ARLA/CLUSTER: WSPR por Roland Zurmely, PY4ZBZ

[João Gonçalves Costa]

WSPR<http://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/>

Por PY4ZBZ   13-04-2009   rev. 28-04-2009

WSPR<http://www.physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/wspr.html> (pronunciado "whisper") significa "Weak Signal Propagation Reporter." Este programa foi projectado para transmitir e receber sinais de baixa potencia, para testar a propagação nas faixas MF e HF.  Usuários conectados a Internet podem ver os resultados em tempo real no servidor WSPRnet<http://wsprnet.org/>, pois, se o quadrado "Upload spots" estiver marcado, todas a informações da tela branca serão automaticamente enviadas para ele e disponibilizadas na WWW.

Em 12-04-2009 fiz os primeiros testes com essa modalidade. A figura seguinte é a tela do WSPR<http://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/>:

[http://www.qsl.net/py4zbz/WSPR/WSPR_tela1.GIF]

Segundo o seu autor, K1JT, Joe Taylor, professor da universidade de Princeton, é um modo especialmente desenvolvido para sinais fracos, pois consegue detectar sinais com relação sinal/ruído tão baixa como -27 dB<http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/odb.htm> ! medidos numa banda de 2500 Hz. Mas como na verdade o sinal ocupa apenas uma banda da ordem 6 Hz, a relação sinal/ruído nessa banda de detecção é na verdade de -27+10log(2500/6) = -0,8 dB, ou seja, o sinal pode ser detectado sem erro com um nível pouco abaixo do ruído !.

Algumas das características do sinal que permitem essa façanha, é o fato da banda muito estreita ocupada por ele aliado a um forte esquema de correcção de erros FEC (código convencional), e a baixa velocidade de transmissão: 1,46 Baud, ou seja, gasta 2 minutos para transmitir apenas até 12 caracteres úteis !.

A transmissão e recepção se iniciam sempre exactamente a cada minuto PAR (ex: 10:00; 10:02; 10:04, etc..). É preciso que o relógio do micro esteja certinho, com erro máximo de +ou-2 segundos. A tela branca do programa mostra na ordem: Hora UTC, Relação sinal ruído em dB, Erro do relógio (DT) em segundos (de quem transmitiu + de quem recebe!), Frequência do sinal RF recebido, Desvio (Drift) de frequência (TX+RX !) em Hz/mn, Prefixo da estação recebida, o seu Grid locator, e finalmente a potencia TX usada pela estação, em dBm<http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/odb.htm>.

A figura seguinte mostra o espectro e espectrograma do sinal, que ocupa uma banda da ordem de 6 Hz, o que pode ser muito bem visto no espectrograma (parte inferior), cuja escala de frequência (vertical) está ampliada ao máximo. Pode ser visto o sinal modulado em 4-FSK de fase continua, de uma transmissão inteira (conteúdo da mensagem: PY4ZBZ GH70 40), frequência central (áudio) em 1490 Hz e que dura 114 segundos. A separação das 4 frequências é de apenas 1,46 Hz , praticamente imperceptível ao ouvido ! :

[http://www.qsl.net/py4zbz/WSPR/WSPR_Spectr1.PNG]

A figura seguinte mostra o mapa de actividade mundial ( http://wsprnet.org/drupal/wsprnet/map ) :

[http://www.qsl.net/py4zbz/WSPR/WSPR_map3.JPG]

As cores das linhas servem apenas para melhor distingui-las. A sua grossura é proporcional a qualidade do sinal (SNR)

Clicando numa estação, temos detalhes:

[http://www.qsl.net/py4zbz/WSPR/WSPR_map2.JPG]

A figura seguinte mostra a listagem da actividade ( http://wsprnet.org/drupal/wsprnet/spots ) :

[http://www.qsl.net/py4zbz/WSPR/WSPR_spots1.GIF]

A figura seguinte mostra o que acontece quando o nível de entrada da placa de som não está correctamente ajustado. Se estiver acima de -3 dBFS<http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/odb.htm>, no caso nos sinais de 10:30, 11:36, 11:46 e 11:50, aparecem raias indesejáveis ao lado do sinal, e que atrapalha a recepção simultânea de outros eventuais sinais próximos :

[http://www.qsl.net/py4zbz/WSPR/WSPR_tela2.PNG]

Como a versão 1.1 do software não tem medidor de nível de entrada, basta usar um como este por exemplo, que pode ser obtido de graça aqui<http://www.darkwood.demon.co.uk/PC/meter.html> :

[http://www.qsl.net/py4zbz/WSPR/medidor.GIF]

 O ideal é ajustar o nível de entrada, na tela "Gravação" do Windows, que pode ser aberta em "Setup", "RX volume control", para ter o sinal recebido entre -10 a -5 dBFS, como mostra a figura acima.

Agora (28-04-2009) a versão 1.12 já vem com medidor de nível de entrada ! O autor recomenda ajustar o nível na tela de gravação para que o ruído do receptor fique em torno de 0 dB. (Isso equivale a -25 dBSR)



A figura seguinte mostra o efeito do ruído gerado por linha de distribuição de energia eléctrica de 13,8 kV, no caso com intensidade S7, sobre um sinal com a mesma intensidade. As 20:44, aparecem duas replicas, 60 Hz acima e abaixo do original, com mais o menos -30 dBc, causadas por intermodulação dentro do receptor (misturador) pelo forte QRM de centelhamento, fuga de isoladores, etc, em 60 Hz. O noise blanker ainda piora a situação. Costumam aparecer também somente a 120 Hz acima ou abaixo, como as 17:36. O WSPR descodifica os 2 ou 3 sinais simultaneamente, como mostra a figura :

[http://www.qsl.net/py4zbz/WSPR/ruido60hz.PNG]



As minhas transmissões em PicFall recebidas no WSPR:

Como sou fascinado por espectrogramas<http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/espectro.htm> (waterfall em inglês) e a sua matemática, evidentemente não resisti e deixei a minha marca no do WSPR também ! Gerei o sinal com o Picfall<http://www.qsl.net/py4zbz/arq.htm> modificado e o transmiti com apenas 2 W medidos com um wattímetro modelo 43 da Bird numa W3DZZ<http://www.qsl.net/py4zbz/antenas/w3dzz4zbz.htm>. E ele foi recebido em bela forma pelo Edson PU1JTE, autor dos famosos Spectrometers <http://appr.org.br/sdr-br/> em 40m e 20m na Antárctica, entre outros :

[http://www.qsl.net/py4zbz/WSPR/py4zbz_wspr.png]

Outra transmissão em Picfall recebida por PU2BFG/SWL. Obrigado Fred ! :

[http://www.qsl.net/py4zbz/WSPR/zbz_porFred.PNG]

E aqui o meu sinal na Espanha, por EA1FAQ em 20 m:

[http://www.qsl.net/py4zbz/WSPR/py4zbzwspr20090426.jpg]

Fonte: Site de Roland Zurmely, PY4ZBZ ( http://www.qsl.net/py4zbz/ )
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