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Didattica del radioscolto amatoriale

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Didattica del radioscolto amatoriale
« il: Dom 01/05/2016, 12:09 »
E' domenica mattina, piove. Ieri pomeriggio mi sono dedicato a cercar di ricevere qualche segnale da E-st@r-II, purtroppo senza riuscirci. Ma analizzando i dati ricevuti mi è venuto in mente che si possono usare per dare un'idea del tipo di analisi dei segnali che si può fare con una stazione radioamatoriale ben attrezzata, e ovviamente sapendone un pò di radio e di satelliti.

La mia stazione radio ha due antenne VHF e due UHF, a polarizzazione lineare. Le antenne sono montate su un rotore che le orienta in azimut ed elevazione, sotto controllo del PC che fa il tracking del satellite. Le antenne sono seguite da un preamplificatore a basso rumore, poi il segnale va a due radio in parallelo: un ricetrasmettitore tradizionale ed un ricevitore in tecnica SDR (Perseus). Questo ha la possibilità di registrare sul disco del PC una intera gamma di frequenze, per successiva analisi. E' possibile fare un replay dei segnali ricevuti, eventualmente cambiando i parametri di ricezione (filtro, modo) e di demodulazione. In più Perseus presenta a video i segnali ricevuti con una rappresentazione detta spettrogramma (o waterfall all'americana). Nello spettrogramma l'asse orizzontale è quello delle frequenze, il verticale è il tempo che scorre (dall'alto verso il basso nel mio caso); l'intensità di un segnale è data dal colore della traccia, secondo una palette predefinita. Lo spettrogramma è uno strumento straordinario per l'analisi dei segnali; comparandolo con un ricevitore tradizionale, che ascolta una sola frequenza, è come osservare un panorama da una fessura, un pezzetto alla volta, e poi poterlo ammirare in tutta la sua ampiezza.

E-st@r-II vola in compagnia di AAUSAT4, sono ancora a pochi km di distanza, e sostanzialmente sulla stessa orbita. Anche le frequenze di trasmissione sono vicine, 437.425 MHz per AAUSAT4 e 437.485 per E-st@r-II. L'orbita è sincrona al sole, quindi il satellite è sempre illuminato, e il passaggio di ieri sera era ascendente, da SSE a N, con una elevazione massima di 53°. La minima distanza fra me ed il satellite era di circa 800 km, l'acquisizione (AOS) e la perdita (LOS) avvenivano a circa 3000 km.

Le registrazioni coprono l'intervallo di tempo dall'AOS al LOS. La banda di frequenza va da circa 437.410 a 437.540 MHz.

Sugli spettrogrammi si vedono molte cose interessanti. Anzitutto, le bande orizzontali sono causate da rumore locale; devo ancora identificare la causa, ma sparisce quando elevo le antenne. Le righe verticali immobili sono segnali terrestri, magari emessi da qualche apparecchiatura elettronica chissà dove. I "pacchetti" allineati verticalmente sono emissioni dati, sistemi di telemetria, telecomandi o simili. I segnali che non seguono la verticale sono normalmente satelliti, con la frequenza che varia per effetto doppler; lo scostamento per un satellite in LEO a 437 MHz arriva a +/-12 kHz.

Si vede bene il segnale di AAUSAT4 attorno a 437.425 MHz, che emette un pacchetto dati ogni 30 s, ed una identificazione in Morse (CW) ogni 5 minuti. Il messaggio Morse dice "OZ4CUB B8.0 T22" ovvero nominativo amatoriale, tensione di batteria e temperatura della CPU.

A destra, attorno a 437.485 c'è un segnale chiaramente satellitare, che trasmette un pacchetto dati ogni 10 s, non si identifica in CW, ed è sulla stessa frequenza assegnata a E-st@r-II. Osservando il doppler si vede però che l'entità del medesimo è piccola, e questo indica un passaggio lontano dalla mia stazione, con piccola variazione della V relativa; il punto di flesso della curva di doppler (istante di massimo avvicinamento) è circa alle 16:31:30, mentre per E-st@r-II sarebbe dovuto essere alle 16:35:30; e secondo i dati in mio possesso E-st@r-II dovrebbe trasmettere un pacchetto ogni due minuti, non 10 s. L'altro dato che porta ad escludere che si tratti del nostro è che l'emissione dovrebbe essere con modulazione AFSK a 1200 Bd, mentre questi sembrano pacchetti GMSK a 9600 Bd (e questa è esperienza di signal analysis).

