Nejprve si odpovězme na otázku, proč na QO-100 používat digimódy, když s výkonem kolem 5 Wattů můžeme komunikovat SSB? Komunikace FT8 reprezentuje kvalitativně jinou  úroveň komunikace. 

FT8 charakterizuje:

1. Šířka pásma. Šířka, kterou zabírá signál FT8 je asi 50 Hz.
2. Energetická nenáročnost - své  signály jsem začínal dekódovat při EIRP = 209 mW, tj. při výkonu necelé 3 mW do malé, 40 cm parabolické antény. Většinu zpráv dekóduji při výkonu asi 4 mW do stejné antény (EIRP = cca 340 mW). Pro běžný provoz používám výkon řádu stovek mW (EIRP mezi 30 až 40 dBm).
3. Provoz se nyní odehrává hned na začátku pásma, v segmentu širokém 2.5 kHz (audio kanál SSB), těsně nad 10.489.540 MHz.
4. Provoz není ukecaný a doba jednoho spojení je krátká (do 3 minut).
5. Report z dekodéru vypovídá o některých technických parametrech stanice.
6. Provoz FT8 je zábava a legrace.

FT8 vyžaduje:

1. Vynikající frekvenční stabilitu. Je třeba, aby během relace kmitočet neujel o více než asi 3 až 5 Hz, jinak dekodéry nedekódují. To odpovídá maximální rychlosti změny kmitočtu o cca 10 Hz/minutu. Takovou stabilitu musí použité oscilátory udržet krátkodobě, tj. během relace. Pokud oscilátor ujíždí o více Hz a dolaďujeme ho periodicky, po změření kmitočtu, a to před vysíláním relace, nefunguje to, viz uvedený příklad.
2. Dobrou linearitu vysílacího řetězce. Proto monitorujte své signály. Pokud se ve spektru (na vodopádu) vidíte vícekrát, nastavte své zařízení. Otřesný příklad jsem zachytil zde.
3. Průměrný, ale dobře nastavený přijímač. Přijímač malé stanice s parabolou o průměru 40 cm a s půměrným LNB Zircon 101 se ukázal jako vyhovující. S takovým přijímačem jsem při realizovaných spojeních, které jsem dekódoval s reportem -5dB, dostával od vynikajících stanic reporty 0 dB, -2 dB, apod., od mnoha stanic reporty od -5 dB do -15 dB, výjimečně -17 dB, ale na pásmu pracovaly i stanice, jejichž signály byly + 5 až + 12 dB, ale můj signál -5 dB byl za hranicí dekódovatelnosti.
4. Mentalitu a chuť vysílat přiměřeným výkonem. I na FT8 jsem viděl zasahovat Leilu. Na SSB to patří spíš ke koloritu. Mnoho stanic tam jezdí s výkonem převyšujícím úrovně majáků a Leila zasahuje dost často.

Parametry, ve kterých si nejsem jistý:

1. Chystám se na zkoušku dekódovatelnosti signálů, které jsou těsně vedle sebe nebo se částečně překrývají. Jak moc QRM kvalitního signálu vadí, nevím. Podařilo se mi pouze jednou zachytit na pásmu dvě překrývající se stanice se silnými signály.

Cíle

Teprve s úzkopásmovými druhy provozu dostává moje představa malé MW staničky konkrétní geometrické rozměry. Největším zařízením již není parabolická anténa, pro TX stačí plochá anténa o rozměrech asi 170 x 170 mm (G=15 dBi). Největším zařízením je rádio Kenwood TS-2000 s napájecím zdrojem. Lze ho nahradit zařízením elegantnějším. Za mnohem důležitější cíl však považuji získání zkušeností s dekódováním slabších a úzkopásmových signálů, které vyžadují dobrou kmitočtovou stabilitu.

