EEN METHODE OM NAAR QRSS SIGNALEN TE LUISTEREN!
(2012)

CLICK HERE FOR THE ENGLISH VERSION


De methode om naar QRSS signalen te luisteren is...
Een ouderwetse tape recorder met variabele snelheid!

De eenvoudige methode om naar QRSS signalen te luisteren
Heel gevoelige QRSS ontvangst was op deze manier al mogelijk geweest voor het computer tijdperk! Inderdaad op het gehoor, met dezelfde gevoeligheid als met onze computers! Dat kan met een tape recorder met variabele snelheid. We nemen als voorbeeld een QRSS signaal op een frequentie van 10140.050 kHz. De ontvanger wordt nu 45 Hz lager afgestemd op 10140.005 kHz. Het QRSS signaal aan de audio uitgang van de ontvanger heeft dan een frequentie van 45 Hz. Dit signaal nemen we op met de tape recorder met een hele lage snelheid van 2.4 cm/sec. En daarna spelen we dit signaal weer af met een 16x hogere snelheid van 38 cm/sec. Alle frequenties zijn nu 16x hoger geworden. Onze QRSS signaal van 45 Hz is dus nu hoorbaar met een toonhoogte van 16x45 = 720 Hz! De QRSS band van 100 Hz breedte is nu 1600 Hz breed geworden. De ruis wordt over een 16x groter frequentie gebied uitgesmeerd, de signaal / ruisverhouding wordt dus 16x beter! En de gebruikelijke dotlengte van 3 seconde voor een punt wordt 16x korter oftewel 0.18 seconden. De gebruikelijke 5 Hz shift is nu 16x zo groot oftewel 80 Hz geworden. Het QRSS morse signaal is nu een gewoon hoorbaar morse signaal geworden van ongeveer 6 woorden per minuut!


We kunnen het systeem nog verder verbeteren door een audio filter toe te passen.
Dat filter is 10 Hz breed (40 Hz - 50 Hz), maar omdat we 16x versneld afspelen wordt het 160 Hz breed.

Enkele ontvangst resultaten
Hier volgen enkele ontvangstresultaten. Op het plaatje kun je de ontvangen signalen zien. En onder het plaatje staat de link naar een audio WAV file waarop de signalen van het plaatje hoorbaar zijn.


Een duidelijk signaal om te beginnen. OH3AVA. Wanneer je de link hieronder klikt,
kun je dit signaal horen. Het wordt dus 16x versneld afgespeeld.

Luister naar OH3AVA

Niet slecht, zelfs het zwakke deel in het plaatje is nog goed hoorbaar!!!
Een ander station:


GJ7RWT.
Hieronder weer de link om het signaal te horen.

Luister naar GJ7RWT

En op datzelfde tijdstip was ook IQ2DP te horen:


IQ2DP. Zelfs de heel zwakke "i" is nog te horen!
Hieronder weer de link om het signaal te horen.

Luister naar IQ2DP

En op 22 juni 2012 was G0BES te horen tijdens een voorbijkomend onweer:


G0BES tijdens een voorbijkomend onweer. Zelfs zwakke delen van het signaal zijn nog hoorbaar!
Hieronder de link om het signaal te horen.

Luister naar G0BES


Vele signalen! En je hoort ook storing van een schrikdraad. Normaal is dat 1 puls per seconde.
Maar je hoort 16 pulsen per seconde, want we spelen het signaal 16x versneld af!
Hieronder de linkjes om de signalen te horen.

Luister naar G0PKT op 1500 Hz, een heel sterk signaal!

En G0MBA op 1605 Hz, hoor hoe Hell klinkt!

En G1IVG op 1528 Hz, een moeilijk zichtbaar signaal, maar prima hoorbaar!

En G4JVF op 1550 Hz, ook een moeilijk zichtbaar signaal, maar prima hoorbaar!

En SA6BSS onder in beeld op 1490 Hz, heel moeilijk zichtbaar en vlak naast het sterke signaal van G0PKT, maar hoorbaar!

En zonder 10 Hz audio filter hoor je alle signalen tegelijk, maar op verschillende toonhoogtes.

