en PTT-funksjon, så radioen må settes opp med VOX-kontroll (sending starter når mikrofonen detekterer lyd). Radioen kan fortsatt være akustisk koplet til mobilenheten (se bilde), men i dette eksperimentet måtte følsomheten på radiomikrofonen settes til høyest følsomhet, og mobilenheten måtte stille høyttaleren på full styrke og plasseres nærmest mulig radioens mikrofon.

Et annet alternativ er å kople en kabel mellom radio og mobilenheten, muligens via et eksternt lydkort som koples til mobilenhetens USB-port med en OTG-kabel. Her er det en del plunder som venter, så det kan kreve litt prøving og feiling før dette fungere som ønsket. En kablet konfigurasjon er vist i videoen nedenfor, og i dette tilfellet ble det valgt å bruke to radioer for henholdsvis sending og mottak. En opplagt fordel med en kablet forbindelse er at operasjonen blir lydløs og mindre følsom for annen støy i rommet.

Her vises en video som demonstrerer digipeater-konfigurasjon av Rattlegram:

Systemdiagram

På bildet nedenfor vises et slags systemdiagram, hentet fra Ribbit-prosjektet, som står bak Rattlegram-appen. Den viser hvordan to mobilenheter (uten bruk av 5G, WiFi eller BT) kan utveksle meldinger gjennom radioer (akustisk koplet eller kablet) med direkte link mellom seg, eller via en talerepeater eller digipeater. Skissen viser også en mulighet for å bruke mobilenhetens egen 5G-radio, men det er ikke implementert i denne versjonen av Rattlegram.

Hvilke radioforbindelser virker/virker ikke?

Rattlegram benytter en såkalt OFDM-modulasjon og såkalt feilrettende koder for å gjøre overføringen robust og effektiv. Det oppnås en bitrate på noe over 2 kbit/sekund, noe er veldig bra. Men erfaringene med ulike radioer og modulasjonstyper viser at mikrofon og høyttaler bør være av god kvalitet med god lydgjengivelse.

• En DMR-link er sterkt komprimert og gir kun forståelig tale med dårlig lydkvalitet, og viser seg ikke å fungere for Rattlegram, noe som ikke er overraskende.
• En FM-link i VHF- (145 MHz) og UHF-båndet (433 MHz) virker, som vist i eksperimentvideoene.
• En FM-link via en lokal VHF/UHF crossband-repeater fungerer fint, som ventet
• En FM-link via en “offentlig” VHF-repeater fungerte ikke, skyldtes muligens for svakt signal
• Overføring via en HF-link fungerer fint med FM- eller USB-modulasjon på frekvensene 7-29 MHz. De to HF-transceiverne sto like ved hverandre, så en link med “realistisk” signal-støy forhold ble ikke testet.

 231 total views

LoRa er en radioteknologi som overfører digitale data med lav hastighet, men som oppnår lang rekkevidde med lav utstrålt effekt. Radioene er billige, men kan kreve noe programmering for å kople dem til en datamaskin. Vi viser noen eksempler på hvordan.

(c) Anders Fongen, mai 2024

Innledning

Fra radioteorien kan vi finne formler som viser den øvre grensen for overføringshastighet av digitale data, og at denne grensen synker ved svakere mottatt signal (dårligere signal/støy forhold), Dersom vi ikke trenger høy overføringshastighet kan vi altså benytte radioer med lav utgangseffekt og lang rekkevidde. Radioer med lav utgangseffekt kan være små og lette, ha liten antenne og lang driftstid på batteriet. Dette er akkurat hva vi trenger i såkalte “Internet-of-Things”-anvendelser, hvor f.eks. batteridrevne sensorer skal overvåke miljøvariabler i et gartneri, eller som skal detektere inntrengere på et sperret område.