Úzkopásmové druhy provozu jsou moje hobby, mám je rád. Rovněž přiznávám, že nepatřím ke skalním vyznavačům QRPP za každou cenu a neskrývám se s názorem, že pro konkrétní druh komunikace musí být výkon přiměřený. Mám rád "malé" stanice. Kritéria, které musí splňovat malá stanice, bych nedokázal přesně definovat, ale s anténou musíte projít mezi futry dveří, nikde nesmí být koaxiální kabel o průměru průměru přes 5 mm, vše musí snadno sestavit jeden člověk ...

Poznámky 21. květen 2021

Malá stanice musí mít malou anténu. Pro provoz FT8 vyhovuje plochá anténa o rozměrech 168 x 168 mm.

Polarizace: V (lze použít i H)
VSWR: < 1,8
Předozadní poměr 25 dB
Zisk antény:15 dBi
Konstrukce antény:Panelová
Délka VF kabelu: 1m (vyrábí se i 5 m)
Určeno pro montáž  na stožár o průměru: 28 až 60 mm
Materiál: Hliník, UV stabilní plast ABS
Hmotnost:0,4 kg
Hloubka:25 mm
Výška x šířka:168 x 168 mm
 

Poznámky 14. květen 2021

Dnešní ranní zkoušku jsem věnoval ověření dekódovatelnosti slabých signálů. Signály, u kterých mi můj dekodér dává report -05 dB dekóduje většina stanic, které jsem na pásmu slyšel. Na vodopádu vypadá signál takto:

Slabší signál, který dekóduje jen málo stanic, vypadá takto:

Poznámky 9. květen 2021 odpoledne

Právě jsem se rozhodl, že odjezdím nějakou dobu, například měsíc s maličkým výkonem. Stáhnul jsem výkon tak, že můj dekodér dekouduje mé signály s reportem asi minus 15 dB. Ve spektru vypadám takto:

Takové signály lze dekódovat s průměrným RX s malou parabolou (LNB Zircon 101, průměr antény 40 cm). Na QO-100 však není rozšířeno pracovat s nízkými výkony. Mrzí mě to. Proto jsem od svého předsevzetí upustil a vysílám s výkonem, který dekóduji s reportem -5 dB.

