In questo articolo desideriamo presentarvi un ricevitore di tipologia DSP, che è diventato oggetto delle nostre sperimentazioni. Questo ricevitore è basato sull’integrato “Si4732” (prodotto dalla Silicon Labs), noto per la sua capacità di ricevere e processare una vasta gamma di frequenze.
Nasce quindi dall’implementazione di questo integrato il ricevitore Si4732 nella versione mini, che sarà oggetto di questo articolo.
Le sperimentazioni da noi effettuate su questo ricevitore, servono per comprenderne le sue potenzialità, riuscendo a permetterci l’ascolto delle onde corte e di altre stazioni radio, senza dover essere per forza nei nostri shack.
NOTA BENE: Date le piccole dimensioni del ricevitore e le specifiche tecniche, non aspettatevi uno strumento sensibile e selettivo! Si tratta di un ricevitore didattico, (che con un’opportuna antenna) vi consentirà di effettuare molte ricezioni di vari segnali, garantendovi diverse soddisfazioni durante l’uso “in portatile”.
Descrizione tecnica del “cuore” del ricevitore
Il ricevitore radio digitale CMOS AM/FM/SW/LW/RDS Si4732-A10 integra tutte le funzioni di sintonizzatore e ricevitore broadcast, dall’ingresso antenna all’uscita audio digitale. Il dispositivo sfrutta l’architettura digitale a bassa IF, collaudata nel settore dell’ascolto broadcasting, consentendo una piattaforma audio digitale economica, per applicazioni di elettronica di consumo con prestazioni radio superiori e amplificazione di potenza audio ad alta fedeltà.
Trovate la scheda tecnica del SI4732-A10, cliccando la seguente immagine del circuito integrato.
Caratteristiche principali del Si4732
Il ricevitore Mini Si4732 è progettato per coprire una vasta gamma di frequenze radio, che lo rende perfetto per gli appassionati di radioascolto che desiderano effettuare degli ascolti nel quotidiano, mentre sono al lavoro, oppure quando sono in viaggio (senza dover per forza trasportare con se dei ricevitori e delle antenne ingombranti).
Questo ricevitore demodula i segnali in AM, FM ed SSB, ricevendo in onde lunghe (LW), medie (MW), corte (SW) ed ha la possibilità di ricevere inoltre la banda FM 88-108 MHz. adibita alle stazioni FM Broadcasting, che tutti noi ascoltiamo nel tempo libero oppure monitoriamo nelle fasi di E-sporadico.
Qui di seguito, vi elenchiamo le caratteristiche complessive del ricevitore:
– Supporto per la banda AM globale (520-1710 kHz);
– Supporto per la banda SW (2,3-26,1 MHz);
– Supporto per la banda LW (153-279 kHz);
– Eccellenti prestazioni reali con AM/FM/SW/LW/RDS integrati;
– VCO integrato;
– Sintonizzazione AM/FM avanzata;
– Controllo automatico della frequenza (AFC);
– Controllo automatico del guadagno (AGC);
– Decoder stereo FM digitale;
– De-enfasi programmabile;
– Elaborazione audio avanzata;
– Sette filtri canale AM selezionabili;
– Sintonizzazione digitale AM/FM/SW/LW;
– Conforme a EN55020;
– Nessun allineamento manuale necessario
– Clock di riferimento programmabile;
– Controllo soft mute regolabile;
– Processore RDS/RBDS;
– Uscita audio digitale;
– Interfaccia di controllo a 2 e 3 fili;
– Regolatore LDO “Low Dropout” integrato;
– Ampia gamma antenne supportate, grazie al connettore SMA-F;
– Package SOIC;
– Conforme a RoHS.
Iniziando a condurre alcune prime prove di ricezione, ci siamo accorti subito della mancanza di due modalità (mancanza del modo CW su tutte le bande e della Narrow FM in banda CB), ma contattando i programmatori, abbiamo ottenuto (in tempi davvero brevi) assistenza, comprendendo il motivo di tale scelta.
Ecco le seguenti valide motivazioni:
Modalità CW:
È improbabile che la modalità CW venga aggiunta nelle prossime versioni del firmware. La larghezza di banda minima supportata dal chip ricevitore Si4732 è di 500 Hz. Questa larghezza di banda è già disponibile nelle modalità LSB e USB, e non ha molto senso aggiungerne un’altra con gli stessi parametri.
Quindi, si consiglia di utilizzare semplicemente i modi LSB o USB (in base alla frequenza utilizzata) e di impostare la larghezza di banda sul valore più stretto!