Long Range radio

En radiotype som egner seg for dette formålet kalles LoRa, en forkortelse for “Long Range”. Vi snakker ikke om en tradisjonell radio med boks og knapper, men et kretskort som koples opp og kontrolleres av en datamaskin eller mikrokontroller. Under vises bilder av LoRa-radioer i to utgaver:

Modulen til venstre er billigst, men vanskeligst å jobbe med, fordi endekontaktene står veldig tett og er vriene å lodde. Denne modulen har SPI-grensesnsitt, i motsetning til modulen til høyre, som har et seriegrensesnitt. Den til høyre har pinner med 0.1 tommes avstand som passer i vanlige eksperimentbrett (breadboard) og er derfor enklere å jobbe med. Vi har gjort eksperimenter med denne modulen, den lages av EByte og kan levere opptil 1 watt (30 dBm) utgangseffekt.

LoRa-modulen koples til en datamaskin/mikrokontroller for konfigurasjon og datatrafikk. I denne artikkelen har vi benyttet Raspberry Pico. Andre enheter, som Arduino, ESP32 eller Raspberry Pi kan også brukes, men da med nødvendige endringer i konfigurasjonen og programmet. Vi vil referere til denne enheten som mikrokontrolleren.

LoRa-moduler er alle basert på en brikke fra Semtech med betegnelsen SX1276/77/78/79. Disse 4 modellene er realtivt like og adskiller seg i hovedsak med ulike radiofrekvenser. Det er ikke likegyldig hvilke frekvenser du kan bruke! Norske myndigheter (NKOM) har strenge regler for radiosendinger som bør overholdes. Flere opplysninger om dette kommer senere i artikkelen. Her følger noen detaljer:

Selve databladet til Semtech’s LoRa-brikke finnes på denne lenken, Den trenger du ikke lese før du vil gå i dybden på virkemåten.

E32 LoRa-modul fra Ebyte

E32 LoRa-modulen som er brukt i dette eksperimentet er vist til høyre på bildet over. E32 er utstyrt med en intern mikrokontroller som konfigurerer LoRa-brikken (SX127x) med standardparametre og tilbyr et serie-grensesnitt til omgivelsene for bruk. E32 lar oss programmere enkelte parametre, som overføringshastighet og utgangseffekt, men ikke f.eks. båndbredde (som er fast konfigurert til 500 kHz). E32 lager også sitt eget meldingformat som tilbyr adressering og feilretting (forward error correction).

E32 har dessuten en ekstra effektforsterker som øker utstrålt effekt opp til 1 watt (30 dBm), avhengig av modell.

Fra bildet over fremgår det også hvilke funksjoner som ligger på de ulike pinnene. Disse pinnene brukes på denne måten:

• M0, M1 – inputsignal (fra mikrokontrolleren til E32) som avgjør om LoRa-modulen skal settes i konfigurasjonsmodus eller dataoverføringsmodus. De koples til to porter på mikrokontrolleren, i vårt tilfelle GPIO18 og GPIO19.
• RXD, TXD – for å sende og motta data (konfigurasjonsdata eller nyttetrafikk, avhengig av signalene på M0 og M1). De koples “i kryss” til tilsvarende porter på mikrokontrolleren, altså med TXD til RX-porten og RXD til TX-porten.
• AUX – Et utgående signal fra LoRa-modulen som signaliserer om den kan motta data, eller om den ønsker å overføre data fra mottatte radiosignaler. I vårt eksperiment viste det seg at denne pinnen trenger en ekstern pullup motstand!
• Vcc og GND – Koples til 3.3 volt spenningsforsyning og jord.

Tilkopling til Raspberry Pico

Pinnene på E32 LoRa-modulen ble koplet til pinner/porter på Raspberry Pico på denne måten.

• M0 – GPIO18, M1 – GPIO19
• RXD – TX på UART0, pin 21
• TXD – RX på UART0, pin 22
• AUX – GPIO20, med pullup-motstand (1 kOhm) til 3.3v
• Vcc – 3.3v pin 36
• GND – GND på pin 38

Nødvendig programvare

Det finnes programvarebiblioteker i microPython for kontroll av brikken SX1276 (og de andre variantene) med SPI-grensesnitt, men de kan ikke brukes mot EByte’s LoRa-moduler. EByte har plassert sin egen mikrokontroller på modulen med sitt eget grensesnitt for konfigurasjon. Programvare vi kan bruke må altså være tilpasset dette.