Poznámky 8. květen 2021 - proč dělám níže popsané zkoušky: Na QO-100 jsou poměrně stabilní podmínky. Proto mě láká pracovat s minimálním EIRP. Namístě je však otázka, jak mě budou slyšet protistanice. Používám jenom 40 cm parabolu a průměrný LNB. Přesto se mi zdálo, že co jsem slyšel, jsem udělal. Přestože věřím, že mají protistanice větší antény a lepší LNB. Na obrázku vpravo ukazuji, že i když mám malou stanici, poslouchám své signály stejně, ale někdy i o více, než 10 dB lépe, než me slyší protistanice. Zachytit se mi však podařil příklad, kdy mě stanice dekóduje s reportem -15 dB, sám sebe s reportem -9 dB. Rozdíl v reportech byl jen 6 dB. Kde je chyba? V nastavení dekodérů nebo v nastavení vstupních obvodů?
FT8 pracují také stanice perfektní. Vysílají maličkým výkonem a jejich RX je lepší, než ten můj. Např. DL1BFF dekóduje můj signál o 2 dB lépe, hi.
Poznámky 8. květen 2021: Z obrázku vpravo je zřejmé, co bude předmětem následujících měření. Konečně jsem si připravil zařízení se 2 precizními směrovými odbočnicemi, jejichž výstupy jsou zakončené logaritmickými zesilovači s detektory. V sestavě je také generátor, který vysílá testovací signál FT8 a FT4 (OK1UFCTESTING) a zesilovač s plynulým řízením zisku. Výkon jde nastavit  cca od 1 mW do 500 mW. Celá tahle hračka umí generovat stále stejný signál na kmitočtech na začátku digipásma QO-100 NB. Úroveň signálu lze nastavovat a měřit se bude výkon (a odražený výkon) na směrových odbočnicích. Na přijímací straně bude WSJT-X s cílem zjistit, při jaké úrovni přijímaného signálu ze satelitu (při reálném šumu a obvyklém QRM) dojde k podstatné zvýšení chybovosti (40 až 60 % relací nebude dekodováno) dekodéru FT8 u přijímaných relací. Dneska stačím stěží nastavit kalibrační křivky pro Forward a Reflected. Jde o přípravu ke stanovení potřebné hodnoty EIRP pro provoz FT8 via QO-100.
U módů FT8 a FT4 jsem viděl, že se uvádí prahová citlivost dekodérů. Dočetl jsem se, že se uvádí hodnota např. -18 dB, při které dekodéry FT8 jsou schopné dekódovat méně než 50% relací signálu. Předpokládám, že jde o signál, který není zatížen dalšími vadami, např. kmitočtovou nestabilitou - viz dříve uvedené experimenty. Dále se předpokládá, že je signál přijímán s odstupem od standardního šumu. Ten (standardní šum) však nebyl blíž specifikován, takže předpokládám, že se jedná o rovnoměrně rozložené šumové  spektrum. Na QO-100 je reálné spektrum šumu, které obsahuje celou řadu různých poruch. Určitě i rezidua různých silnějších signálů, které jsou satelitem přijímány a jejich intermodulačních produktů. Možná to bude mít charakter "standardního" šumu, možná ne. Nicméně, pokusím se zjistit prahovou citlivost obou mých dekodérů pro FT8 a FT4 při použití LINEÁRNÍ POLARIZACE a antény se ziskem 19 dBi (od MaxLink), který jsem neměřil (není čím, musím výrobci věřit), s VSWR = 1.13 (doladěno). Z prahové citlivosti, z výkonu na svorkách antény a ze zisku antény (daného její směrovostí) se mi možná podaří stanovit měřením nějaká minimální hodnota EIRP, která je potřebná pro spolehlivý provoz FT8 a FT4. Prosím čtenáře, ať mě neberou za slovo, pokud dospějí k jiným hodnotám, než byly publikovány. Jednak jsem publikované hodnoty nestudoval a rovněž je nechci ani potvrzovat či vyvracet. Moje měření je zatížení celou řadou nejistot. Jediné, co vidím spolehlivě, je, jak slabý signál FT8 a FT4 (vyjádřeno reportem dekodéru) dekóduji. Přibližně znám výkon (dBm), který je na svorkách antény. Jde především o závavu, legraci a snahu osahat si něco nového, co jsem ještě v HAM technice nedělal. Prostě získat vlastní technické zkušenosti, které potřebuji ve svých dalších QRP MW projektech.
A co jsem naměřil? Signál FT8 jsem začínal dekódovat, pokud úroveň výkonu vysílače byla 4.2 dBm!!! Je to možné? Něco přes 2 mW výkonu? Většinu relací jsem dekódoval při výkonu 6.3 dBm a všechny při výkonu 10 dBm. Potředbný EIRP Vyšlo mi, že FT8 začínám dekódovat při výkonu EIRP = 209 mW (23.2 dBm) a většinu relací (ojedinělá chyba) dekóduji od výkonu EIRP = cca 340 mW (25.3 dBm). Toto platilo, když jsem byl na pásmu 2.5 kHz sám.     Nastavení vysílače Výkon vysílače jsem se pokusil nastavit tak, aby report z mých signálů na mém dekodéru WSJT-X  byl někde mezi minus 2dB až minus 5dB. Změřený výkon byl asi 135 mW, tj. asi 21.3 dBm. Pohled na spektrum - viz obr. vedle vpravo. Úplně vpravo je srovnání mého spektra s protistanicí, kterou jsem dělal v předchozí relaci.