REALISATIE

De hardware
Maar ik had geen tape recorder meer. En een Revox zoals je op het plaatje ziet, die heb ik nooit gehad, die waren ruim boven mijn budget. En mijn ontvanger had ook geen laagfrequent uitgang van 45 Hz, het QRSS bandje in de 30 meter band zit aan de audio uitgang van de ontvanger in de audio band van 1495 Hz - 1595 Hz. Gelukkig kunnen we de tape recorder simuleren op de PC. We maken met de PC een audio opname van de ontvanger uitgang. Deze opname kunnen we nu steeds weer gebruiken. Een QRSS signaal in het audio bandje 1495 -1595 Hz wordt omlaag gemengd naar 45 Hz en gefilterd met een 10 Hz audio filter. En vervolgens wordt er een WAV audio bestand gemaakt die 16x sneller afspeelt dan de oorspronkelijke opname. Prima te doen met de gratis programmeertaal Python.


De tape recorder wordt gesimuleerd met dit programma, geschreven in Python.

De software-tape recorder
Hij werkt wat fraaier dan een ouderwetse tape recorder en doet nog iets extra dan alleen opnemen en afspelen. Een QRSS signaal in de audio band van 1495 Hz - 1595 Hz wordt ook omlaag gemengd naar 45 Hz. En het laagfrequent bandfilter zit ook in de software. Frequenties en bandbreedten van filters zijn variabel.

RECORDwav
Er worden continue opnamen van 20 minuten gemaakt. Deze worden opgeslagen als audio WAV files met de datum en tijd als naam. Dit gaat door totdat je de stop knop indrukt.

CONVERTwav
De opgenomen WAV files kunnen hiermee worden omgezet naar 16x sneller afspeelbare WAV files.
Er wordt gevraagd welk filter je wilt gebruiken. Voor 1 QRSS signaal gebruik je filter nummer 1, het FIR filter en kies je als bandbreedte 10 Hz. Maar wanneer je de hele band wilt beluisteren, kies dan het betere filter 2, een IIR filter met een bandbreedte van 100 Hz.
Indien het FIR filter 1 is geselecteerd, wordt de bandbreedte gevraagd. De waarde van 10 Hz bevalt prima voor 1 signaal, maar je kunt ook met andere waarden experimenteren. Echter, de IIR filters hebben vaste bandbreedten en die zijn alleen correct indien de sample rate is ingesteld op 6000 samples per seconde.
Daarna wordt de frequentie van het te converteren QRSS signaal gevraagd. Of wanneer je de hele QRSS band wilt converteren, de centrale frequentie van de QRSS band.
En dan de frequentie waar het QRSS signaal naar omlaag moet worden gemengd. Normaal is dat 45 Hz, zodat je bij een 16x sneller afspelen een toon van 720 Hz zult horen.
Dan wordt de nieuwe snelheid gevraagd, 16x is standaard.
En tot slot kun je het volume van de geconverteerde WAV file verhogen. Altijd handig wanneer je zwakke signalen ontvangt.

RECORD & CONVERTwav
Deze optie wordt door mij nooit gebruikt. Maar misschien kan iemand anders er wel iets mee.
Er worden continue opnamen van 20 minuten gemaakt. Na iedere opname wordt een geconverteerde WAV file gemaakt. Wanneer je als ontvangst bandbreedte 100 Hz hebt genomen (filter 2) en 70 Hz als frequentie waar het signaal naar toe moet worden gemengd, kun je de hele band in een keer beluisteren en horen hoe de activiteit is.

PLAYwav
En dan zit er voor de volledigheid nog een PLAYwav knopje op, maar het is beter om de standaard audio speler van je PC te gebruiken.

Hoe te gebruiken
Tegelijkertijd met de normale QRSS decoderings software zoals ARGO, laat ik ook dit programma in de RECORDwav mode op de PC lopen. Wanneer er op de ARGO plaatjes iets bijzonders zichtbaar is, decodeer ik met ARGO de op dezelfde tijd opgenomen WAV file. Dan weet ik de exacte frequentie van het gewenste signaal. En daarna converteer ik het gewenste signaal met dit programma om het hoorbaar te maken.