Modalità Narrow FM (non prevista nella banda CB):
La modalità NFM non è supportata dal Si4732 perché la patch corrispondente non è disponibile al pubblico. E secondo AN332, la larghezza di banda minima FM è di 40 kHz.
Il progetto su GitHub
Trattandosi di un progetto con licenza open source (come descritto nel prossimo paragrafo), questo ricevitore dispone di una ricchissima documentazione disponibile on-line nei vari siti e soprattutto sulla piattaforma GitHub, dove è presente un progetto denominato “/ats-mini” che potrete visitare cliccando la seguente immagine.
Licenza di utilizzo e modifica del Software
Il ricevitore è stato progettato da un ingegnere cinese. Il suo soprannome è “Sunnygold” e ha reso open source sia l’hardware (PCB, case stampati in 3D e tutti i materiali necessari), che il software.
Un forte contributo è stato fornito in seguito da un sviluppatore cinese, “Zooc“, che si è unito a lui per contribuire a migliorare il firmware. L’hardware e il software di Sunnygold sono open source (licenza CC BY-NC-SA 3.0) (basati sul lavoro di Ralph Xavier, concesso in licenza MIT).
Manuali
Il manuale base di questo ricevitore radio è disponibile su GitHub, cliccando questo link. Ulteriore documentazione da noi raccolta (per nostra comodità di gestione e aggiornamento), la trovate solo all’interno del nostro canale Telegram privato, dedicato a questo progetto.
Canale Telegram di riferimento
Durante la conduzione delle nostre sperimentazioni, abbiamo potuto constatare assieme la vastissima quantità di materiali disponibile in rete.
Al fine di raggruppare tutti i file multimediali, i manuali, i video e molto altro ancora, abbiamo deciso di creare un nostro canale Telegram italiano (di tipo privato), denominato “Si4732 Ricevitore DSP”, dal quale poter collaborare allo sviluppo e alle modifiche firmware su questo ricevitore, condividendo le proprie esperienze.
Qualora foste motivati all’acquisto e alle sperimentazioni (oppure siate già possessori di questo ricevitore), potrete contattare Paolo IV3BVK su Telegram, indicando con un breve testo il motivo della richiesta, per poi essere inseriti nel nostro canale e iniziare a sperimentare assieme a noi!
Il canale è ben organizzato e suddiviso nei vari topics (ricchi di materiali e in continuo aggiornamento), che potete visualizzare nelle immagini seguenti.
Dove acquistare il modulo Mini Si4732
Il modulo ricevitore Mini Si4732 è disponibile in vendita su note piattaforme di e-commerce, dove è possibile trovare vari modelli, alcuni dei quali includono display, case e antenne. Acquistare un modulo già assemblato, rende ancora più semplici le sperimentazioni.
Abbiamo scelto questo kit, che comprende i seguenti materiali:
- Un foglio di istruzioni, che descrive in modo molto sbrigativo e superficiale questo ricevitore;
- L’apparato radio ricevitore (il colore del contenitore lo potete scegliere durante l’ordine on-line);
- Un cavo corto da USB-A a USB-C, da utilizzare solo per la ricarica della batteria interna (non è un cavo USB per il trasferimento di dati);
- Una “BB antenna” (sostanzialmente un dipolo ripiegato su PCB), con attacco SMA-M.
NOTA BENE:
I modelli dei contenitori, manopole e la scelta dell’antenna, potrebbero variare in base al prodotto che acquistate e al fornitore.
L’antenna BB in dotazione
Durante le prime fasi di test e di ricezione da noi condotte utilizzando il ricevitore tramite delle piccole antenne (principalmente a stilo con connettore SMA-M), abbiamo deciso di testare l’antenna denominata “BB Antenna”, fornita in dotazione con il nostro kit ricevitore (vedi immagine seguente).
Sebbene questa antenna sia molto larga di banda ed originariamente utilizzata per lavorare nel campo EMI/EMC, (al fine di scovare le interferenze negli ambienti), siamo riusciti a ricevere alcuni segnali molto forti sulle bande broadcasting in onde corte e in onde medie.
La BB antenna non è altro che un dipolo ripiegato (di dimensioni molto compatte – 110 x 100 x 3 mm ), realizzato su una PCB a 2 layer (dove i layer sono le braccia del dipolo).
Date le sue dimensioni ridotte ed uno scarso rendimento, non aspettatevi di avere tra le mani un antenna prodigiosa ed adatta a condurre ricezioni di ogni genere.
Tuttavia, potrete utilizzarla per provare a ricevere segnali di stazioni broadcasting molto forti oppure sfruttarla per scovare interferenze.