Alle 16:34:30 compaiono sulla frequenza 437.485 altri segnali, chiaramente con doppler. Lo spettrogramma permette di identificarli immediatamente: si tratta di emissioni "spurie", cioè indesiderate, del trasmettitore di AAUSAT4, e infatti sono perfettamente contemporanee e con la stessa modulazione del segnale attorno a 437.425, che compare chiaramente durante la trasmissione del CW ID alle 16:35:40. Anche questo segnale quindi è da scartare.

L'ascolto continua fino alle 16:42, le antenne scendono sull'orizzonte e ricompare il rumore a bande, e segue il LOS di AAUSAT4. E-st@r-II non si vede.

Ho anche calcolato la sensibilità del mio sistema. Questi satelliti trasmettono con potenze piccole, tipicamente fra 100 e 500 mW. Conoscendo il guadagno delle mie antenne, il guadagno del preamplificatore e di tutta la catena di ricezione e la distanza del satellite ho misurato il livello di segnale ricevuto; da questo ho stimato la potenza trasmessa da AAUSAT4 durante il CW ID in circa 300 mW. La mia stazione può "vedere" un segnale di 1 mW a 800 km con buona probabilità di rivelazione; quindi se E-st@r-II trasmette lo fa con una potenza inferiore a 1 mW.

Continuerò nei prossimi giorni a monitorare, non si sa mai...

Allego le immagini, in due post. La prima è la visualizzazione dell'orbita da Orbitron, poi il primo spettrogramma commentato, poi gli altri.
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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #1 il: Dom 01/05/2016, 12:10 »
ultimo spettrogramma

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Offline Michael

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #2 il: Dom 01/05/2016, 12:28 »
Grazie Zio!

Io sto cercando di fare la stessa cosa, ogni tanto,  con attrezzatura molto inferiore (RTL_SDR ;) e niente direttive, niente rotore  )
Non ci ho ancora "speso" niente di più perchè non avrei il tempo per godermi i frutti.  Ma prima o poi...
Ho anche una idea di cui ti vorrei parlare, in privato, appena è più formata.

Attendo il prossimo QSL sul forum!
Michael
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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #3 il: Dom 01/05/2016, 15:49 »
Michael, quando vuoi :)

Nel frattempo credo di aver identificato l'unknown: potrebbe essere CO-65, aka CUTE 1.7+APD II, http://www.pe0sat.vgnet.nl/satellite/cube-nano-picosats/co-65/
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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #4 il: Dom 01/05/2016, 16:12 »
QRV FOR INFO 73 DE IK1ODO SK
QRV è "chiamami/contattami" giusto?

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #5 il: Dom 01/05/2016, 16:47 »
In gergo amatoriale QRV è "sono a disposizione" o comunque "sono in attesa"
"SK" sta per Silent Key, fine delle trasmissioni (in Morse). In fonia si dice QRT.
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Offline sinucep

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #6 il: Dom 01/05/2016, 18:56 »
Ottima iniziativa questo post!

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #7 il: Dom 01/05/2016, 19:49 »
Grazie Francisco. Stasera ho riprovato, ricevuto di tutto ma non E-st@r-II. Però mi han detto di averlo ricevuto stamattina, vorrà dire che domani mattina riprovo ancora, lavoro permettendo.
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Offline RikyUnreal

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #8 il: Lun 02/05/2016, 03:43 »
Latito, ma leggo.
Bellissimo thread, grazie Marco!
  

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #9 il: Lun 02/05/2016, 08:43 »
E' un piacere, Riky.

nel frattempo l'ho acchiappato, stamattina alle 7:40. Il segnale è debole, almeno 20 dB sotto quel che dovrebbe essere, e non riesco a demodularlo. Riproverò, ora sappiamo che c'è e che il pacchetto dati è ben formato. Bel problema... :)

edit: il segnale a sinistra è sempre AAUSAT4, quello a destra (evanescente....) è E-ST@R-II. Frequenza, periodo, tipo di modulazione e doppler coincidono.
« Ultima modifica: Lun 02/05/2016, 08:45 da IK1ODO »
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Offline Acris

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #10 il: Lun 02/05/2016, 08:55 »
Prima o poi mi ci dedico anche io... Ora ho ereditato antenne e radio....  :oops: devo solo trovare il tempo...

In bocca al lupo ai ragazzi del polo, speriamo che sia la volta buona... :angel:
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Offline robmastri

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #11 il: Lun 02/05/2016, 09:21 »
Anch'io plaudo IK1ODO per l'iniziativa :clap:  e da assoluto incompetente (ma desideroso di apprendere) raccomando che non si perda l'intenzione didattica di questo post.
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Offline felottina

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #12 il: Lun 02/05/2016, 09:48 »
A casa mia stiamo trafficando coi walkie-talkie..per ora..
Complimenti Marco!! Estremamente interessante.