Vi fant et bibliotek på GitHub hvor enkeltfiler i Python kan lastes ned og installeres i mikrokontrolleren fra denne lenken. De var til stor hjelp, men krevde også noen endringer for å virke korrekt med de modulene som vi eksperimenterte med. Forklaring følger.

Nødvendige endringer i programvaren

Programvaren fra lenken vist ovenfor virket ikke uten endringer. Vi kan ikke fastslå om det skyldes programmeringsfeil eller endret firmware i E32-modulen. Dersom det siste er tilfelle (noe vi antar) vil det være nødvendig med litt eksperimentering dersom disse endringene ikke gir ønsket resultat.

• Programkoden for å konfigurere E32-modulen ligger i filen lora_e32.py. I funksjonen get_configuration() vil responsen fra modulen leses i linje 463 og siden analyseres. Vår observasjon er at de ønskede 6 bytes kommer med en ekstra byte foran og bak (med verdien 0), og disse må fjernes før responsen blir analysert.

        data = self.uart.read()

skal derfor erstattes med

        datax = self.uart.read()
        print(datax) # For kontrollformål
        data = datax[1:-1]

• Funksjonen clear_UART_buffer() på linje 591 vil tømme mottaksbufferen ved å lese dataene som ligger der, inntil det skjer en “timeout”. Dersom det er trafikk på kanalen vil den stadig motta data, og denne funksjonen vil tilsynelatende “henge”. En endret løsning for denne funksjonen er å spørre etter antall bytes i bufferet, for deretter å lese dette antall bytes. Funksjonen foreslås gitt dette innholdet:

    def clean_UART_buffer(self):
        n = self.uart.any()
        self.uart.read(n)

• I filen set_configuration.py er det en feil i linje 56. Leddet wakeUpTime skal erstattes med wirelessWakeupTime.

Eksempel på enkelt sending og mottak

Med de endringene som er vist ovenfor, og med AUX-linjen koplet til en ekstern pullup-motstand (vi brukte en uke på å finne ut at dette var årsaken til at ingenting funket som forventet), skal det nå ikke mange programlinjene til for å sette opp en forbindelse mellom to E32-moduler. Her er eksempel på sende- og mottaks-modul:

Sending av en tegnstreng (klokkeslett) med faste intervaller:

from lora_e32 import LoRaE32, Configuration
from machine import UART, Pin
import utime
from lora_e32_constants import FixedTransmission, TransmissionPower, AirDataRate
from lora_e32_operation_constant import ResponseStatusCode

# Initialize the LoRaE32 module
uart2 = UART(0, rx=Pin(17), tx=Pin(16))
lora = LoRaE32('433T30D', uart2, aux_pin=20, m0_pin=18, m1_pin=19)

code = lora.begin()
print("Initialization: {}", ResponseStatusCode.get_description(code))

# Set the configuration to default values and print the updated configuration to the console
# Not needed if already configured
configuration_to_set = Configuration('433T20D')
configuration_to_set.CHAN = 27
configuration_to_set.OPTION.fixedTransmission = FixedTransmission.TRANSPARENT_TRANSMISSION
configuration_to_set.OPTION.transmissionPower = TransmissionPower('433T30D').\
                                                    get_transmission_power().POWER_30
configuration_to_set.SPED.airDataRate = AirDataRate.AIR_DATA_RATE_010_24
code, confSetted = lora.set_configuration(configuration_to_set)
print("Set configuration: {}", ResponseStatusCode.get_description(code))

# Send a string message (transparent)
while True:
    message = str(utime.time()) + '\n'
    code = lora.send_transparent_message(message)
    print(message)
    utime.sleep(5)

(her brekker noen kodelinjer, men med copy-paste inn i en teksteditor retter dette seg).

For å motta disse meldingene på en annen radio (som også varsles med et pip, og innholdet vises i et OLED-display), kan denne koden brukes:

from lora_e32 import LoRaE32, Configuration, BROADCAST_ADDRESS
from machine import UART, Pin, I2C
import ssd1306
import utime

from lora_e32_constants import FixedTransmission, AirDataRate
from lora_e32_operation_constant import ResponseStatusCode

# using default address 0x3C
i2c = I2C(1,sda=Pin(14), scl=Pin(15))
display = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)
print("I2C ok")

# Initialize the beeper
beep = Pin(2,Pin.OUT)

# Initialize the LoRaE32 module
uart2 = UART(0, rx=Pin(17), tx=Pin(16))
lora = LoRaE32('433T30D', uart2, aux_pin=20, m0_pin=18, m1_pin=19)
print("UART ok")
code = lora.begin()
print("Lora started")
configuration_to_set = Configuration('433T30D')
configuration_to_set.CHAN = 27
configuration_to_set.OPTION.fixedTransmission = FixedTransmission.TRANSPARENT_TRANSMISSION
configuration_to_set.SPED.airDataRate = AirDataRate.AIR_DATA_RATE_010_24
print("Configration ready")
code, confSetted = lora.set_configuration(configuration_to_set)
#print("Set configuration: {}", ResponseStatusCode.get_description(code))

print("Waiting for counter messages...")
while True:
    if lora.available() > 0:
        code, value = lora.receive_message(delimiter=b'\n')
        #print(ResponseStatusCode.get_description(code))
        # Display on OLED display
        display.fill(0)
        display.text(value,5,8)
        display.show()
        # Beep to notify the reception
        beep.on()
        utime.sleep(0.2)
        beep.off()
        print(value) #Print to console also
        #utime.sleep_ms(2000)

Noen av disse programlinjene kan utelates om ønskelig, fordi de kun gir informasjon til konsollet, eller de setter konfigurasjonsverdier som er standard ved oppstart av modulene. Merk også at verdiene som beskriver pin-nummer og gpio-nummer må endres om du ønsker å bruke andre porter på Raspberry Pico, eller om du bruker en annen mikrokontroller, f.eks. ESP32.

Adressering og kringkasting

I et nett av LoRa-moduler vil det være behov for å sende meldinger til enkeltmottakere (Unicast), basert på deres adresser, samt å sende til alle (Broadcast). Også sendinger til enkeltmottakere kan avlyttes av andre, så det er ingen beskyttelse av konfidensialitet i LoRa. Sendinger kan skje på tre måter:

• Fixed Unicast: Sendingen påføres mottakerens adresse sendes som Unicast
• Fixed Broadcast: Sendingen påføres en kringkastingsadresse (xFFFF), og sendes som Broadcast
• Transparent: Sendingen påføres ikke adresse, og sendes som Broadcast

Sender og mottaker må selvfølgelig være konfigurert til samme radiokanal. Maksimal lengde på en melding er 58 bytes i Transparent modus, 55 bytes i Fixed modus.

En mottaker kan konfigureres som Fixed Unicast, Fixed Monitor (og motta også Unicast-meldinger adressert til andre), eller som Transparent. Tabellen under viser hvilke kombinasjoner som gir overføring (merket med ‘+’-tegnet) mellom sender og mottaker.

Sending	Mottak
	Fixed Unicast	Fixed Monitor	Transparent
Fixed Unicast	adresse	+	–
Fixed Broadcast	+	+	+
Transparent	–	+	+

Sendingsvarighet og kanalbredde

LoRa har relativt lav overføringshastighet, maksimum 19200 bits/sekund og egner seg ikke til overføring av bilder, video eller lyd. Ved høy hastighet vil rekkevidden være lavere og feilraten høyere. Programeksemplet ovenfor sender meldinger hvert 5 sekund ved 2400 bits/sekund, og ved å studere dette signalet med en SDR-dongle og programmet GQRX (på Linux, på Windows kan SDR# brukes) kan vi fremstille et “fossefall” som viser både kanalbredde (horisontal akse) og sendingsvarighet (vertikal akse). Slik ser filmen ut:

Det er mulig å anslå båndbredden på dette signalet til ca 500 kHz, fra 432,75-433,25 MHz. Det er relativt bredt, og byr på problemer knyttet til lovligheten av å bruke så “brede” signaler. Båndbredden varierer ikke ved forskjellig sendeeffekt og overføringshastighet. Selve LoRa-kretsen kan konfigureres til ulike båndbredder, men det er ikke tilgjengelig på E32-modulen.

