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 не 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:

1. Ищем подходящее по площади открытое место, в идеальном случае в поле;

2. Рядом не должно быть густых зарослей кустов/деревьев, но должны быть одиноко стоящие деревья для того, чтобы была возможность подвесить антенну;

3. Не должно быть проходящих рядом высоковольтных ЛЭП;

4. Жилые/хозяйственные постройки в непосредственной близости от места тестирования должны отсутствовать, либо быть невысокими;

5. Должна быть хоть какая-то дорога, для удобного подъезда;

6. 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 резонанса 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:

1. Диапазон 60 метров (5.2887 МГц): 3898 километров, -19 SNR, 0 дрифт частоты;

2. Диапазон 40 метров (7.0401 МГц): 2849 километров, -13 SNR, 0 дрифт частоты;

3. Диапазон 30 метров (10.1402 МГц): 2849 километров, -6 SNR, 0 дрифт частоты;

4. 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 :-)