Sayısal (Dijital) Kip Alıcı - Vericiler - ADX Örneği

 Sayısal kipte (modda) haberleşme hem giderek yeni yeni metotlarla çeşitlenip zenginleşiyor hem de amatör telsizciler arasında giderek daha çok rağbet görüyor. Bunda, sayısal kip haberleşmelerinde düşük güçlerle, düşük sinyal / gürültü oranlarıyla bile uzak mesafelerle kolayca iletişim kurulması, hatta bilgisayarın "otomatik" olarak haberleşme yapması gibi âmiller var.

Haberleşmenin gittikçe artıp rağbet görmesiyle birlikte sayısal mod için basit QRP cihazlar da yapılmaya başlandı. Burkhard Kainka'nın "Guided FSK modulation with timer1 caption" başlıklı yazısı ve uygulama örneği âdeta işaret fişeği olmuş görünüyor.  Bu arada, QRP-Labs'ın kurucusu Hans Summers'ın QRP cihazlar konusundaki deneyimleri ve uygulama örnekleri de elbette bu alanda çok önemli bir başka meşale olmuştur. Bu örnekten yola çıkılarak, yazılımı bir arduino'ya gömülü olarak sayısal kip alıcı vericileri tasarlanmaya başladı. 

ADX, oldukça yalın bir tasarıma sâhip. Verici kısmına ait neredeyse kodlama işlemleri arduino üzerinde yapıldıktan sonra, gerekli "kaydırma" bilgilerinin Si5351 programlanabilir osilatörüne gönderilmesi ve üretilen dalganın kuvvetlendirilerek antene basılmasından ibâret. ( Bu arada, bu işaretin kuvvetlendirilmesindeki E sınıfı hikâyesini okumak isteyenler için internette bol bol kaynak var.)

ADX'in alıcı kısmına gelince: Esâen girişte çalışılmak istenilen banda uygun bir alçak geçiren filitre olduğundan, basitçe bir doğrudan alıcı (direct receiver) uygulaması yapılmış. Doğrudan alıcılar, alış frekansı ile aynı frekansta işaretin bir karıştırıcıya uygulanmasıyla çalışan basit devrelerdir. Bu tip alıcılar, seçicilik, hassasiyet gibi bâzı noksanları olsa da, SSB'yi demodüle edebilmesi gibi bir artıya sahiptir. (Seçiciliği birazcık olsun arttırabilmek için aşağıdaki resimde görüldüğü üzere, TA2003'ün girişine yaklaşık 1uH civarında ayarlanabilen  bobin ve 100pF'lık bir tank devresi ilâve ettim.)

ARA NOT: CD2003 tümdevresinin orijinali Toshiba'nın ürettiği TA2003 tümdevresidir. 

Devrenin câzibesine kapılarak, hemen bir PCB hazırlayıp ADX'i kurdum. Oda içindeki bir magnetik loop anten ile 20m. bandında FT8 kipinde pek çok Avrupa ülkesinin işaretlerini alabildim. Ancak, ya benim baskı devre tasarımımdan kaynaklanan sebeplerle ya kullandığım tümdevrenin kalitesinden dolayı ya da işin içine henüz bil(e)mediğim başka rufailerin girmesi sebebiyle alış oldukça gürültülü idi.

Bunun yanında, kafama takılan başka hususlar vardı:

Bunların en başında geleni, Si5351'in, CD2003 alıcı tümdevresinin, 74ACT244 sürücü tümdevresinin ve elbette Arduino nano'nun +5v.luk besleme işinin tamamen Arduino'nun regülatör tümdevresine yüklenmiş olmasıydı. Arduino Nano bu devrenin kalbi olduğuna göre, bu kadar akım yükünün ona yüklenilmesi doğru gelmiyordu bana. İşte bunun için -yukarıdaki reimde görüldüğü üzere-  ADX devresine ayrı bir +5v besleme devresi ilâve ettim.

İkinci olarak, alıcı katının doğrudan alış yerine süperheterodin tekniğine dönüştürülmesinin daha iyi olacağını düşündüm. Bunun için  ya 2 adet karıştırıcı, ya da 2 adet karıştırıcısı olan bir tümdevre gerekiyordu. 2 adet karıştırıcının tekil elemanlarla yapılması da mümkün ise de, kolaylığı sebebiyle tümdevreler tercih ediliyor. Dolayısıyla, 2 adet karıştıcı için Philip'in SA612 tümdevresi kullanılabilirdi. Ancak SA612'nin temini zor ve pahalı. İkinci olarak 2 adet karıştırıcısı olan alıcı tümdevrelerine gelince, normalde NBFM alışı için tasarlanmış olmasına rağmen kolaylıkla SSB demodülasyonuna uygun olarak tasarıma uygun Motorola'nın alıcı tümdevreler igeldi aklıma ama onların da temini zordu. Bunları düşünürken, DJ7OO çağrı işaretli Klauss H. HIRSCHELMANN'ın sayfasında "Simple direct mix receivers for AFU bands in the range of about 3.5-70 MHz" konulu bir yazı ve uygulama örneği ile karşılaştım. Klauss'un asıl amacı -yazısının başlığında da belirttiği üzere- "QO-100" uydusundan işaret almak üzere bir alıcı tasarlamak idi. LNB çıkışındaki işareti aşağıya doğru çevirici ile düşürdükten sonra elde edeceği işaret için CD2003'ün AM giriş üst frekansı yeterli olamamış ki,  işareti önce  bir CD2003 tümdevresinin FM girişine tatbik ediyor, 10.7MHz arafrekans elde edecek şekilde FM karıştırıcıya işaret uyguladıktan sonra, FM karıştırıcı çıkışınından 10.7MHz'lik seramik bir filitre ile aldığı işareti 2. CD2003'ün AM girişine uyguluyor ve AM mikserin osilatör girişine de 10.7MHz'lik işaret uygulayarak SSB demodülasyonu sağlıyordu. CD2003'ün temini görece daha kolay olduğundan, bu iki tümdevreli çözüm bana daha uygun geldi.

Ara çözüm: 2 CD2003 ile superheterodin bir devre tasarlamak yerine, Çin'li BD6CR çağrı işaretli amatörün tasarımı, tek CD2003 ile superheterodin bir alıcı yapmak, SSB demodülasyonu için de ara frekansa 455 kHz civarında bir işaret enjekte etmek fikri daha câzip geldi.

Üçüncü husus, ikinci hususla bağlantılı olarak ortaya çıkıyor. Eğer alış için süperheterodin tekniği kullanılacaksa, bir BFO işareti de gerekiyordu. WB2CBA'nın ADX 1.6 yazılımında Si5351'in (3) saat çıkışından birisi CD2003'e doğrudan tatbik olunan alış frekansına uygun işareti üretirken, bir diğeri vericinin kodlanmış işaretini üretiyordu. 3. saat çıkışı ise Si5351'in kalibrasyonu için ve sadece kalibrasyon süresince kullanılan bir 1MHz'lik işaret üretiyordu. BFO işaretini, kalibrasyondan sonra boşta kalan saat çıkışına havale etmek gerekiyordu. Bunun için orijinal yazılımın içine dalıp kıra-döke de olsa 453,5 kHz'lik bir BFO işareti elde etmeyi başardım. Tabii alış için kullanılan işarete de 455 kHz ilave ettim.

Dördüncü husus: WB2CBA'nın tasarımında kip (mod) ve band toplamda 4 adet LED ile gösteriliyordu.Basit bir çözüm olmasına rağmen, bir göstergenin daha iyi olacağını düşündüm.

SONUÇ: Ortaya şöyle bir cihaz çıkacak: 

1) Alıcı kısmı superheterodin olacak

2) Oldukça modüler olacak. 

3) Si5153'ün 3. saat çıkışı (CK2) hem kalibrasyon için kullanılabilecek hem de kalibrasyon bittikten sonra BFO işareti üretecek

4) Frekans, kip ve band bilgileri küçük bir OLED ekranda gösterilecek.

 Yazılımı, WB2CBA'nın hazırladığı 1.6 sürümünü esas alarak yukarıdaki şartları gerçekleştirecek şekilde güncelliyorum.  Yukarıda prototipin ekranı görülüyor.

YOLUN SONU

ADX alıcı-verici devresi

Modüler alıcı

Yazılımı, yukarıda belirttiğim hususlara göre değiştirdim. Yeni bir baskı devre hazırladım. Alıcı kısmını modüler olması için ayrı bir yavru kart olarak tasarladım. Süperheterodin alıcı, doğrudan alıcıya (direct receiver  DC receiver) alış hassasiyeti ve seçicilik bakımından çok daha iyi olmakla beraber, "hayal frekans" denilen bir dertten muzdariptir. Bunun için RF giriş katının ya "tune" (alma frekansına ayarlanmış) ya da ara frekans değerinden daha dar bir band geçiren filtre ile süzülmüş olması gereklidir. Her iki çözüm de bu basit alıcının sınırlarını aşacağından süperheterodin alıcı yapımından vazgeçtim.

Diğer taraftan, TA2003 (CD2003) tümdevresinin ilk karıştırıcı (mixer) katını kullanarak bir DC alıcı yapmak da hassasiyet ve seçicilik bakımından beni tatmin etmediğinden, bu projeyi durdurma kararı verdim.

 

LoRa

Son güncelleme 2 Mart 2022

Nurtopu gibi bir çoğumuz daha oldu, adını LoRa koyduk.

Adını LOng RAnge (uzun mesâfe) kelîmelerinin her birinin ilk iki harflerinden almış. Spread spectrum modülasyon tekniği kullanarak, diğer iletişim tekniklerine göre düşük güçle daha uzun mesafelere veri iletimi sağlayan bir teknoloji.

Daha anlaşılır bir şekilde ifâde etmek gerekirse, bir karşılaştırma konunun daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir. 100mW çıkış gücü olan WiFi bir iletişim kaynağı ile -diyelim ki- antenler biribirini görmek şartıyla 1 km. uzağa veri iletebiliyorsanız, aynı güçle LoRa teknolojisi ile bu mesafe birkaç katına çıkıyor. (Buradaki güç ve mesafe değerleri farazî olup konunun anlaşılması için belirtilmiştir.) Tabii mesafedeki bu "artışa" karşı LoRa'nın bir kusuru var: WiFi teknolojisine göre çok daha yavaş veri gönderebiliyorsunuz.

Herneyse.. LoRa'nın teknik yönüyle ilgili internette pek çok bilgi bulmak mümkün. Ben daha çok LoRa uygulamaları hakkında birkaç kelam etmek istiyorum.

LoRa için lisans gerektirmeyen çalışma frekansları belirlenmiştir.

Avrupa için 863-870 MHz, Kuzey Amerika için 902-928 MHz, Hindistan için 865-867 MHz, Avusturalya için 915-928 MHZ, Çin için 470-510 MHz, Japonya ve Kore için 920-925 MHZ. Bir de 2.4GHz var.

Ve bir de 433-434 MHz bandı var ki bu da Avrupa'da kullanılıyor ve zannederim en popüler frekans da şimdilik bu. Bunun sebebini bu yazıyı okuyunca anlayacaksınız.

Bu LoRa öylesine merak uyandırdı ki, bunun uyduları bile var. https://tinygs.com/ internet sayfasına girerseniz, bu uyduların neler/hangileri olduğunu, frekanslarını öğrenebilirsiniz.

LoRa uydularından sinyal almak da oldukça basit bir hâle geldi. https://github.com/G4lile0/tinyGS adresinden indirebileceğiniz bir yazılımı, ekranlı ve LoRa modüllü bir ESP32'den oluşan devreye yükleyip, uygun bir anteni de devreye bağlarsanız, LoRa uydularının sinyallerini alabilirsiniz.

Eğer yukarıda verdiğim iki adreste yer alan bilgileri uygularsanız, kurduğunuz sistem internet üzerinden TinyGS sisteminin veritabanına dâhil olup kendi istasyonunuzu internet üzerinden de tâkip edebilirsiniz.

Ben de bu hazır modüllerden birisini aldım.

Çinli LILYGO firmasınca üretilen TTGO modülü

Modül, bir ESP32 işlemcisi, bir LoRa modülü, bir OLED ekran ve LiIon pil doldurma devresine sâhip ve 433 MHz'de çalışıyor.

Modülü kutuladım.

Daha sonra https://github.com/G4lile0/tinyGS/releases adresindeki TinyGS_Uploader_WINDOWS.exe dosyasını indirdim. Modülü USB üzerinden PC'ye bağladım, TinyGS Uploader programını çalıştırdım.

Bu ekranda, seri portunuzu seçip Upload tinyGS firmware kutucuğuna tıklayın, hepsi bu!

Şimdi modülünüze gerekli yazılım yüklenmiştir. Bundan sonra yapılacakları madde madde yazıyorum:

1) PC'nizin WiFi ağlarının olduğu kısma bakarsanız, My TinyGS diye bir ağ SSID'si göreceksiniz.

2) Bu ağa bağlanın.

3) Bu ağa bağlı iken, internet tarayıcınızın adres satırına 192.168.4.1 yazıp enter'a basın. Karşınıza şöyle bir ekran çıkacak:

4) Bu ekranda, "Configure parameters"a tıklayın.

Karşınıza gelen ekranda 3 bölüm olacak. Bunlardan ilki istasyon ismi, ağ ismi ve şifrelerin olduğu kısım. Aşağıdaki resim doldurma konusunda yeterli bilgiyi vermektedir.

NOT: Son güncellemelerde artık İstanbul için doğru zaman bilgisi veriliyor.

Zaman dilimi olarak Europe/Istanbul'u değil daha aşağılarda yer alan Etc/GMT+3'ü seçin. Zira Istanbul'u seçince -yazılımdaki bir hatadan dolayı- Türkiye saatinin 6 saat daha erkenini gösteriyor.

5) İkinci bölümde MQTT sunucu bilgilerini yer almaktadır. Eğer kendinize ait bir MQTT sunucunuz varsa, buraya bu sunucunun verilerini girmelisiniz. 

Eğer tinyGS'nin MQTT sunucusunu kullanmak isterseniz, https://t.me/joinchat/DmYSElZahiJGwHX6jCzB3Q adresindeki yönergeleri tâkip ederek tinyGS MQTT sunucusu için kullanıcı adınızı ve şifrenizi alabilirsiniz.

6) Üçüncü bölümde, yapılacak işler şunlar:

Eğer tinyGS sisteminin alış frekansını uyduya göre ayarlamasını istiyorsanız Allow Automatic Tuning seçeneğini seçin.  OLED ekran parlaklık değerini ayarlayın ve Apply kısmına tıklayın. 

Hepsi bu kadar.

Artık tinyGS sisteminiz evinizdeki WiFi ağına bağlanacak ve modeminizin atayacağı IP adresini kullanacaktır. 

Eğer yeniden tinGS konfigürasyon ekranına yeniden girmek isterseniz, artık 192.168.4.1 adresine değil, modeminizin DHCP'sinin tinyGS sisteminize atadığı IP adresine bağlanmanız ve kullanıcı adı olarak mutlaka admin'i, şifre olarak da yukarıda bahsi geçen ve sizin belirlediğiniz dashboard şifresini kullanmanız gereklidir.

Konfigürasyon için https://github.com/G4lile0/tinyGS/wiki/Ground-Station-configuration sayfasını ziyaret etmenizi öneririm.

Bütün bunları yaptıktan sonra ekranınıza aşağıdaki görüntüler gelecek ve sisteminiz bir LoRa uydusundan veri almayı beklemeye başlayacaktır.

Şimdi sıra geldi alış hikâyesine.  İnternette alış konusunda, çeşitli anten önerileri ve bir LNA kullanılması tavsiyesi var. Bakalım hangi donanım ile alış sağlanabiliyor. Aşama aşama bunları da yazacağım.

5 Şubat 2022

Sistemi çalıştırıp, kendi minik anteni ile pencere önüne yerleştirdim. Aradan geçen 2 gün sonunda hiçbir LoRa uydusunun işaretini alamadım.

Bugün, sistemi bir dual bant vertikal antene bağladım. Anten yine pencere önünde ve içeride. Bakalım ne olacak..

6 Şubat 2022

Pencere önünde, içerideki vertikal anteni de 24 saat süreyle denedim. Maalesef, hiç işâret alamadım.

Bir dipol anten yapıp onunla denemeye devam etme kararı aldım.

Basitçe hazırlanmış dipol anten

Yukarıdaki resimlerde görüldüğü gibi, 435 MHz için bir dipol hazırlayıp pencerenin 40 cm kadar dışında yatay olarak yerleştirdim. Yaklaşık 1m. RG174 kablo ile işâreti LoRa alıcısına bağladım.

İşte sonuç:

NORBI uydusunun işâretini almaya muvaffak oldum. LNA ve filtre kullanmadım. Demek ki bir bandgeçiren filtre ve bir LNA ile çok daha iyi neticeler almak mümkün olacak. Diğer uyguların geçmesini de bekleyip neticeleri burada yazacağım.

NORBI Uydusu: Rusya Novosibirsk Devlet Üniversitesi'nce yapılıp 28 Eylül 2020'de yörüngeye yerleştirilmiş. Yörüngesi yaklaşık 550 km. yükseklikte ve dünya etrafındaki bir turu 95 dakika sürüyor. İşâret frekansı 436.700 MHz.

FEES2 uydusunun işâretini de aldım.

FEES2 Uydusu: 24 Ocak 2022'de yörüngeye yerleştirilen bu İtalyan uydusu 10x10X3 cm ebadında ve 436 MHZ'de işâret gönderiyor.

Telemetri verilerini aldığım uydular şöyle:

2 Mart 2022

LoRa uydu alıcısını, çeşitli modülleri bir araya getirerek kendiniz de oluşturabilirsiniz.

Bunun için gerekli malzemeler şunlar:

1 adet ESP32 devkit

1 adet LoRa Modülü (433 MHz'de çalışan)

1 adet 0.96 inch OLED ekran.

Bağlantılar şöyle:

ESP32   -     diğer modül

D5                LoRa modül SCK

D18              LoRa modül  NSS

D19              LoRa modül MISO

D21             OLED SDA

D22             OLED SCK

D23             LoRa modül RST

D26             LoRa modül DIO0

D27             LoRa modül MOSI

+3v3            LoRa modül Vcc ve OLED Vcc

GND           LoRa modül GND vd OLED GND

Benim kurduğum LoRa alıcısı

Sayısal Telsiz Uygulamaları

Güncelleme: 27.04.2025 

Sayısal telsiz kullanımının artmasına bağlı olarak, bir sayısal telsiz almadan da bu dünyaya giriş yapacak adımlar atılmaya başlandı. Bunlardan kısaca bahsetmek istiyorum.

Bu yazıyı yazdıktan 4 yıl sonra şu satırları da yazmak zorunda hissediyorum:

Kamu kurumları için "gizlilik" son derece önemlidir. Diğer taraftan, gittikçe artan RF haberleşme sistemleri sebebiyle, görece kolay kullanılabilir frekanslarda kaynak kıtlığı daha dar bir band aralığında haberleşme ihtiyacı sayısal haberleşmeyi tetikleyen en önemli sebeplerdendir. Ancak, amatör telsizcilikte sayısal telsizin ne kadar "gerekli" olduğu -hatta gerekli olup olmadığı- ciddi biçimde tartışılmalıdır. Bir zamanlar kendilerine "radyo amatörü" diyen bâzı düztabanların "cep telefonu çıktı, ne gerek var telsize" sözleri aslında sayısal telsiz uygulamasına sarılanların amatörlük derekesini ortaya koymaktadır.

1) DMRStation (Üzerinde çalışılmıyor)

DMRStation devresinin RPİ3 üzerinde çalşan hâli

EA3IHI çağrı işaretli İspanyol amatör telsizcisi tarafından STM32MP157 geliştirme kartı, Raspberry Pi ve linux işletim sistemine sâhip bilgisayarlar için oluşturulan bir uygulamadır. Ancak uygulamada daha çok Raspberry Pi üzerine yoğunlaşmıştır. Uygulamanın kaynak kodları burada bulunmaktadır. Dokunmatik bir ekran vâsıtasıyla devreye kumanda edilmekte, bâzı ayarlamalar ise konfigurasyon dosyalarında yapılmaktadır. Uygulamanın gerçekleştirilmesine ait detaylı bir yazıya buradan ulaşabilirsiniz. Uygulama, şimdilik sâdece DMR kipini desteklemektedir. Bu yazılım 3 yıldan beri üzerinde herhangi bir çalışma yapılmamaktadır. UYgulama  web sayfasınına ulaşılamamaktadır.

2) DVswitch Mobil

DVswitch, Raspberyy Pi üzerinde çalışan bir sunucu ve android işletim sistemli cep telefonu / tablet üzerinde çalışan DVSwitch Mobile isimli bir istemci uygulamasından oluşmaktadır. Bu sâyede, sunucunuz evde çalışırken, siz veri hattı üzerinden cep telefonunuzla dışarıdan da sayısal telsiz ağlarına ulaşabilirsiniz. Bu uygulama, DMR, D-Star, YSF, P25 ve NXDN kiplerini desteklemektedir.

Bu konudaki geniş bilgiyi DVSwitch mobile grubunda bulabilirsiniz. 

RPi-3  üzerinde çalışan DVSwitch sunucusu

Android telefonda çalışan DVswitch istemcisi

DVSwitch mobile uygulmasının kurulumu ile ilgili Türkçe bilgiyi https://qsl.net/ta2ei adresindeki "Android Cep Telefonları ile ağ üzerinden çalışan DMR alıcı - verici sistemi" başlıklı yazıda bulabilirsiniz.

Uygulamanın kısa bir videosunu buraya tıklayarak seyredebilirsiniz.

3) DVPi

DVPI uygulamasının ekran görüntüsü

KD8CEC çağrı işaretli ABD'li bir amatör telsizcinin hazırladığı DVPi uygulaması, DMR ve D-Star kiplerini destekliyor. 

Bir DVSwitch sunucunuz varsa, ikinci bir RPi ve bir dokunmatik LCD ekranla DVPi devresini kurabileceğiniz gibi, DVPi uygulaması ile DVSwitch sunucu uygulamasını aynı RPi üzerinde de çalıştırabiliyorsunuz. Konu ile ilgili geniş bilgiyi http://www.hamskey.com/search/label/dvpi adresinde bulabilirsiniz.

Yukarıdaki ekran görüntüsü, DMRStation uygulamasında, DMRStation yazılımı yerine DVPI yazılımı yüklü bir SD kart takılmasıyla elde edilmiştir.

Uygulamanın kısa bir videosunu buradan seyredebilirsiniz.

4) Dudestar - Güncelleme var 25 Temmuz 2022

Windows ve Andriod işletim sistemlerinde çalışan bu uygulamada, herşey yazılım ile hallediliyor. Andoid uygulaması, Droid Star ismiyle Google Play'de bulunuyor.

Windows çalıştırılabilir sürümünü ise http://www.dudetronics.com/ adresinden indirebilirsiniz. TX özelliği de eklenen yeni sürüm henüz çok kararlı çalışmıyor.

 Ancak yazılım çok sık güncelleniyor. Eğer bu alanda çalışmalar sürdürülürse yakın bir gelecekte sayısal telsizlere para verip kimse almayacak.

Droid Star için ek not: Driod Star'ın yeni sürümlerinde, sayısal ses kodlama ve çözme için kullanılan bir "vocoder" eklentisi gerekiyor. Driod Star'daki "Settings" sekmeside Vocoder URL adres kutucuğuna, telefonunuzun işlemcisi;

32 bit ise:

http://pizzanbeer.net/plugins/vocoder_plugin.android.arm

64 bit ise:

http://pizzanbeer.net/plugins/vocoder_plugin.android.arm64

Yazıp "Download vocoder" kutucuğuna tıklayarak ilgili vocoderi indirmeniz gerekiyor.

 

5) BlueDV

PA7LIM çağrı işaretli Hollandalı amatör telsizci tarafından yazılan bu uygulamanın, Android, Linux ve Windows sürümleri bulunuyor. Uygulama, donanım olarak bir AMBE vocoder de gerektiriyor. Uygulamaya, http://www.pa7lim.nl/bluedv/ adresinden ulaşabilirsiniz.

6) Peanut

Yine PA7LIM tarafından yazılan ve Andorid ve Windows sürümleri olan bir sayısal telsiz uygulaması. Uygulamaya, http://www.pa7lim.nl/peanut/ adresinden ulaşabilirsiniz.