Overføringstiden lar seg vanskelig måle på vannfallet ovenfor, men vi lyttet til signalet med en vanlig radio og gjorde lydopptak til programmet Audacity. Dette programmet kan vise et lydsignal (vertikal akse) langs en tidsakse (horisontal akse) og gi oss en pekepinn om når signalet starter og slutter. Slik ser bildet ut på Audacity:

Ved å velge ut det tidsintervallet som sendingen foregår i, vil programmet vise varigheten nederst på skjermen, nemlig 302 millisekunder. Som ventet blir dette intervallet kortere ved høyere overføringshastighet: 63 millisekunder ved 9600 bits/sekund, og 32 millisekunder ved 19200 bits per sekund.

Rekkevidde for meldingsoverføring

LoRa er designet for å gi lang rekkevidde ved lav utstrålt effekt og lav overføringshastighet. I tillegg til disse to parametrene vil antennekonstruksjon og -plassering ha en betydning. Vi satte opp et eksperiment med en LoRa-mottaker i bilen koplet til en antenne på biltaket. Denne antennen er en “pisk” med ca 35 cm lengde.

Antennevalg: Senderen befant seg i huset, koplet til én av to antenner: (1) En kort antenne for håndapparat, plassert i vinduskarmen, eller (2) en 5-elements beam plassert på loftet, pekende ut av loftsvinduet.

Utstrålt effekt: Effekt (tilført antennen) var henholdsvis (a) 21 dBm=125 mW, eller (b) 30 dBm=1 W.

Ved å kjøre rundt i området (Lillehammer) og observere når mottak skjer (programkoden vist ovenfor gir et kort pip ved mottak), danner vi oss et uformelt inntrykk av rekkevidden. Terrenget i området er bebygget og kupert. Resultatene var som følger:

(1)(a) – Stabilt mottak til ca 750 meters avstand, sporadisk mottak utover dette.

(2)(a) – Stabilt mottak til ca 750 meters avstand, men også andre steder med synslinje til huset opp til 3,3 km avstand.

(2)(b) – Stabilt mottak i hele byområdet, langs E6 sydover opptil 10 km avstand. Stedvis mottak med en åskam mellom sender og mottaker (Saksumdalen). Ingen mottak “bak” antennen (en beam-antenne er direktiv og stråler mest i én retning).

LoRa og myndighetenes forskrifter

Bruk av radiosendere er strengt regulert i Norge, og det er på sin plass med noen vurderinger om hvordan LoRa-sendinger kan foregå på lovlig vis. Det er to regelverk som kommer til anvendelse: Fribruksforskriften, som stiller krav til radiosendinger for allmenheten, og Forskrift om radioamatørlisens, som angir krav til radiosendinger for personer med radioamatørlisens (radioamatørlisens tildeles personer som har bestått en såkalt lisensprøve).

La oss først ta for oss vilkårene i Fribruksforskriften, siden den vedkommer alle. Kapittel IV (§11) lister opp en del frekvenser som kan brukes, med oppgitt maksimal utstrålt effekt, båndbredde og sendetid. E32-modulen opererer med 500 kHz kanalbredde, og det er punkt (1), (4) og (5) som tillater dette, men da begrenset til 25 mW utstrålt effekt (14 dBm). Disse frekvensene ligger alle i området 800-900 MHz, som ikke støttes av den E32-modulen som er brukt i dette eksperimentet, men derimot med en annen modell: E32-900T20D. Den opererer i dette frekvensbåndet (862-931 MHz) og med mulighet for å sette utgangseffekten til 14 dBm. Merk at denne utgangseffekten vil gi betydelig kortere rekkevidde, og bruk av antenne med “gain” ikke er tillatt, siden 14 dBm er grensen for utstrålt effekt, ikke effekt tilført antennen.

Med en båndbredde satt til maksimalt 200 kHz kan også punkt (2), (3) og (6) i Fribruksforskriftens §11 brukes, opp til 500 mW (27 dBm). Slik båndbredde er ikke støttet av E32-modulen, så en annen modul basert på SX1276-kretsen må brukes. Spesifikasjonene til SX1276-kretsen oppgis til å kunne operere innenfor denne båndbredden. Rekkevidden og feilraten for en slik konfigurasjon er ikke undersøkt av oss ennå.