Antenne per la ricezione
Per condurre delle ricezioni (anche captando segnali di gran lunga più deboli di intensità) vi consigliamo di utilizzare delle antenne adatte, in base alle diverse bande di frequenza che desiderate ascoltare, andando a trovare delle antenne che abbiano un buon rendimento e una buona trasportabilità. Per l’ascolto da postazione fissa, potrete tranquillamente utilizzare le antenne delle vostre sale radio.
Qui di seguito abbiamo preparato per voi un elenco con alcune antenne da adoperare in base alla frequenza e alla tipologia di segnale:
Antenne per la ricezione di stazioni in FM (banda 88–108 MHz):
Antenna telescopica;
Antenna a dipolo ripiegato, oppure a dipolo telescopico.
Ricezione delle stazioni in AM (banda broadcasting in onde medie):
- Antenna a ferrite (interna o esterna all’abitazione);
- Antenna filare (long wire), possibilmente con trasformatore balun UN-UN.
Ricezione di segnali in SSB, CW, Digitali (e molto altro ancora…) in onde corte (SW):
- Antenna filare (lunghezza dai 5–20 metri, a seconda della banda);
- Antenna dipolo per onde corte (lunghezza d’onda a vostra discrezione);
- Antenna loop magnetica attiva (potete optare per le versioni compatte da scrivania – desk loop).
NOTA BENE: Per la ricezione dei segnali radio in queste frequenze le antenne sono una miriade, e diventa molto difficile elencarle tutte in questo articolo!
Ogni tipo di antenna ha prestazioni diverse in base all’ambiente e al livello di rumore radioelettrico: in zone urbane, le antenne loop schermate tendono a ridurre meglio le interferenze. Tuttavia, sentitevi liberi di condurre le vostre ricezioni anche con delle semplici antenne a stilo telescopiche.
PICCOLO CONSIGLIO: Anche in questo genere di casistica, l’auto costruzione di antenne radioamatoriali può venire in vostro soccorso, permettendovi di realizzare antenne a basso costo ed ottenendo risultati molto soddisfacenti! Potrete reperire un sacco di progetti on-line.
Il download degli aggiornamenti
I files necessari e le relative istruzioni di installazione, sono reperibili nell’area Download del progetto originale su GitHub.
Il changelog di questa versione (ovvero, quali sono state le modifiche, la soluzione dei bug presenti e quali novità sono state aggiunte), è disponibile all’interno dell’archivio .zip di ogni versione firmware scaricata.
Tutta la documentazione del progetto è disponibile nella pagina GitHub precedentemente nominata. Le istruzioni per “flashare” il firmware sono disponibili cliccando questo link, che vi reindirizzerà ad una sezione del progetto molto dettagliata, dove troverete tutte le istruzioni necessarie.
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Programmazione del Firmware
Per coloro che ancora utilizzano il firmware originale di questo apparato, la programmazione prevista (solo per l’aggiornamento del firmware), la si effettua in modo abbastanza semplice.
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Per programmare il firmware di questo ricevitore radio, si può utilizzare sia il previsto software per le diverse piattaforme informatiche (Windows, Mac e Distribuzioni Linux), oppure può essere effettuato direttamente un flash direttamente da web, utilizzando il browser Chrome/Chromium, non richiedendo quindi l’installazione di software sul PC.
Nella seguente immagine, potete visualizzare il portale web che consente di effettuare il caricamento del firmware nel ricevitore:
La versione del firmware da utilizzare per effettuare l’upgrade dalla versione 1.01 di default, può essere anche l’ultima versione disponibile, in quanto il firmware non è di tipo incrementale. Tutte le versioni del firmware di questo ricevitore, vengono distribuite con licenza open source dai vari radioamatori sviluppatori.
Come aggiornare la versione del firmware
Per quanto riguarda l’installazione del firmware della radio, è sufficiente seguire le informazioni che trovate descritte nelle pagine di GitHub; le abbiamo tradotte per voi qui di seguito (solo per quanto riguarda la procedura di caricamento tramite il portale web).
Procedura di Flash tramite browser web:
Si tratta del metodo più pratico e semplice, tuttavia è necessario utilizzare un browser che supporti la Web Serial API. Questo significa che sarà necessario l’utilizzo di Google Chrome oppure di alcuni altri browser compatibili.
NOTA BENE 1:
I Browser come Firefox e Safari non supportano questa tipologia di funzionalità. Accertatevi che il vostro browser abbia la funzionalità sopra citata.
NOTA BENE 2:
Su Linux, assicuratevi che il vostro utente che esegue il browser, disponga delle autorizzazioni necessarie per accedere alla porta seriale.
Per modificare queste opzioni, usate il seguente comando da terminale:
sudo usermod -a -G dialout nome_del_tuo_utente
Se invece operate da Windows, potrete procedere direttamente con i passaggi successivi.
1) Collegate il ricevitore al vostro PC tramite un cavo DATI USB (tipologia da USB-A ad USB-C), per poi accenderlo tramite l’interruttore collocato nel lato sinistro.
Su Windows dovrebbe apparire una nuova porta seriale sul vostro PC. Controllate la porta COM seriale USB assegnata visualizzata nel pannello “Gestione dispositivi”;
Su macOS apparirà come “/dev/tty.usbmodemXXXX”;
Su Linux verrà visualizzata invece come “/dev/ttyACMX”;
2) Aprite il seguente link, che vi porterà a visualizzare la pagina web del programmatore on-line: https://espressif.github.io/esptool-js/;
3) Premete il pulsante Connect e scegliete dall’elenco la porta seriale (COM) corretta, a cui è collegato il ricevitore;
4) Aggiungete i tre file del firmware separatamente, impostando gli indirizzi corretti (vedi immagine seguente);
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5) Una volta pronti, ricontrollate di aver inserito correttamente la configurazione del FlashTool e poi premete il pulsante “Program“;
Attendete il termine della scrittura del firmware nel dispositivo, assicurandovi che il seguente testo appaia nella finestra nera del registro seriale:
“Uscita… Ripristino hardware tramite pin RTS…”
6) Premete il pulsante “Disconnetti“;
7) Spegnete e riaccendete il vostro ricevitore;
8) Verificate la versione del firmware del ricevitore, che trovate nel menu della radio “Setting > About“.
Nel nostro caso, avendo installato la versione 2.14 del firmware, sul display del ricevitore apparirà questo testo:
In questa nuova versione del firmware troverete nel menu molti comandi aggiuntivi, sia di base (per la gestione delle frequenze della radio) e anche nel menu “Setting” (nuovi temi, calibrazione, e altro ancora).
I comandi nel menu
Solo a titolo esplicativo (cliccando questo link trovate elencati i tutti i comandi presenti nel menu del ricevitore), abbiamo desiderato di riassumervene i principali:
- Misuratore RSSI (angolo in alto a sinistra), funge anche da indicatore mono/stereo in modalità FM (una/due righe);
Se le linee del segnale ricevuto sono doppie, significa che il segnale viene ricevuto in Stereo. - Icona di salvataggio delle impostazioni (freccia “Download” – a destra del misuratore RSSI). Le impostazioni vengono salvate dopo 10 secondi di inattività dei comandi di sintonia. In questo modo, se il ricevitore verrà spento, alla riaccensione la radio ritornerà a visualizzare l’ultima frequenza sintonizzata;
- Icona di stato della batteria (angolo in alto a destra). Mostra la tensione quando il ricevitore è acceso (Non indica la tensione durante la fase di ricarica);
NOTA BENE: L’unica indicazione di batteria “in carica” è il LED interno di colore ROSSO (posto nella parte inferiore del ricevitore), che si accende solo durante la carica e si spegne automaticamente alla carica completa della batteria. - Nome della banda selezionata e modulazione (VHF, SW e FM, in alto al centro). Vedere la tabella delle bande per maggiori dettagli;
- Pannello informativo (il riquadro sul lato sinistro), delle impostazioni di Menu. I parametri visualizzati sono modificabili dall’interno del Menu;
- Indicazione di frequenza (al centro dello schermo);
- Nome della stazione FM (RDS PS) o nome della frequenza (subito sotto la frequenza). Il nome della frequenza appare per alcune frequenze conosciute come i canali FT8, SSTV o CB. Può anche visualizzare l’opzione di menu corrente con un carattere più grande, quando l’impostazione “Zoom Menu” viene abilitata.
- Scala di sintonizzazione (in basso dello schermo). Può essere sostituita con dei campi RDS aggiuntivi (RT, PTY) quando è abilitato l’RDS esteso.
L’articolo sul sito di Paolettopn.it
Conclusioni
Siamo giunti al termine di questo articolo ma, nonostante ciò, desideriamo continuare le sperimentazioni con questo piccolo e semplice ricevitore radio. In futuro, avremo sicuramente modo di proporvi ulteriori articoli sulle sperimentazioni condotte e sui vari moduli da incrementare. Per qualsiasi curiosità o quesito, potete contattarci tramite l’apposita sezione “commenti” che trovate al termine di questo articolo.
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Vi auguriamo dei sereni ascolti e una buona sperimentazione.
Un saluto dal Team di IV3 RadioLab
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