Лето 2024 года, прошло не так много времени с момента доведения проекта моего WSPR маяка до релизной версии. Но тесты, где же тесты? Ведь устройство, каким бы полезным оно не было, не представляет никакой практической ценности если оно н�� работает, а тем, кто утверждает, что его устройство работает лишь на словах, мы верим с опаской :) Поэтому, было решено особо не медлить, а заняться проверкой работы устройства в реальных условиях, чтобы вовремя обнаружить возможные проблемы.
Выбор места для тестирования
Так как я живу в достаточно большом городе, проблема значительного количества электромагнитных помех и густонаселенных областей с плотной городской застройкой - обычное дело, поэтому, вариантов немного - отправляемся за город. Но куда? Как выбрать место куда можно будет удобно добраться, спокойно развернуть большую дипольную антенну, разложить все оборудование и не спеша все проверить?
Так как в свое свободное время я достаточно часто и много катаюсь на велосипеде, будем искать точку для тестирования таким образом, чтобы до нее было легко доехать на велосипеде и вернуться обратно. Одним из вариантов, который мне пришел в голову стала идея использовать круг радиусом 20 километров от моего дома, как область для поиска оптимального места для тестирования.
Ну а дальше начался поиск потенциальных мест с использованием спутниковых снимков Google Maps. Концепция поиска была следующая:
Ищем подходящее по площади открытое место, в идеальном случае в поле;
Рядом не должно быть густых зарослей кустов/деревьев, но должны быть одиноко стоящие деревья для того, чтобы была возможность подвесить антенну;
Не должно быть проходящих рядом высоковольтных ЛЭП;
Жилые/хозяйственные постройки в непосредственной близости от места тестирования должны отсутствовать, либо быть невысокими;
Должна быть хоть какая-то дорога, для удобного подъезда;
Место не должно быть слишком людным и не должно являться частной территорией;
После того как такой список был составлен - садимся на велосипед и последовательно проверяем каждое место из списка, в надежде найти наилучший вариант.
Проверка всех мест заняла у меня 5 дней. Были ситуации когда приходилось и через заросли пробираться, и идти пешком по перепаханному полю. Очень много потенциальных мест находились на частной территории, но по итогу, было найдено несколько мест, которые удовлетворяли всем описанным условиям. Остановился я на небольшом озере посреди поля, на расстоянии около 15 километров от дома.
Подготовка к тестированию
Устройство планировалось тестировать в два этапа: в утреннее и вечернее время суток. Зачем вообще нужно такое разделение на утреннее/вечернее тестирование? Тут все очень просто - тестирование будет выполняться на коротковолновых любительских диапазонах, на частотах до 14 МГц. А в данном случае, радиоволны различных частот распространяются по-разному в разное время суток. На более низкочастотных диапазонах прохождение лучше в вечернее время суток, для высокочастотных - наоборот. Поэтому, было решено проверять работу устройства в диапазонах 10 и 14 МГц утром, а в диапазонах 5 и 7 МГц начиная с захода солнца для достижения наибольшей дальности передачи.
В качестве передающей антенны будем использовать компактную заводскую дипольную антенну заранее заказанную с Aliexpress - Windcamp Gipsy c ее подстройкой на резонансную частоту при помощи векторного анализатора NanoVNA. Почему именно ее? Просто потому, что это оказался один из самых компактных готовых вариантов дипольных антенн с хорошими отзывами. Сделанная мной когда-то давно самодельная дипольная антенна занимала намного больше места в сложенном виде и весила в несколько раз больше - такой вариант нам не подходит.
Берем с собой несколько заранее откалиброванных и прошитых на нужную рабочую частоту WSPR-маяков, ноутбук, коаксиальные кабеля, веревку для подвешивания антенны, повербанк и отправляемся в путь.
Тестирование устройства
Целью тестирования была проверка, насколько далеко получиться передать WSPR пакеты. При локальном тестировании, с использованием SDR приемника и приложения WSJT-X, во всех случаях декодирование выполнялось без проблем. Но, у меня не было абсолютно никакого представления о производительности устройства при передаче на большие расстояния.
Тестирование проводилось следующим образом: антенна настраивается на конкретный диапазон передачи, с установкой резонанса в центр рабочего диапазона путем регулировки длины плеч и проверки резонанс�� антенны при помощи векторного анализатора NanoVNA. Устройство подключается к повербанку, включается, после чего начинается процесс автоматического расчета QTH-локатора и синхронизации времени передачи посредством данных получаемых с встроенного в устройство GPS модуля.
Началом тестирования считается время первой передачи WSPR пакета и продолжается в течение 30 минут. Устройство передает новый WSPR пакет каждую четную минуту на случайно выбранной частоте в диапазоне +/- 100 Гц от центральной рабочей частоты. Почему именно 100 Гц? Потому, что ширина диапазона для передачи WSPR пакетов составляет 200 Гц. Выбирая в каждом новом цикле передачи случайную частоту из рабочего диапазона мы сможем избежать возможных коллизий в случае, если где-то поблизости случайно окажется другой WSPR маяк работающий на той же самой частоте.
После завершения тестирования устройства на конкретном диапазоне, используя сервис WSPR Rocks! извлекаем результаты всех подтвержденных спотов, с фильтрацией по параметрам "Band" и "TX Call". После чего, данные сортируются по параметру "k" для обнаружения наиболее дальних передач.
Результаты тестирования
Удалось добиться значительных на мой взгляд показателей дальности передачи:
Диапазон 60 метров (5.2887 МГц): 3898 километров, -19 SNR, 0 дрифт частоты;
Диапазон 40 метров (7.0401 МГц): 2849 километров, -13 SNR, 0 дрифт частоты;
Диапазон 30 метров (10.1402 МГц): 2849 километров, -6 SNR, 0 дрифт частоты;
Диапазон 20 метров (14.0971 МГц): 3898 километров, -19 SNR, 0 дрифт частоты;
Устраивают ли меня данные результаты? - Определенно да! Тестирование показало, что устройство полностью работоспособно, WSPR пакеты передаются корректно, без каких-либо сбоев. Дрифт частоты во всех случаях отсутствовал, синхронизация времени передачи и автоматический расчет QTH-локатора отработали отлично.
Есть ли что улучшать? - Конечно! Прямо сейчас я занимаюсь переводом устройства на платформу ESP32-C3. Так что в следующем году я обязательно расскажу вам о новой версии устройства, мы снова его протестируем и посмотрим, получилось ли сделать его лучше.
Из наиболее значительных изменений, которые я планирую реализовать в новой версии устройства станет добавление автоматической калибровки рабочей частоты SI5351 (больше не нужно будет вручную выполнять калибровку, которая к тому же, может сбиваться в зависимости от температуры устройства) и добавление управления устройством посредством Desktop/Android приложения (конфигурацию устройства можно будет выполнять в режиме реального времени без необходимости его перепрошивки).
Ну а если вы дочитали до конца, то буду рад вашим предложениям для улучшения проекта и возможным Pull Requests :-)