Merk at Fribruksforskriften også setter krav til såkalt sendetid, oppgitt i prosent. Denne verdien angir forholdet mellom sendetid og “stilletid”. 1% sendetid betyr at senderen skal være taus i gjennomsnittlig 99% av tiden.

For brukere med radioamatørlisens gjelder §7 i Forskrift om radioamatørlisens, som angir maksimal båndbredde og utstrålt effekt for de ulike frekvensbåndene. Det eneste aktuelle frekvensbånd for LoRa er 432-438 MHz, hvor maksimal kanabåndbredde er 30 kHz. E32-modulen kan ikke operere med 30 kHz båndbredde, men en annen SX-1276 basert modul kan muligens oppnå dette, men dette er ikke undersøkt av oss. Maksimal sendeeffekt for en slik konfigurasjon er hele 300 W, men vi tviler på om det finnes noe ferdiglaget produkt som tilbyr slik utstrålt effekt. Dette blir i så fall noe som må designes og konstrueres av en radioamatør.

 454 total views

Med dette utstyret kan man trene på sending og mottak av morsesignaler sammen med andre. Hver deltaker trenger en Micro:Bit (version 2), og programvaren finner du nederst på siden.

Med morsealfabetet kan du sende og motta tekst ved å overføre korte og lange pipesignaler. På 1800-tallet kom telegraf-tjenesten i gang i Norge, fra nord til sør ble ledninger trukket som kunne overføre elektrisk strøm for dette formålet. Den gang fantes ikke radio, og heller ikke elektronikk som kunne overføre et talesignal. Profesjonelle operatører som var trent i bruk av morse sørget for at telegrammer ble sendt og mottatt, skrevet ned på papir med vanlige bokstaver og levert til mottakeren med bud.

Etter hver ble radiosenderen oppfunnet, men fortsatt uten muligheter for å overføre tale. Morsesignaler var også her i vanlig bruk mellom skip og til landstasjoner.

Da radioene ble utviklet til også å overføre tale, fortsatte allikevel morsesignaler å være i vanlig bruk. Det viste seg at et system med pipetoner var lettere å oppfatte når det var dårlig radioforbindelse, og man trengte mindre effekt for å få frem meldingene. En radiosender med mindre effekt er lettere og billigere, og egner seg i bærbart utstyr.

Mens profesjonell bruk av morse mellom skip og landstasjoner ble avviklet i år 2000, er det fortsatt mange radioamatører som bruker morse, og det er egne frekvensbånd som brukes til dette formål. Bruk av morse er

• morsomt, fordi det krever øvelse
• lett å kombinere med selvbygget radioutstyr
• effektivt, signalene når over lange avstander med lav effekt og enkle antenner

Morsetrening

Morsealfabetet er lett å være, det finner du mange steder på nettet. Her ser du en slik tabell hvor de korte pipesignalene er vist som prikker, de lange som streker.

Det er grunner til at du ikke anbefales å pugge morse som prikker og streker, fordi det kommer til å hindre deg i å oppfatte signalene som bokstaver og ord når hastigheten øker. Det er mye bra programvare gratis tilgjengelig som trener deg i nettopp dette.

Men det er også viktig å trene morse sammen med andre, hvor dere kan sende til hverandre på skift og lage en faktisk samtale. Slik trening vil lære dere å bruke de vanligste forkortelsene, be om repetisjon av deler av meldingen ved behov osv. Dessuten er det morsommere å lære noe nytt sammen med andre. Om du allerede er radioamatør med tilgang til en radiostasjon kan du øve med virkelige radiosendere, i motsatt fall må du bruke andre overføringsmekanismer, som f.eks.

• En internet taletjeneste (Messenger, Zoom, Skype m.fl.)
• Lydsignaler i luft

I begge disse tilfellene ovenfor trenger du en morsenøkkel og en “piper” som avgir et pipesignal når du trykker ned spaken på morsenøkkelen. Som du ser her er en morsenøkkel ganske dyr, men du kan selvsagt lagt din egen fordi det er bare en enkel elektrisk bryter.