Nog iets over de software
De omzetting van het QRSS signaal in het audio bandje van 1500 Hz tot 1600 Hz naar ongeveer 45 Hz gebeurt door middel van een SSB ontvanger. Deze werkt volgens de Weaver methode.


De Weaver SSB ontvanger gebruikt de fase methode om 1 zijband te onderdrukken. De eerste oscillator F1 staat afgestemd op
het signaal in het audio bandje van 1500 Hz tot 1600 Hz. De tweede oscillator staat afgestemd op de nieuwe frequentie van 45 Hz.


En zo maak je zo'n ontvanger in software! De eerste mixer, twee IIR filters als low pass filter en de tweede mixer plus opteller.

Voor de digitale filters zijn er twee oplossingen, een FIR filter en een IIR filter. Een FIR filter is heel stabiel maar heeft een shift register met heel veel taps nodig. Voor een 10 Hz bandfilter wel 600. En voor ieder sample moeten al die 600 taps met een bepaalde factor worden vermenigvuldigd en opgeteld. De factoren bepalen de vorm van het filter. Heel veel rekenwerk, 600 berekeningen per sample. Maar er is een uitzondering, het zogenaamde Moving Average Filter. Hier hebben alle tap vermenigvuldigings factoren de waarde 1. En hoeft alleen de eerste en laatste tap worden opgeteld resp. afgetrokken. En zijn er maar 2 berekeningen nodig, ongeacht de lengte van het shift register oftewel de hoeveelheid taps. Zo'n filter is hier toegepast. De vorm is uiteraard niet zo best, er zijn veel zijbanden. Maar hier zijn drie FIR filter achter elkaar gezet, de 2e met een bandbreedte van 1.5x die van de eerste en de derde weer met een bandbreedte van 1.5x die van de tweede. Zo worden de eerste zijbanden van een FIR filter onderdrukt door de nullen van het daaropvolgende FIR filter.

De plaatjes hieronder zijn gemaakt met een multi carrier WAV audio signaal. Dit bestaat uit allemaal kleine signaaltjes, 10 Hz uit elkaar. Daarom zie je geen constante lijn, maar allemaal signaaltjes 10 Hz van elkaar gescheiden.


Hoewel het oorspronkelijke FIR filter veel zijbanden heeft, was het prima bruikbaar.
Maar de zijband onderdrukking kan veel beter. De conversie duurt dan wel wat langer.


Drie FIR filter achter elkaar, de 2e met een bandbreedte van 1.5x die van de eerste
en de derde weer met een bandbreedte van 1.5x die van de tweede. Zo worden de eerste
zijbanden van een FIR filter onderdrukt door de nullen van het daaropvolgende FIR filter.

Maar je kunt ook een IIR filter gebruiken. Het voordeel van een IIR filter is dat er een veel korter shift register, dus veel minder taps nodig zijn. Dat komt omdat een deel van de uitgang weer teruggevoerd wordt aan de ingang. Maar meer dan 4 polen schijnt niet goed te zijn, dan wordt het filter te instabiel. Hier kun je twee 4 polige filters achter elkaar zetten voor een betere flanksteilheid. Het beste schijnt te zijn om een aantal 2 polige IIR filters achter elkaar te zetten. Maar daarvoor ontbreekt bij mij de kennis.


Een IIR Butterworth filter, maar meer dan 4 polen is niet mogelijk. Eigenlijk moet je meerdere
2 polige IIR filters achter elkaar zetten vanwege de extreme versterkingen die anders optreden.


Twee 4 polige IIR Butterworth filters achter elkaar, een heel mooi filter!

SOFTWARE

Voordat je dit programma gebruikt, moet je Python installeren. Dit gaat heel eenvoudig. Maar lees eerst eens iets over Python door op de volgende link te klikken:

WAT IS PYTHON EN HOE INSTALLEER JE PYTHON

Omdat de broncode van Python in ASCII geschreven is, kun je zelf het programma eenvoudig aanpassen aan je eigen wensen. Denk bijvoorbeeld aan de grootte van het scherm, de kleuren enz.

Benodigde Python versie:

Benodigde externe modules (site-packages voor de juiste Python versie!):
Download hier het Python programma door op onderstaande link te klikken:

TERUG NAAR DE INDEX PA2OHH