Online IK1ODO

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #13 il: Lun 02/05/2016, 10:20 »
Io continuo volentieri, voi ditemi cosa non capite ;)
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Online Biduum

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #14 il: Lun 02/05/2016, 10:48 »
Sto seguendo anch'io in maniera super interessata!


Complimenti  :clap:

Offline Michael

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #15 il: Sab 07/05/2016, 21:14 »
...e quando appena sopra l'orizzonte ho cominciato a sentire il buon vecchio scampanellio del trasmettitore APT di un satellite NOAA, sono tornato 18enne nel garage dei miei :)

Prossimo passo decodificare una immagine. L'avrei fatto stavolta, se Gqrx non fosse crashato.
Michael
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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #16 il: Sab 07/05/2016, 21:18 »
Bravo Michael :) io invece continuo a inseguire E-st@r-II, senza successo.
Spero che i ragazzi del Poli imparino qualcosa sull'importanza del test&commissioning.
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Offline Acris

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #17 il: Dom 08/05/2016, 13:19 »
Però so che il trasmettitore lo testavano dal monviso al poli e funzionava...
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A.Einstein

Offline Michael

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #18 il: Dom 08/05/2016, 16:19 »
So. Oggi un altro tentativo di NOAA, coronato da un parziale successo. Ora ci sarebbero mille cosine da migliorare...ma io sono uno che salta ad altri progetti dopo timidi successi :)

(notare il rumore quando il satellite era quasi sulla verticale di Monaco. Avere una antenna verticale (e non polarizzata circolare ) fa la differenza.

Ho anche aggiunto una immagine del NOAA-19, 13 anni fa, in una condizione che rappresenta la mia attrezzatura di ricezione :)
« Ultima modifica: Dom 08/05/2016, 16:52 da Michael »
Michael
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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #19 il: Dom 08/05/2016, 17:29 »
Che soddisfazione, i meteo! Mi ricordavo della "prime anomaly" :)

Acris, non so che dirti. Forse non si è aperta l'antenna, si potrebbe verificare facilmente se il livello di segnale che ricevo sia compatibile con una mancata apertura; basterebbe fare una prova su un engineering model. Ma Alberto B. non risponde alle mie email, da diversi giorni.

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Offline Giuss

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #20 il: Lun 09/05/2016, 13:08 »
Gli apt li ricevo anche io, anni fa mi ero costruito una antenna circolare e anche un ricevitore, recentemente ho riprovato anche con una chiavetta rtl sdr.
 Ho tentato anche con i recenti meteor russi ma ho ottenuto poche parti di immagine, dicono che ci vuole un preamplificatore sull'antenna

Offline Michael

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #21 il: Lun 09/05/2016, 13:48 »
Gli apt li ricevo anche io, anni fa mi ero costruito una antenna circolare e anche un ricevitore, recentemente ho riprovato anche con una chiavetta rtl sdr.

Esattamente il mio strumento :)
Michael
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Offline Giuss

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #22 il: Lun 09/05/2016, 14:03 »
Gli apt li ricevo anche io, anni fa mi ero costruito una antenna circolare e anche un ricevitore, recentemente ho riprovato anche con una chiavetta rtl sdr.

Esattamente il mio strumento :)
Oltre ai noaa riesci a ricevere altre trasmissioni spaziali?
Ho provato con la iss ma come per tutti i satelliti bisogna beccare il passaggio buono e sapere se in quei minuti di passaggio stanno trasmettendo qualcosa... non è facile

Offline Michael

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #23 il: Lun 09/05/2016, 18:52 »
Oltre ai noaa riesci a ricevere altre trasmissioni spaziali?
Ho provato con la iss ma come per tutti i satelliti bisogna beccare il passaggio buono e sapere se in quei minuti di passaggio stanno trasmettendo qualcosa... non è facile

Non recentemente. Ma avendo poco tempo da dedicarci (il weekend era una eccezione) sto pensando di fare una sorta di "scheduler", che dati i TLE di vari satelliti che mi interessano, durante i passaggi si salvi localmente i  dati Q/I raw, che poi mi elaboro con calma. I passaggi passano quando voglio io, insomma.
Michael
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Offline isapinza

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Re:Didattica del radioscolto amatoriale
« Risposta #24 il: Lun 09/05/2016, 21:46 »
Mi state facendo venire voglia di provare.. Vi odio -_-
Dovendo partire da zero che letture mi consigliate?
E cosa si può fare spendendo 0 o quasi?
---> Se quello che dico può essere interpretato in due modi ed uno dei due ti fa arrabbiare...intendevo il terzo *grin*