Alt i ett med Micro:Bit v2

Micro:Bit er en mikrokontroller som inkluderer en del brytere, sensorer, radio, lamper og lydgivere og koster ca kr.400,- (version 2 kreves for dette formålet). Den kan programmeres og brukes til mange formål, og vi har laget programvare slik at den kan brukes til morsetrening. Programmet er gratis og kan lastes ned fra denne siden via en link lenger ned.

• Bruker knappene på kretskortet som morsenøkkel
• Brukere lydgiver og lamper på kretskortet for å vise/spille morsesignaler
• Bruker den innebygde radioen for at flere deltakere kan sende og motta signaler
• En “virkelig” morsenøkkel kan koples til kretskortet om ønskelig

Med Micro:Bit v2 og den nødvendige programvaren har en gruppe med deltakere alt de trenger for å sende og motta morsesignaler over radio (men med kort rekkevidde, opp til ca 10 meter).

Innlasting av programvaren

1. Last ned filen CWtransceiver.hex
2. Kople MicroBit til PC med en USB-kabel
3. Nå vil det vises en ny “disk” i FileExplorer, kalt MICROBIT
4. Kopiere CWtransceiver.hex til denne “disken” (drag and drop i FileExplorer)

For å teste at programvaren er riktig installert, trykk ned Button A (på venstre side av kretskortet. Da skal du høre en pipetone.

Bruksanvisning for morsetreneren

1. Du kan bruke treneren alene for å øve sending av morsetegn. Da bruker du Button A for å lage pipelyd.
2. Om flere Micro:Bit-enheter er i nærheten av hverandre, vil signaler som sendes på en enhet spilles av med pipelyder også på de andre enhetene. Der vil også led-lampene på kretskortet lyse opp i samme takt.
3. Om du berører touch-sensoren (på forsiden av kretskortet like ved USB-kontakten, den har to prikker med en oval rundt), vil LED-displayet skiftevis vise “P” og “S”. Om du vil sende morse slik som vist ovenfor (kalt “Straight Key”) skal det vises en “S” i displayet. Dersom det står en “P” i displayet vil Button A og Button B utgjøre en såkalt paddle keyer. Dette er en mer effektiv måte å sende morsetegn på, men den krever litt øvelse for å beherske. Demonstrasjonsvideoen i starten viser hvordan den kan brukes.
   * Button A gir en serie med prikker mens den holdes nede
   * Button B gir en serie med streker mens den holdes nede
   * Begge knappene nedtrykket gir en serie med skiftevis prikk og strek
   * Mens Button A holdes nede, kan Button B gis et kort trykk. Da vil streken bli sendt ferdig, deretter en prikk før strekene igjen blir sendt. Tilsvarende gjelder i motsatt retning.
4. Om du ønsker å endre hastigheten på prikker og streker i “P” (paddle keyer) innstillingen gjør du som følger:
   * Hold Button A nede slik at du hører en serie prikker bli sendt.
   * Snu kretskortet på høykant til høyre (slik at Button A er øverst). Da vises en høyrepil i LED-displayet og du hører at hastigheten på prikkene øker. Rett opp kretskortet når hastigheten er passe. Tilsvarende senkes hastigheten om du snur kretskortet til venstre (da vises en venstrepil).

 1,377 total views

Good news: The QYT KT-8900 and KT-8900D radios are well suited for running an Allstalink node. The configuration menu REP-M (#43 on KT-8900, #51 on KT-8900D) allows two radios to make a repeater by connecting a cable between the two microphone connectors (RJ45 plugs). The configuration feeds a RPT-CTLR signal when the squelch opens (or subtone received) through the mic connector which is wired to the PTT on the other radio.

The RPT-CTLR is effectively a COR signal which can be wired to the DMK URI for Allstarlink operation, and no modification to the radio circuit board is necessary. As a proof of concept, I sacrificed an ethernet cable and soldered a DB25 plug on it according to the wiring shown on the picture. This works as expected and with good sound quality. The KT-8900D offers much radio for the money, and I believe it should be interesting for use in private Allstarlink nodes.
The RPT-CTLR is active low, so you need to set “carrierfrom=usbinvert” in simpleusb.conf

After 3 hours operation on 95% duty cycle, the radio is only lukewarm, using low output power (10w)