10: Operación en FT4 en los satélites LEO
Se describe con todo detalle los problemas y la operativa que representa operar en la modalidad digital FT4 en los satélites LEO
Supongo que no hay ningún radioaficionado que no haya oído hablar del FT8 y el programa WSJT-X, la suite de Joe Taylor, K1JT, que dispone de más de una docena de modalidades digitales, cada una de ellas especializada en algún modo de comunicación, como por ejemplo el rebote en las estelas ionizadas de los meteoritos, el rebote en la Luna, en aviones, en esporádicas E, etcétera … aunque no debemos dejar de lado las modalidades más clásicas que trabajan por simple rebote en la ionosfera, entre las que destaca con gran éxito el FT8 y, más recientemente, el modo FT4, una versión más rápida, diseñada especialmente para concursos.
Esta modalidad FT4 opera con un ciclo TX/RX mucho más breve, con una duración de tan solo 2 x 7,5 segundos, la mitad de la duración del FT8 (2 x 15 s), lo que te permite sostener un buen ritmo de contactos en los concursos, aunque manteniendo todavía una notable ganancia digital para el DX.
La ventaja del FT4 sobre la SSB la podemos estimar en unos 26 dBs, que serían la suma de los -20 dBs de S/N mínima para su decodificación en un ancho de banda de 3 kHz, más los +6 dB de S/N necesarios para entender bien una modulación de SSB.
Esta ganancia lo convierte inesperadamente en un modo muy adecuado para operar en satélites LEO con equipos QRP o bien con antenas de muy poca ganancia, como por ejemplo las antenas omnidireccionales, e incluso con cualquier antena que tengas para V y U.
El intercambio tan reducido en SSB
Tal vez contagiados por la difícil comunicación en un solo canal de FM de los primeros transponedores, el escaso intercambio en la operativa con satélites en SSB me resulta muy decepcionante, aunque en esta modalidad sea muchísimo más fácil realizar contactos que en FM, pues dispones de muchas frecuencias libres y siempre hay algunas estaciones operando simultáneamente en este modo. Todo el intercambio que se realiza entre estaciones se limita al 59 de turno y el locator. Todo el mundo despacha a toda prisa los contactos y no consigues que te cuenten nada de nada, ni siquiera nombre ni QTH.
Eso es muy apropiado cuando se dispone de un único canal de FM en el satélite, como por ejemplo en el transponedor de la ISS, porque se supone que debes limitar al mínimo posible el intercambio para dar oportunidad de contactos a otros colegas. Pero entiendo que resulta algo exagerado cuando se disponen de 20 minutos largos (RS-44) en el pase con tiempo sobrado para intercambiar algo más de información. Y aún lo encuentro más absurdo, cuando cada vez escucho siempre a la misma media docena de estaciones con las que ya he intercambiado el 59 y su locator anteriormente, por lo que no me sale a cuenta repetir el contacto, si no te van a contar nada nuevo, sino de nuevo solo te van a pasar el mismo control y el locator.
Para eso… pues operemos en FT4
Para un intercambio tan pobre y raquítico, es mucho más fácil, cómodo y relajante operar en FT4. Los contactos son mucho más fáciles, gracias a la gran ganancia digital que supone este modo y, además, tiene la ventaja para mí de que se nota mucho menos lo mal operador que soy, cada vez más sordo y más lento. En FT4, el ordenador lo hace todo mucho mejor que yo y con una rapidez incomparable.
La posibilidad de decodificar señales del modo FT4 con relaciones S/N negativas, es decir, muy por debajo del nivel medio del ruido (he visto decodificaciones de hasta -20 dB de S/N), lo hacen muy adecuado para operar en satélites LEO con cualquier antena de VHF y UHF, especialmente con antenas omnidireccionales. Si estas antenas tienen un lóbulo de radiación y elevación adecuado, puedes conseguir mantener la operación en FT4 durante casi todo el pase del satélite.
Incluso si padeces dos limitaciones a la vez, o sea que tienes un QRP y tu antena es muy poco adecuada, seguro que en FT4 en algún momento te escucharás también repetido en la salida del satélite y podrás realizar algún contacto, si encuentras otros operadores activos, aunque ahí surge un problema inesperado
El desierto del FT4
Me ha sorprendido mucho que no haya más gente operando en FT4, pues me he encontrado muchas veces operando más solo que la una, escuchándome a mí mismo repetido mi CQ en el RS-44 durante todo un pase. Lo más curioso es que, al contrario que en SSB, en FT4 se hacen contactos con cualquier antena y con cualquier potencia. Me ha ocurrido varias veces haberme olvidado de activar el programa de seguimiento con los rotores y me he visto decodificado en la salida del satélite exactamente igual.
