Por PY4ZBZ 13-04-2009 rev. 28-04-2009
WSPR (pronunciado "whisper") significa "Weak Signal Propagation Reporter." Este programa foi projetado para transmitir e receber sinais de baixa potencia, para testar a propagação nas faixas MF e HF. Usuários conectados a internet podem ver os resultados em tempo real no servidor WSPRnet, pois, se o quadrado "Upload spots" estiver marcado, todas a informações da tela branca serão automaticamente enviadas para ele e disponibilizadas na WWW.
Em 12-04-2009 fiz os primeiros testes com essa modalidade. A figura seguinte é a tela do WSPR:
Segundo o seu autor, K1JT, Joe Taylor, professor da universidade de Princeton, é um modo especialmente desenvolvido para sinais fracos, pois consegue detectar sinais com relação sinal/ruído tão baixa como -27 dB ! medidos numa banda de 2500 Hz. Mas como na verdade o sinal ocupa apenas uma banda da ordem 6 Hz, a relação sinal/ruído nessa banda de detecção é na verdade de -27+10log(2500/6) = -0,8 dB, ou seja, o sinal pode ser detectado sem erro com um nível pouco abaixo do ruído !.
Algumas das características do sinal que permitem essa façanha, é o fato da banda muito estreita ocupada por ele aliado a um forte esquema de correção de erros FEC (código convolucional), e a baixa velocidade de transmissão: 1,46 Baud, ou seja, gasta 2 minutos para transmitir apenas até 12 caracteres úteis !.
A transmissão e recepção se iniciam sempre exatamente a cada minuto PAR (ex: 10:00; 10:02; 10:04, etc..). É preciso que o relógio do micro esteja certinho, com erro máximo de +ou-2 segundos. A tela branca do programa mostra na ordem: Hora UTC, Relação sinal ruído em dB, Erro do relogio (DT) em segundos (de quem transmitiu + de quem recebe!), Freqüência do sinal RF recebido, Desvio (Drift) de freqüência (TX+RX !) em Hz/mn, Prefixo da estação recebida, o seu Grid locator, e finalmente a potencia TX usada pela estação, em dBm.
A figura seguinte mostra o espectro e espectrograma do sinal, que ocupa uma banda da ordem de 6 Hz, o que pode ser muito bem visto no espectrograma (parte inferior), cuja escala de freqüência (vertical) está ampliada ao máximo. Pode ser visto o sinal modulado em 4-FSK de fase continua, de uma transmissão inteira (conteúdo da mensagem: PY4ZBZ GH70 40), freqüência central (áudio) em 1490 Hz e que dura 114 segundos. A separação das 4 freqüências é de apenas 1,46 Hz , praticamente imperceptível ao ouvido ! :
A figura seguinte mostra o mapa de atividade mundial ( http://wsprnet.org/drupal/wsprnet/map ) :
As cores das linhas servem apenas para melhor distingui-las. A sua grossura é proporcional a qualidade do sinal (SNR)
Clicando numa estação, temos detalhes:
A figura seguinte mostra a listagem da atividade ( http://wsprnet.org/drupal/wsprnet/spots ) :
A figura seguinte mostra o que acontece quando o nível de entrada da placa de som não está corretamente ajustado. Se estiver acima de -3 dBFS, no caso nos sinais de 10:30, 11:36, 11:46 e 11:50, aparecem raias indesejáveis ao lado do sinal, e que atrapalha a recepção simultânea de outros eventuais sinais próximos :
Como a versão 1.1 do software não tem medidor de nível de entrada, basta usar um como este por exemplo, que pode ser obtido de graça aqui :
O ideal é ajustar o nível de entrada, na tela "Gravação" do Windows, que pode ser aberta em "Setup", "RX volume control", para ter o sinal recebido entre -10 a -5 dBFS, como mostra a figura acima.
Agora (28-04-2009) a versão 1.12 já vem com medidor de nível de entrada ! O autor recomenda ajustar o nível na tela de gravação para que o ruído do receptor fique em torno de 0 dB. (Isso equivale a -25 dBSR)
A figura seguinte mostra o efeito do ruído gerado por linha de distribuição de energia elétrica de 13,8 kV, no caso com intensidade S7, sobre um sinal com a mesma intensidade. As 20:44, aparecem duas replicas, 60 Hz acima e abaixo do original, com mais o menos -30 dBc, causadas por intermodulação dentro do receptor (misturador) pelo forte QRM de centelhamento, fuga de isoladores, etc, em 60 Hz. O noise blanker ainda piora a situação. Costumam aparecer também somente a 120 Hz acima ou abaixo, como as 17:36. O WSPR decodifica os 2 ou 3 sinais simultaneamente, como mostra a figura :
As minhas transmissões em PicFall recebidas no WSPR:
Como sou fascinado por espectrogramas (waterfall em inglês) e a sua matemática, evidentemente não resisti e deixei a minha marca no do WSPR também ! Gerei o sinal com o Picfall modificado e o transmiti com apenas 2 W medidos com um wattímetro modelo 43 da Bird numa W3DZZ. E ele foi recebido em bela forma pelo Edson PU1JTE, autor dos famosos Spectrometers em 40m e 20m na Antarctica, entre outros :
Outra transmissão em Picfall recebida por PU2BFG/SWL. Obrigado Fred ! :
E aqui o meu sinal na Espanha, por EA1FAQ em 20 m:
