lunedì 4 novembre 2013

Tutti possono costruire un Radar passivo con un ricevitore classico

Stimolato dalla ottima pubblicazione di Oscar Steila al collegamento :
http://air-radiorama.blogspot.it/2013/10/ricevitore-coerente-piu-canali.html
e da alcune esperienze embrionali passate , mi sono messo a meditare se non era possibile costruire un Radar passivo usando un semplice ricevitore classico ed un PC con una scheda audio .
L'idea parte dal fatto che molti anni orsono , l'allora Istituto Galileo Ferraris trasmetteva da strada delle Caccie a Torino un segnale a 160 MHz derivato dai propri campioni atomici per sincronizzare l'impianto a 5MHz di Torre Bert .
Avevo allora costruito un ricevitore con media frequenza con quarzi a 10 MHz ed OL a 150 MHz che sfruttava la 15a armonica di un'altro quarzo a 10 MHz che poi veniva agganciato da un comparatore di fase sulla IF a 10 MHz .
Avevo quindi il Galileo Ferraris in casa ....
Non essendo in visibilita' con Strada delle Caccie il segnale non era fortissimo ed arrivava per diffrazione o riflessione , ma normalmente non c'erano problemi di aggancio .
Tuttavia , a diverse ore del giorno potevo visualizzare delle strane oscillazioni sulla fase dell' aggancio che seguivano un andamento tipico .
Dopo essermi scervellato a lungo senza successo nel trovare il disturbo o difetto del sistema , un giorno , con le idee sempre piu' confuse , durante il ripetersi del fenomeno ,esco sul terrazzo a prendere una boccata d'aria , vedo un aereo nel cielo e mi si "accende la lampadina " .
Aspetto il ripetersi del fenomeno , esco di nuovo sul terrazzo : altro aereo .
Il tutto era dovuto alla somma del segnale in arrivo da strada delle Caccie , sommato al segnale riflesso dall' aereo in movimento .
Un fenomeno di "aeroscatter" .
Parlo di circa vent'anni fa .
Gli SDR ed i software di analisi per PC con schede audio erano ancora fuori portata .
Mi limitavo ad eseguire le misure verificando che non ci fossero aerei in zona .
Il seguito , con molto rammarico il segnale a 160 MHz e' stato disattivato ed ho dovuto comprare un oscillatore al Rubidio e poi un sistema controllato da GPS .
E' rimasto pero' il servizio a 155 MHz verso la sede RAI di via Verdi che pur essendo solo un segnale orario campione di tempo non lo e' di frequenza ed e' anche modulato in FM ogni minuto .
La portante e' pero' continua .
Ho pensato di provare ad utilizzare questo segnale .
Collegata l'uscita IF a 10.7 MHz di un ICR1500 ad un Perseus , ho analizzato il segnale .
Al di sotto di circa 25 dB rispetto alla portante si vede la modulazione residua FM a 50 Hz dovuta all' alimentatore del trasmettitore , ma la portante e' stabile in frequenza .
Sullo spettrogramma ogni minuto si ha il segnale orario che da dei riferimenti tipo marker  .
Non passano molti minuti e si vede il primo segnale riflesso "spazzolare" chiaramente attorno alla portante per via dell' effetto doppler dovuto alla velocita' radiale dell' aereo .
Il tutto viene registrato nel tempo nello spettrogramma .
Per sicurezza esco sul terrazzo . Il cielo e' tutto coperto , ma si sente il rumore dell' aereo di passaggio .
Come da foto seguente si vedono anche traccie successive e di diversa conformazione .
La zona di cielo visibile da casa mia intercetta non solo il sentiero di volo dell' Aeroporto di Caselle ma anche quelli di transito da e verso numerosi aeroporti europei.

Nella immagine sono visibili le riflessioni doppler di tre aerei a distanze di tre e quattro minuti uno dall'altro .
In alcuni casi sono anche visibili le riflessioni doppler delle righe spettrali di modulazione spuria dovuta all' alimentatore del trasmettitore a distanza di 50 Hz.


In questa seconda immagine sono visibili altre due traccie simili alla precedenti , ma guardando bene anche altre due di forma diversa , la prima nel primo minuto dello spettrogramma , la seconda nell' undicesimo minuto .Sono traccie discontinue sullo spettrogramma in quanto l'effetto doppler e' piu' veloce e piu' ampio.
Cio' vuole dire che la velocita' radiale e' piu' elevata , il che vuol dire passaggi intorno allo zenit del mio QTH , mentre le altre traccie sono relative ad aerei piu' prossimi ad angoli bassi e quindi con velocita' radiali relative minori .

Direte , va bene , ma hai usato un SDR .
Gli stessi diagrammi possono essere visualizzati impiegando solo un ricevitore con demodulazione SSB , piazzando la portante al centro della banda passante e mandando l'audio del ricevitore ad un PC con una scheda audio ed un software di analisi come ad esempio Spectrum Lab , Winrad e tanti altri .

Trovate un segnale opportuno e buon divertimento con il vostro semplice Radar passivo autocostruito .

2 commenti:

  1. Molto interessante ed economico, cosa che di questi tempi non guasta.
    Faccio alcune congetture fantastiche tutte da verificare.
    Assumendo che la componente della velocità relativa nella direzione dell'antenna sia di 500 km/s cioè circa 139 m/s lo spostamento di frequenza dell'eco sarà pari a 155.000.000 *(300.000.000/(300.000.000 – 139)) = 155.000.000 *1,00000046333 = 155000071,81-

    la differenza in frequenza con la portante a 155MHz risulterà pari a +71,81 Hz se si avvicina, passerà per la portante quando è a 90° dall'antenna, e poi scenderà quando si allontana ed aumenta la componente di velocità relativa.

    Se le linee dello spettrogramma più vecchie sono verso il basso immagino che l'IF del PCR1500 che Claudio Re ha connesso all'SDR sia rovesciata come spettro di frequenza perché il target prima si avvicina, frequenza più alta, e poi si allontana, frequenza più bassa. Forse dato che l'eco aumenta di intensità si può immaginare che il target sia in decollo. ( Come mi dicevano da giovane: sai che risate si farebbero gli elettroni se sapessero cosa pensiamo di loro.)

    Forse si potrebbe provare a sincronizzare il passaggio con le informazioni su
    http://www.flightradar24.com dove si controlla la velocità dichiarata dall'aereo stesso sospetto target. E chissà filmare il video con le due schermate.

    Buon divertimento
    73' Oscar Steila, ik1xpv

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  2. Ottima analisi quantitativa come sempre che corrisponde come ordini di grandezza ai valori delle tracce rivelate !
    In effetti se ricordo bene la IF e’ proprio rovesciata e confermo che le righe dello spettrogramma piu’ in basso sono le piu’ vecchie .
    Ho seguito in questi giorno molte tracce proprio con aperta una finestra di Flight Radar24 , ricavandone molti informazioni utili .
    Ho visto anche tracce che non apparivano su Flight radar , probabilmente voli militari .
    Mentre non ho visto tracce di un aereo Cessna segnalato , forse troppo piccolo o composto prevalentemente da materiali compositi non riflettenti .
    Sarebbe bello se potessi provare anche tu dal tuo QTH.
    Claudio Re reclaudio@alma.it

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