Montar el Ultimate3S (I)

¿Qué es WSPR?

WSPR, (se pronuncia “güisper”) es la abreviatura de Weak Signal Propagation Reporter Network. Que podemos traducir como Red de Informes de Propagación de Señales Débiles. Es un sistema de estudio de la propagación de señales de radio en la que hay unas balizas de baja potencia (QRP o QRPp) que transmiten mediante un protocolo digital. También hay una red de estaciones de recepción que, conectadas a internet, escuchan en las frecuencias previstas e informan de la recepción de las balizas. Es un magnífico medio automatizado para conocer las condiciones de propagación en cualquier momento. 

El protocolo WSPR fue diseñado por el famoso Joe Taylor, K1JT, astrofísico de la universidad de Princeton y premio Nóbel de física en 1993. Es un protocolo parecido al ya universal FT8 que permite decodificar señales de radio muy por debajo del nivel de ruido del receptor. Incluso por debajo de -28 dB. Las tramas WSPR tienen una duración de casi dos minutos. Usan modulación por desplazamiento de frecuencia a baja velocidad y transmite solamente 50 bits de información. 

La información que se puede transmitir es muy poca. Solamente:

• 28 bits para el indicativo del transmisor

• 15 bits para el locator (solo admite cuatro caracteres)

• 7 bits para el nivel de potencia en dBm

El protocolo incluye el Forward Error Correction (FEC), bits añadidos para corrección de errores. Contando todo, una trama lleva 162 bits. Cada trama transmitida dura exactamente 110,5 segundos, casi dos minutos. Cada bit dura 0,68 segundos. Los bits están codificados en FSK con cuatro tonos separados entre si 1,46 Hz, resultando en una ocupación de ancho de banda de solamente 6 Hz. Con estos datos, es evidente que el transmisor y el receptor, deben tener una estabilidad de frecuencia sólida como una roca.

Los reportes de recepción se pueden ver la web http://www.wsprnet.org/drupal/wsprnet/spots y son de este estilo:

Reporte de recepción WSPR

• Timestamp: Fecha y hora de recepción
• Call: indicativo del transmisor
• MHz: frecuencia
• SNR: relación Señal/Ruido de recepción (normalmente la señal está por debajo del ruido)
• Drift: deriva o desplazamiento de la señal recibida durante la recepción, en Hz
• Grid: locator del transmisor
• Pwr: potencia del transmisor, en dBm (dB sobre milivatio)
• Reporter: Indicativo de la estación receptora
• RGrid: Locator de la estación receptora
• Km: distancia en kilómetros entre transmisor y receptor
• az: azimut o rumbo desde la estación transmisora
• Mode: protocolo recibido. Normalmente WSPR versión 2

Como podemos ver, es una información muy interesante para conocer el estado de la propagación. Con un PC y el programa WSJT-X o el JTDX y un transceptor moderno puedes probar este modo, tanto en transmisión como en recepción.

También hay quien usa una baliza WSPR para comparar antenas: pruebas un rato con una antena, ves los reportes de recepción en distintos lugares del mundo, a distancias diferentes. Después pruebas con otra antena. Puedes ver la diferencia de los reportes. Esto te puede dar información sobre el rendimiento, el ángulo de emisión, etc.

Pero el Ultimate3S es un equipo totalmente autónomo que te permite tener una baliza WSPR funcionando permanentemente. Yo he montado uno de estos equipos y voy a comentar cómo hacerlo funcionar y las primeras experiencias con él.

Ultimate3S, características

El Ultimate3S es un kit de una baliza WSPR o de otros modos digitales de transmisión diseñado por QRP Labs Según sus autores es capaz de transmitir modos digitales. En concreto QRSS, Hell, WSPR, Opera y PI4. Está diseñado para todas las bandas de radioaficionados comprendidas desde 2200 metros hasta VHF, incluyendo las bandas de 2 metros y 222 MHz. Su potencia de transmisión depende de la frecuencia elegida, pero partimos de una potencia de base de solo 200 milivatios. Aunque existen opciones para añadir más potencia de emisión.

El Ultimate3S ya operativo

La primera versión de este transmisor se lanzó en enero de 2013 y ha ido evolucionando a lo largo del tiempo. El kit completo se compone de varios módulos. Su corazón es un procesador ATmega327, se le añade un módulo de pantalla LCD. Como oscilador tenemos un módulo con un sintetizador de frecuencias Si5351A, con un cristal de cuarzo de referencia de 27MHz. El amplificador de “potencia” de radiofrecuencia es un transistor MOSFET BS170. A esto hay que añadir un filtro paso bajo, distinto para cada banda. Para que todo funcione correctamente y mantener la hora y la frecuencia estables, (dos parámetros muy importantes) se le añade un módulo receptor GPS. Opcionalmente hay un módulo de oscilador de alta estabilidad.

También se puede añadir un módulo de relés que, junto con los oportunos filtros paso bajo para cada banda, permiten transmitir alternativamente hasta en tres bandas distintas.

En resumen. Módulos imprescindibles:

• Módulo principal Ultimate3S
• Módulo pantalla LCD
• Módulo sintetizador de frecuencia Si5351A
• Filtro pasa bajos (distinto para cada banda)

Prácticamente imprescindible, y muy recomendado:

• Receptor GPS

Módulos opcionales:

• Caja para el kit completo
• Amplificador de potencia, hasta 5 vatios
• Módulo de relés para transmisión multibanda

Yo compré hace unos meses un módulo completo con las siguientes opciones: módulo principal Ultimate3S, módulo pantalla LCD, sintetizador Si5351A, filtro pasa bajos para la banda de 15 metros, receptor GPS y caja para el kit.

El envío no es especialmente rápido. Quizá unas semanas. Es curioso comprobar que la parte electrónica viene desde Turquía y la caja desde China. Y eso que la compra se hace a través de una web inglesa: http://shop.qrp-labs.com/U3S

El importe final es, desde luego, muy interesante: ¡no llega a los 100 €!

Comprando en la tienda de QRP-Labs

Claro que a esto hay que añadir lo portes a España, unos 12 €, y seguramente aduana. Que pueden ser otros 15 €. En mi caso, no recuerdo el importe exacto, pero fueron dos paquetes que recibí en Correos y por cada uno me cobraros unos 8 € de aduana. Todo bastante razonable y sencillo. Creo recordar que me llegó antes la caja que los componentes.

Todo el proceso de montaje, paso a paso, está muy bien documentado en la web del vendedor. Hay algunos componentes SMD que ya están soldados en las placas. Solo hay que soldar los componentes con terminales, lo que llevan el clásico agujero en la placa. También hay que bobinar algún toroide, pero son pocos y está bien descrito el proceso. No es, ni mucho menos, un montaje complicado, pero se necesita algo de experiencia.

Conviene, y mucho, leerse el manual de montaje completo antes de iniciarlo. Hay muchas opciones de hardware que conviene tener decididas antes del montaje. Hay puentes que poner (muchos), resistencias opcionales, etc. Si empiezas el montaje sin haber leído el manual, llegarás a un punto en que te quedarás bloqueado. Es lo que me pasó a mí.

De hecho, una vez completado el montaje y calibrado todo, no recibía reportes. ¿Tendré algo estropeado? ¿Habrá cascado el MOFET final? NO. Todo funcionaba bien, salvo… que tenía que haber seguido el manual completo y ajustar la polarización. 

Segundo artículo: Montar el Ultimate3B (II), monaje

Tercer artículo: Montar el Ultimate3B (III), ajustes