Poznámky 8. květen 2021 ráno:

Na dnešní sobotu jsem si připravil dříve popsanou konfiguraci: TX s výkonem, který vyrobí signály s reportem dekodéru kolem -05 dB, princip up convertor s oscilátorem na kmitočtu 2255 MHz, RX pro duplexní příjem, se dvěma programy pro dekódování. Na obrazovce notebooku běží MixW4, pomocí kterého realizuji spojení, když je třeba, vysílám (řídím TX) a během vysílání monitoruji na vodopádu spektrum svého signálu:

Na druhém monitoru běží WSJT-X. Slouží jen k příjmu a dekódování přijatého. Dekóduje tedy i můj vysílaný signál:

Z druhé obrazovky je zřejmé, co se dneska bude dít. Na vysokém vodopádu je vidět několik relací, které jsem vysílal. Signál dělá hezké kulaté "koleno" s viditelným rádiusem a středem kružnice někde vpravo. Takto se chová TCXO (nikoliv GPS DO) v transvertoru, když ho ohřívám proudem vzduchu. Dnešním úkolem je zjistit, při jaké diferenci kmitočtu přestanu své signály dekódovat. Není to pro mě podstatné, oscilátor v polystyrénu se chová mravně, zda lze signál spolehlivě dekódovat, umim na satelitu monitorovat, ale abych tady neblábolil o tom, jaká je potřeba kmitočtové stability pro FT8 a FT4 signály, dělám tuto zkoušku. Ohřívat se bude proudem vzduchu z horkovzdušné pistole, abych u toho nestrávil mládí.

Poznámky 6. květen 2021:

1. Dělal jsem první OK stanici FT8, díky Pavle, OK1PHU. Pavel má stabilní a čistý signál. Mohl si dovolit velice nízkou úroveň vysílaného signálu. Když jsem slyšel jeho poslední relace, dekodér mi ukazoval hodnoty menší, než -10 dB. Krásný signál.
2. Stačil jsem udělat tři pokusy dekódování po okamžitém zapnutí Kenwoodu TS-2000, dekodér WSJT-X pro FT8 byl schopen dekódovat signály po 4. až 6. opakování výzvy. První tři pokusy ani náhodou. Takže rádio se dostane na teplotu za cca 2 minuty. Krátké relace módu FT4 mají menší požadavky na frekvenční stabilitu.
3. TCXO ve VFO 4351 se usadí při pokojové teplotě asi za 10 minut. Potom ještě nepatrně jede, ale při použití vodopádu MixW, který je duplexní, vidím, o kolik musím dotáhnout XIT na vysílači, abych vysílal a přijímal na jednom kmitočtu. Frekvenční odchylka během vysílání na dekodér RX nemá vliv, po desetiminutovém "zahřátí" funguje spolehlivě.
4. Neumím nastavit, aby WSJT-X zobrazoval duplexně, RX i TX. V MixW4 to jde.
5. Režim FT4 se chová stejně, šířka pásma je o něco větší, okem se na vodopádu  jeví jako dvojnásobná.
6. Původní PA, který jsem měl pro SSB, má VOX. Výkon na vstupu nejde víc ubrat, musel jsem mít atenuátor na výstupu. To je nebezpečné, pokud se přepálí, možná mi PA reflektometr neochrání. Takže jsem opět šrouboval konektory a osadil jsem do boxu čínský SZM-2166. I ten má přebytek výkonu, potřebuji menší P. MIC Gain je na 25%, repro PC na 22%, to opravdu není optimální.
7. Při parabole 40 cm s LNB Zircon 101 se mi signály jeví stále jako silné. Dekodér FT8 dekóduje většinu stanic s reporty od cca +01 do +10 dB. Občas silný signál (nikoliv můj) "orámuje" Leila dvěma tóny, asi 200 Hz od sebe. Slabší signály si nastavily jen některé stanice, reporty dekodéru -02 dB až -10 dB. Taky bych chtěl umět FT8 provozovat s takovým signálem, ale zatím to není technicky možné. Pracuji na tom.

