Raspberry Pi WSPR Beacon(İşaretçi)

Daha önce WSPR Nedir? başlıklı yazıda bu zayıf sinyal protokolünün temel mantığını ele almıştık. Bu yazıda ise Raspberry Pi WSPR beacon kurulabileceğine odaklanıyoruz.

Raspberry Pi üzerindeki GPIO4 pini üzerinden yaklaşık 10 miliwatt seviyesinde bir RF çıkışı elde edilip uygun bir filtreleme sonrasında antene aktarım yapılabilir. Bu yapı sayesinde ek verici katları olmadan temel bir WSPR beacon denemesi yapmak mümkün olur. Ancak çıkışın doğrudan RF amaçlı kullanılıyor olması nedeniyle filtreleme ve frekans doğruluğu burada kritik öneme sahiptir.

WSPR Nedir?

WSPR (açılımı Weak Signal Propagation Reporter), düşük güçteki radyo sinyallerinin dünya genelindeki yayılımını (propogasyon) gözlemlemek için kullanılan bir dijital protokoldür. 2008 yılında Nobel ödüllü fizikçi Joe Taylor (K1JT) tarafından geliştirilmiştir.

Amatör telsizciler arasında “fısıltı” olarak da adlandırılan bu sistem, bir mesaj iletmekten ziyade radyo dalgalarının o anki atmosferik koşullarda ne kadar uzağa gidebildiğini test etmek için kullanılır.

WSPR Nasıl Çalışır?

WSPR, standart bir veri iletiminden farklı olarak çok dar bir bant genişliği ve özel bir hata düzeltme algoritması kullanır.

• Düşük Güç: Genellikle 1 Watt ve altındaki (QRP) güçlerle yayın yapılır. Hatta miliwatt seviyesindeki sinyaller bile binlerce kilometre öteden duyulabilir.
• Zaman Senkronizasyonu: Alıcı ve vericinin saatleri atomik saat hassasiyetinde (genellikle internet üzerinden NTP ile) senkronize olmalıdır. Yayınlar 2 dakikalık periyotlar halinde yapılır.
• Mesaj İçeriği: İletilen veri çok kısıtlıdır; sadece istasyonun çağrı işareti (callsign), Maidenhead lokatörü (konum bilgisi) ve yayın gücü (dBm cinsinden) bilgisini içerir.
• Hata Düzeltme: Sinyal, gürültü tabanının çok altında (insan kulağının duyamayacağı seviyelerde) olsa bile bilgisayar yazılımı tarafından çözülebilir.

WSPR Neden Kullanılır?

• Propogasyon Analizi: Güneş lekeleri veya iyonosferik değişimlerin radyo dalgaları üzerindeki etkisini anlık olarak görmek için.
• Anten Testi: Kurduğunuz bir antenin dünyanın hangi bölgelerine sinyal ulaştırabildiğini bilimsel verilerle ölçmek için.
• WSPRnet: Alınan tüm raporlar WSPRnet.org adresindeki merkezi bir veri tabanına yüklenir. Buradaki harita üzerinden hangi istasyonun sizi nereden duyduğunu anlık olarak görebilirsiniz.

İlk adım olarak basit bir bant geçiş filtresi hazırlamak gerekir. Örnek olarak 30m / 10MHz bandı seçilebilir. Bu bant, uygun koşullarda uzun mesafeli yayılım yakalama şansı sunduğu için denemeler için ilgi çekici bir seçenektir.

Hazır bir bant geçiş filtresi satın alınabileceği gibi, gerekli hesaplamalar yapılarak filtreyi kendiniz de kurabilirsiniz.

Raspberry Pi WSPR projesi için yazılım tarafında WsprryPi GitHub arşivi kullanıldı. Proje, NTP tabanlı zaman referansı ile frekans kararlılığını iyileştirmeye çalışan pratik bir yapı sunar. Kaynak kodun önceki sürümlerini de incelemek, geliştirme sürecini ve yapılan iyileştirmeleri anlamak açısından faydalı olabilir.

Raspberry Pi WSPR Kurulum Program Kodu

–self-calibration parametresi, kristalin PPM hatasını telafi edebilmek için iletimden önce sistemin kendi kendine kalibrasyon yapmasını sağlar. –repeat parametresi ise aktarımın iki dakikalık bloklar halinde sürekli tekrarlanmasını sağlar. Çağrı işareti, grid bilgisi, çıkış gücü ve bant seçimi bu komut satırı üzerinden tanımlanır. Örnekteki 5 dBm değeri, kabaca birkaç miliwatt mertebesinde düşük güçlü bir yayın hedeflendiğini gösterir. Dilerseniz hazır bant tanımları yerine doğrudan frekans değeri de girebilirsiniz.

Uygulama çalışırken Raspberry Pi’nin işlemci kullanım oranı ve sıcaklığı makul seviyelerde kalsa da, uzun süreli kullanımlarda soğutma, güç kararlılığı ve zaman senkronizasyonu dikkatle izlenmelidir. Özellikle frekans kayması yaşayan sistemlerde NTP senkronizasyonunun güvenilirliği sonuçlar üzerinde doğrudan etkili olur.

Yasal ve Teknik Dikkat Noktaları

Raspberry Pi ile RF çıkışı üretmek pratik ve eğitici olsa da, bant dışı harmonikler ve istenmeyen yayılımlar ciddi bir teknik sorumluluk doğurur. Bu nedenle antene çıkmadan önce uygun bant geçiş filtresi kullanmak, mümkünse spektrum analizi ile çıkışı kontrol etmek ve iletim gücünü gereksiz yere artırmamak gerekir. Aksi halde zayıf görünen bir deneysel kurulum bile istenmeyen girişimlere neden olabilir.

Ayrıca amatör telsiz bantlarında yayın yapmak yerel mevzuat ve lisans koşullarına tabidir. Kullanılan bant, frekans aralığı, çağrı işareti ve yayın gücü bulunduğunuz ülkenin kurallarıyla uyumlu olmalıdır. Teknik olarak çalışan bir sistem kurmak yeterli değildir; yasal olarak doğru şekilde kullanmak da en az onun kadar önemlidir.