Explicación del misterio
Gracias a la ayuda de Juan Piqueras, EA3TA, he descubierto que llego tarde al FT4 y que todo el mundillo de operadores digitales en satélite se ha trasladado en pleno al satélite IO-117, el cual, como evoluciona a mucha mayor altitud, proporciona en consecuencia, un área de cobertura mucho más extensa que les permite conseguir muchas más cuadrículas.
Pero los requisitos para operar en el IO-117, un satélite que vuela a casi 6.000 km de altitud, son tan exigentes o más que los necesarios para operar en SSB. Aunque se utiliza un modem especial que proporciona también mayor ganancia digital, en muchos casos es insuficiente para alcanzarlo con estaciones que no están bien equipadas, porque la distancia es considerable y ”amanece” por el horizonte a unos 10.000 km. Para iniciarse en la operación en satélites pienso que el FT4 es mucho más interesante porque es muchísimo menos exigente en cuanto al hardware.
Satélites operables en FT4
En las últimas versiones del SatPC32 ya se encuentra el archivo Doppler.SQF que contiene todas las frecuencias operativas en os satélites de radioaficionado activos actualmente con transponedor lineal y en cuyo listado aparecen añadidas frecuencias con la palabra “digital” en los comentarios, detallando la frecuencia recomendada para operar en FT4 o en cualquier otra modalidad digital. Pero por si acaso todavía no están las de los últimos satélites lanzados, aquí en la figura 1 hay un listado del archivo Doppler.sqf del SatPC32, que me ha proporcionado Carlos, EA3HAH, en el que están todos los satélites disponibles (o que estaban disponibles) para operar en FT4.
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| Figura 1: Satélites con frecuencia específica para FT4 |
Los que están resaltados en negrita se indicaban como activos en la página de estado de la web de AMSAT https://www.amsat.org/status en el momento de escribir esto. Los restantes que no están en negrita parece que ya no se oyen actualmente, así que es mejor que lo comprobéis accediendo antes a esta página de AMSAT. El IO-117 es también digital pero no funciona en FT4, sino que necesita instalar otro programa con un modem especial digital. Os recomiendo intentar la operación en el RS-44 (V/U) y los chinos 2A y 2C (U/V) porque son menos exigentes en cuanto al hardware.
Requisitos de hardware para FT4
Si no dispones de un equipo capaz de operar en full-duplex en 144 y 432, como los ICOM 910, 9100 y 9700 y el Kenwood TS-2000, aún es posible lanzarse a los LEO si tienes un equipo capaz de operar en SSB en 144 y que pueda ser controlado por CAT (por ejemplo algunos Yaesu), porque ya “casi” tienes todo lo necesario. No importa que el equipo sea QRP porque la ganancia digital del FT4 de +26 dB permite utilizar mucha menos potencia e incluso una antena poco adecuada, aunque no estoy seguro de que lo consigas con los dos hándicaps a la vez, pero no lo sabrás si no lo intentas.
La solución SDR
Con un presupuesto aceptable, tengas la antena que tengas, puedes intentar operar en satélites en FT4 con resultados apreciables, aunque la antena no te garantice la operación durante toda la duración del pase del satélite. Si ya dispones de la transmisión en SSB, en recepción, es muy fácil conseguir la operación en full-duplex en otra banda añadiendo simplemente un receptor SDR bueno, bonito y barato (tipo RTL-2832), bien controlado en frecuencia también mediante el programa SatPC32 que corrige el Doppler, gracias a un cable virtual COM gratuito que le comunique la frecuencia corregida al programa de recepción. Concretamente el programa de recepción Radio-Console de Simon Brown (figura 2) admite el protocolo CAT de un Kenwood TS-2000, y es capaz de funcionar con casi todos los SDR del mercado.
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| Figura 2: Control CAT en el soft SDR Radio-Console de Simon Brown |
Con o sin diplexores o duplexores
Con la primera configuración de la figura 3a, se puede trabajar en FT4 perfectamente en los satélites chinos U/V, que no necesitan ningún hardware adicional, mientras que para operar en el RS-44 (V/U) normalmente se necesita instalar un par de diplexores (duplexores) que son prácticamente indispensables para utilizarlos como filtros baratos, tal como se indica en la otra configuración propuesta de la figura 3b.
En esta segunda configuración normalmente necesitarás añadir un filtro pasa bajos para filtrar y atenuar aún más el tercer armónico de la transmisión en 144, pero también es posible que necesites otro filtro pasa altos para la recepción, colocado mejor delante del preamplificador de UHF, para evitar que éste y también el RTL se saturen y bloqueen con la transmisión de 144 (figura 3b) de la antena vecina.
En la transmisión en 432 (figura 3a) no existe el problema con el tercer armónico que se genera al transmitir, porque éste está por encima de 1 GHz y no nos afecta en absoluto a la recepción. Eso hace que la primera configuración para operar en los satélites chinos sea la más simple y realizable, pero descubro que tampoco hay casi nunca nadie en ellos.
Hablo de duplexores (aunque propiamente dichos son diplexores), porque son los filtros más baratos que podrás encontrar para filtrar armónicos y rechazar la banda en que transmites, porque los filtros pasa-banda para VHF y UHF son todos mucho más caros.
Preamplificadores
Casi siempre se necesita también un preamplificador instalado cerca de la antena de UHF, porque de algún modo hay que compensar las considerables pérdidas en el coaxial en esta banda y es siempre aconsejable por corta que sea la bajada, aunque el coaxial tenga tan solo 10 m. Es relativamente fácil de instalar un preamplificador con relés activados por VOX de RF, pues este sistema funciona muy bien para potencias inferiores a 100 W y te ahorrarás la complicación de tener que montar secuenciadores temporizados, que solo son indispensables cuando se manejan kilovatios para operar en rebote lunar. Solo te tendrás de procurar algún hilo que suba los 12 V hasta el preamplificador.
En 144 no es indispensable el uso de un preamplificador en la antena si la bajada de coaxial es relativamente corta porque las pérdidas en la línea coaxial son menores y, solo si la longitud supera los 30 metros, es aconsejable compensar también sus ´pérdidas con un preamplificador situado en la antena, que puede también estar controlado mediante VOX de RF, pues no se utilizan potencias superiores a los 100 W.
En las dos estaciones que utilizo para satélites he comprobado que no se afecta el preamplificador de 144 por la transmisión de UHF de 50 W, por lo que no he necesitado nunca montar diplexores (duplexores en el comercio) delante del preamplificador de 144 como se describe en la primera configuración (figura 3a).
Operativa de satélites en FT4
Es conveniente iniciar dos versiones del programa WSJT-X en el mismo ordenador para recibirse a uno mismo y comprobar que estás saliendo retransmitido por el satélite en el lugar adecuado y corregir a tiempo cualquier desviación excesiva. Sólo si te decodificas a ti mismo, podrás estar seguro de que te escucharán otros operadores también. El problema es que el primer programa WSJT-X o transmite o recibe en FT4, pero no hace las dos cosas a la vez. Un segundo programa también iniciado permanece siempre en recepción para mantener la escucha permanente y comprobar que te decodificas a ti mismo en el satélite en la frecuencia correcta; es decir, completa el full-duplex en FT4.
La segunda versión solo receptora deberá estar configurada sin especificar ningún equipo ni activación del PTT, aunque debe configurarse el input de audio con el mismo cable virtual o entrada de audio que el de la versión transmisora, para obtener el funcionamiento en full-duplex”.
Instalación de las dos versiones del WSJT-X
El procedimiento de arranque de las dos versiones del WSJT-X es muy sencillo:
1: En el supuesto de que ya has instalado anteriormente el programa WSJT-X, ya tendrás un icono de acceso directo en el escritorio de Windows con el subtítulo “wsjtx.exe”. Ahora debes duplicar el icono de este acceso directo, copiándolo y pegándolo de nuevo en el escritorio, para que aparezca una segunda copia de este icono de acceso directo en tu escritorio.
Nota: Esta primera versión del WSJT-X para la transmisión en satélites tampoco debe controlar la frecuencia del equipo, sino solamente el PTT, porque la frecuencia de emisión la controlará el programa SatPC32 para compensar el Doppler, de forma que debes eliminar también aquí la configuración del equipo que controlaba el CAT en HF y dejar configurada solamente la parte del control del PTT.
2: Debes abrir las “Propiedades” de este segundo icono de acceso directo con el botón derecho del ratón y en la primera línea rotulada “Destino” debes añadirle a continuación el texto “ -rig.name=None” (con un espacio inicial), para que quede así:
Destino: C:\WSJT\wsjtx\bin\wsjtx.exe -rig.name=None, tal como se muestra en la figura 4.
3: Mejor que cambies el nombre que figura en el subtitulo del segundo icono por una línea que diga “None” para distinguirla bien del otro icono anterior que activa la transmisión.
4: Arranca las dos versiones sucesivamente con un doble clic para ejecutarlas. Primero ejecuta la primera versión que controlará solamente el PTT del equipo en transmisión y le borras la cascada o waterfall porque no te servirá para nada, porque la cascada que miraremos siempre será la de la segunda versión que permanece siempre en recepción. Aquí deberás ver tu propia transmisión repetida por el satélite si consigues alcanzarlo. Esta segunda versión recibirá todo el tiempo y utilizará una configuración inutilizada totalmente para que no active el PTT.
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| Figura 4: Propiedades del segundo icono del WSJT-X |
Nuestra transmisión (nuestro CQ) aparecerá en el recuadro de transmisión de la primera versión y, si la repite bien el satélite, deberá aparecer también ahora en el recuadro de recepción de la segunda versión.
Cuando nos recibamos, comprobaremos primero si la frecuencia del tono de audio de nuestra transmisión está cerca de la misma frecuencia de audio del tono recibido repetido por el satélite. Si no fuera así, podemos corregir la frecuencia de transmisión en el recuadro CAT del SatPC32 (figura 5), teniendo bien en cuenta que, si queremos que suba la frecuencia de nuestra señal repetida (por ejemplo desplazar nuestra propia RX +500 Hz), deberemos bajar la frecuencia de transmisión en la entrada (Upl.Calib -500), puesto que ambas correcciones del Doppler se mueven siempre en sentido opuesto (REV). También se recomienda aumentar la velocidad de actualización del Doppler (Interval Speed) al multiplicador x 5 o x 10 en esta misma pantalla.
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| Figura 5: Configuración CAT en el SatPC32 |
Medición del ruido local en 144
Como me aburría operando solo en el RS-44 y en los satélites chinos, mediante al FT4 me he dedicado a estudiar el ruido local en Barcelona, comparándolo con el ruido local en mi segunda estación. Para eso, utilizo la transmisión FT4 en Barcelona y compruebo la recepción simultánea de mis señales retransmitidas en FT4 en los satélites chinos en las dos estaciones receptoras separadas por tan solo 20 km.
Los resultados han sido sorprendentes. Tengo las mismas antenas Wimo en las dos estaciones equipadas con los mismos rotores de seguimiento y unos preamplifcadores semejantes en ambas antenas. Escuchando en 144 las retransmisiones en FT4 en el satélite chino XW-C en Barcelona y en Vilassar de la transmisión en 432 desde Barcelona, el resultado ha sido el siguiente:
El promedio de las señales recibidas en Barcelona tiene de media una S/N de -12 dB respecto a las señales recibidas en Vilassar, aunque se observa claramente que, cuando el satélite está en órbita ascendente más o menos al sur de mi estación, es decir viniendo del mar y saliendo más o menos por Montjuic la media de las diferencias en S/N es de alrededor de -10 dB en esta primera parte del pase (sureste), que pasa a ser de -15 dB de media en la segunda parte del pase, cuando el satélite ya ha sobrepasado su máxima elevación y ya está más hacia el norte sobre el Tibidabo.
El ruido exterior limita la RX en VHF
Esto demuestra las dificultades operativas en una gran ciudad como Barcelona, donde ya no es válido eso de que el ruido exterior manda solamente en frecuencias por debajo de 25 MHz, mientras que es el ruido interno del receptor es el que limita la recepción en frecuencias como los 144. Es evidente que en Barcelona en VHF también domina el ruido exterior, producido por el ruido de fase de las transmisiones de FM, TV y servicios, porque el ruido local supera en hasta 15 dB el que existe en zonas con menor ruido en un pueblo como Vilassar.
Escuchar el audio en el PC
Como se supone que estarás sentado delante del PC, es mejor que oigas el audio también en los altavoces del PC, porque así sabrás en cada momento lo qué está pasando en el equipo. Es muy fácil activarlo para que el audio transportado por el cable virtual USB o el audio del cable virtual conectado al RX se oiga también en el altavoz del PC la entrada.
Hay que entrar en Sistema -> Sonido -> Panel de control de sonido del Windows. Cuando se haya abierto esa pantalla (figura 6a), clicaremos en la solapa “Grabar” para buscar la línea correspondiente a la entrada del cable virtual de audio o el cable de audio USB y, en la solapa “Escuchar”, activaremos la casilla “Escuchar este dispositivo” (figura 6b).
Pero si es barato…
A ver si esto os anima a probar el modo FT4 en satélites, modo que está relativamente al alcance de cualquier estación, con la esperanza de que nos encontremos algún día en algún satélite. Y si no nos encontramos y tampoco conseguís algún corresponsal, por lo menos podréis escucharos a vosotros mismos, saliendo repetidos en el satélite, lo cual también, como veréis, es interesante para comprobar el nivel del ruido local si comparamos las lecturas con la estación de algún colega que esté en alguna otra población vecina. Basta comparar las relaciones S/N obtenidas por ambas estaciones receptoras en el mismo segundo. Y también, si estimáis que el ruido local es similar en ambos QTHs, podréis sacar alguna conclusión sobre las ganancias de vuestras antenas respectivas.
Y este es el final de toda esta historia.
73 Luis EA3OG