Zkouška příjmu FT8 na internetovém SDR

Výsledek: Sem tam se mi podařilo něco dekódovat.
Příčina: Výpadky streamu dat. Když výpadky nejsou, dekódujeme.
Pravděpodobně dekódovatelnosti nepřispívá velké dopravní zpoždění dat, WSJT-X mi ukazuje DT = 2.3 sekundy:

Původní článek o začátcích s FT8 a FT4 na QO-100

Mód FT4 a FT8 je na KV oblíbený, protože je rychlý, moderní a jednoduchý na nastavení. Kdysi jsem ho provozoval s programem WSJT-X, ale na satelitu QO-100 jsem sáhnul k mému MixW4, protože na něm umím v duplexním režimu monitorovat své vysílání. Program má užitečnou funkcionalitu "override", takže si při zkouškách mohu udělat spojení sám se sebou.

TCVR: Kenwood TS-2000
RX: 40 cm parabolická anténa, LNB Zirkon 101, GPS DO
TX: 40 cm parabola, vertikální polarizace, výkon přepínatelný: 2W / 500 mW (nemám ten řiditelný atenuátor, přepínám ručně), jemně reguluji výkon v SW
SW: Windows 10, MixW4 a WSJT-X
Synchronizace času: Dimension 4
Transvertor TX byl synchronizován GPS DO, ale ukázalo se, že dobré TCXO stačí.
 

MixW4 v módu FT4 Hlavní okno a sekundární okno:
Nastavení FT4 Nastavení módu FT4 provedeme snadno v dialogovém okně programu. Na záložce General jsem použil funkci Override a přepsal jsem svou značku na klubovou, abych si mohl udělat spojení sám se sebou.
Provoz FT4 Provoz FT4 není ukecaný, během relací se vymění pár standardních zpráv (výzva, značky, reporty, konec spojení RR73, 73) lze doplnit pár kratičkých zpráv vlastních. Mód počítač snadno a rychle dekóduje, takže asi nebude ani problém se starším HW PC. Zpoždění signálu cestou na satelit a zpět mi ve standardním nastavení SW nevadilo. Pokud bychom nedekódovali svoje signály správně a nemáme až tak mnoho věcí k měření, zkontrolujeme si alespoň vizuálně, zda nám spektrum ve vodovádu drží kmitočet (svislý sloupec bez kolena). Můžeme také změnit hodnotu v menu Settings, záložka Transmitter, položka Start partial transmission until xx second, nepoužil jsem.  Pokud signály dekódujeme, začneme snižovat výkon vysílače na hodnoty, které spolehlivě dekódujeme. Tady právě čekám na ten dálkově ovládaný atenuátor, protože i když mám výkon na svorkách malé antény malý, pořád mám reporty s kladným znaménkem. Provoz FT8 Provoz FT8 prakticky realizujeme úplně stejně, jako FT4. Opět jsem šel šroubovat další atenuátor, abych snížil výstupní výkon a dostal report přijímaného signálu pod hodnotu +00.   Závěry a náměty 1. FT4 byl původně navržený jako experimentální digitální mód pro radio závody. Relace mají pevnou délku, zprávy jsou strukturované, jejich formát je neukecaný (nehodí se pro dlouhodobý pokec). Formát je navržený pro minimální QSO. Přenos je vybaven forward korekcí chyb. Tvrdí se, že rychlost přibližně odpovídá módu RTTY a dekodér je schopen zpracovávat signály o cca 10 dB slabší, než je RTTY.  2. Jako mezní citlivost autoři (K1JT, K9AN, G4WJS) pro 50% pravděpodobnost dekódování uváději asi -16.4 dB, měřeno standardní metodou při šířce pásma 2500 Hz, šum referenční (zdroj, který jsem četl, neuváděl vlastnosti referenčního šumu, možná rovnoměrné rozložení šumového výkonu). 3. Nemohu vyloučit, že stanice budou používat různé dekodéry FT4, ale předpokládám, že výstupem všech dekodérů bude výsledek všechno nebo nic. Proto neočekávám částečná nebo falešná dekódování. Proto se chci v experimentech zaměřit na frekvenčně málo oddělené stanice, případně překrývající se signály slabších a silnějších stanic. 4. Na satelitu QO-100 bych chtěl vyzkoušet minimální HW vybavení, které se hodí pro provoz FT4 nebo FT8. Konkrétně mi jde o dva parametry - maximální velikost vysílací antény do 40 cm a PA, který trvale odevzdá 0.5 Wattu výkonu. Např. laciný SZM-2166 (od RFMD) by měl být schopen při dobrém přizpůsobení dodávat trvale 1 Watt. Zisk uvedeného třístupňového čipu je asi 36 dB. S uvedeným čipem existují levné experimentální desky, které by se mohly stát motivací pro majitele SDR transceiverů. Možná mě to bude též motivovat ke konstrukci maličkého satelitního SDR setupu s QRP výkonem a v tichém provedení pro digimódy (žádný mike, jenom notebook). 5. Musím ověřit, zda můj oblíbený SW WSJT-X umí pracovat (bez CAT řízení - asi umí) duplexně, ve více instancích, stejně, jako MixW. Zatím jsem to nezkoušel. 6. Předpokládám, že módy FT4 a FT8 byly určené pro příjem slaboučkých signálů a ne až tak pro příjem kmitočtově ujetých signálů. Zde může být důležitá kompenzace Dopplerova posunu v průběhu relace, pokud uvažujeme o negeostacionárních satelitech. Zatím jsem žádné experimenty nestihl realizovat, ale mám připravené řešení, které umí nezávisle na jiném SW počítat Dopplerův posun a řídit v poměrně krátkých intervalech TCVR (když už potřebujeme k vysílání notebook). A taky v tom programu zkouším algoritmus, který mi vyhodnocuje delta F (změnu kmitočtu) před TRXem a kompenzuje ji řízením TRXu. Ale to je téma jiného článku ... 7. Pravděpodobně proto, že jsou relace FT4 krátké, je přenos poměrně spolehlivý, i když vidím, že ujede kmitočet (koleno na čáře ve vodopádu) a obdržíme dekódované všechno, co jsme přijali. První ostré QSO Při pokusech si mě našla stanice SQ5NRY, takže první spojení bylo dřív, než jsem si stačil vyzkoušet alespoň SW regulaci výkonu a naučil se po dlouhé době pořádně dělat s programem. Takže jsem jel s desetkát větším výkonem, než bylo třeba. A jednalo se o pokus, kdy jsem na TX neměl zapnuté GPS DO. Detekce proběhla v pohodě: Snažil jsem se upravit výkon na nízké hodnoty, když jsem měl chviličku času. Během ladění se objevila další stanice. Protože mi opakovala relaci s reportem, tak jsem sliderem v SW trochu "přiložil", povedlo se mi přidat asi 7dB, hi. Posílám pro info kopii tentokrát z WSJT-X: Možná bych měl napsat, proč používám MixW. Je to dáno historicky. Měl jsem registrovanou verzi MixW2 a nadělal jsem s ní většinu DXů v módu PSK31. WSJT-X jsem zase používal na JT65, JT9 (ten jsem měl rád). Nicméně, jak jsem psal, nemám vyzkoušené puštění dvou instancí WSJT-X pro duplexní provoz, Jenže to se mi při experimentech na satelitu QO-100 náramně hodí. MixW lze spustit ve více instancích a má ještě jednu důležitou funkcionalitu - jeho vodopád zobrazuje v pohodě i signály, které vysílám, ale WSJT-X toto nedělá. U WSJT-X se mi zase víc líbí vodopád se spektrálákem. Dekodéry FT4 obou programů však neumím posoudit, abych řekl, který je lepší. Na QO-100 to pravděpodobně nebudu schopen rozlišit, k tomu jsou třeba signály mnohem slabší, hi. Moje "výkonnové" zesilovače  jsou z Číny a pořídil jsem je za pár korun na ebay:         Na montáži není nic zajímavého. Použil jsem starý box. Je v něm jen spínaný zdroj 13.5 V a zesilovač: