domenica 24 maggio 2015

Ricezione della BANDA-S

Se amassi gli anglicismi avrei intitolato il post : S-BAND HACKING...
si,  perchè qui parleremo di come poter ricevere (o meglio vedere) tra 2200 e 2400 MHz con meno di 100 euro ! L'articolo originale in .pdf è parecchio corposo, circa 10 MB, per cui invito a scaricare il testo completo dal mio sito nell'area download (http://www.centrodata.com/i4ibr/main.php?p=wi_pag04); qui di seguito una breve sintesi dello stesso....

La Banda-S si estende da 2 a 4 Ghz. Molti satelliti trasmettono in Banda-S ed in particolare nel segmento 2200-2300 : in questa parte dello spettro elettromagnetico possiamo trovare i beacon di satelliti meteorologici, militari, radar SAR, di osservazione oceanografia e terrestre. La ricezione di questi segnali può apparire difficoltosa, in termini tecnici, e dispendiosa, in termini economici, ma la produzione commerciale cinese, assieme alla tecnologia SDR, può rendere accessibile questa banda.

L'MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service, conosciuto anche come Wireless Cable) è un sistema di trasmissione televisivo e di accesso a servizi internet, in Banda-S, utilizzato da alcune nazioni; la diffusione di tale sistema ha portato all'offerta, economicamente vantaggiosa, di apparati per l'utilizzo di questo servizio. In particolare, l'attenzione va posta al down-converter che viene proposto per l'utilizzo “a palo”, direttamente nel fuoco dell'antenna di tipo “corner-reflector”.

Convertitore
Nel sistema di ricezione che si andrà a descrivere, è stato utilizzato il down-converter BOTE BT-281B della Anhui Bowei Electronics Technology Co., Ltd., Cina con ingresso 2200/2400 Mhz ed uscita 202/402 Mhz (oscillatore locale 1998 Mhz), guadagno 39 dB che può essere reperito sul web ad un costo di circa 18 dollari. (attenzione, nella scelta, alle frequenze in ingresso ed alla frequenza dell'oscillatore locale)



Il down-converter ha bisogno di una sola modifica : la rimozione dell'antenna in dotazione e la relativa sostituzione con una presa N femmina da pannello.















Ricevitore a frequenza intermedia

Poiché i segnali che si andranno a ricevere non verranno praticamente mai decodificati essendo, nel caso dei beacon, portanti continue ed in tutti gli altri casi modulazioni con codifiche al di fuori della portata delle utenze non professionali, e tenendo in considerazione il forte effetto doppler di tali segnali, l'utilizzo di ricevitori tradizionali come seconda conversione è sconsigliato. Utilizzando un economico ricevitore SDR con chip RTL2832U abbiamo la possibilità di di visualizzare sul waterfall le tracce dei segnali rendendo facile il riconoscimento dell'emissione.

Antenna

Il sistema d'antenna è fisso ed orientato verso lo zenith. L'antenna è un'elica di 3 spire e mezzo con diametro di 4 cm. con spire spaziate di 2,7 cm. su di un piano di massa del diametro di 13 cm.


































Schema a blocchi della stazione per la ricezione in Banda-S


 
Cosa e come ricevere

L'ascolto (o meglio la “visualizzazione”) su questa banda è un'attività di “frontiera”; ovviamente si partirà dalle informazioni reperibili sul web (http://www.uhf-satcom.com/sband , http://www.zarya.info/Frequencies/FrequenciesSband.php ) : io consiglio di iniziare con i satelliti della serie COSMO-SKYMED (1,2,3,4) , una costellazione dell'Agenzia Spaziale Italiana attiva a 2230 Mhz. Se usate Orbitron, i dati TLE sono reperibili nella lista resource.txt.

La soluzione proposta è sicuramente minimale ed i segnali spuri (birdie) sono tanti; il segnale dal satellite, però, è caratterizzato da un forte effetto doppler : posizionandoci in modo LSB sul segnale che investighiamo ci accorgeremo subito, dallo spostamento in frequenza, se il segnale proviene dallo spazio.


Come sempre : buon ascolto... o meglio buona visione !

73 de I4IBR Marco Ibridi

6 commenti:

Claudio Re Claudio ha detto...

Ciao Marco . Complimenti. Interessantissimo articolo ! Credo che chi voglia provare vorrebbe avere qualche info maggiore su quello che si vede nella "ricezione visiva" che hai proposto .Quale versione dirette o derivata da Winrad hai usato ?
Nel primo spettrogramma a larga banda , si vede che tutti i segnali spuri hanno une deriva .Dipende della deriva della chiavetta o del convertitore ? I satelliti SKYMED trasmettono una portante fissa o questo e' il loro beacon o il segnale e' solo modulato ogni tanto ? Il segnale e' demodulato vicino alla prima spuria da sinistra ? Nello spettrogramma a larga banda non sembra rivelarsi , mentre si vede molto bene nello spettrogramma della finestra di demodulazione. Nell'analisi di spettro della modulata e' quel picchetto che ormai sta uscendo dalla banda passante , oppure quando hai scattato l'immagine era gia' uscito ? L'antenna mi sembra che sia a puntamento fisso allo zenith , confermi ? Hai una vaga idea di quanto sia l'apertura di questa antenna ? La frequenza di partenza dal satellite e' di 2230 MHz spaccati ? Scusa la marea di domande , ma credo che siano le stesse di chi volesse tentare di ripetere in vario modo la tua magnifica ed invitante esperienza .
Grazie . Claudio Re reclaudio@alma.it

Marco Ibridi ha detto...

bene, vediamo di rispondere passo-passo :

- per l'rtl2832u uso hdsdr v.2.70 ma può andare benissimo anche l'sdrsharp

- tu dici segnali spuri : io, al momento, non ho ancora capito se i segnali che appaioano
ai lati della portante principale a 25 kHz in più e meno nello screeshot siano un problema di aliasing
od una vera emissione : io propendo siano vera emissione (almeno quelli che nello screenshot
postato sono in rosso e pe l'appunto -+ 25kHz, gli altri a destra della mezzeria penso siano
problemi di aliasing) perchè con altri satelliti e su altre frequenze a volte non sono presenti
ed altre volte presenti con spaziatura diversa; quello di cui sono certo che la deriva che citi
tu non è dovuta ad instabilità del convertitore o dell'sdr : è doppler !! non avendo generatori
affidabili per queste frequenze, uso un metodo antico da radioamatore antico quale io sono :
la 5.a armonica uhf, ovvero genero un segnale a 440 MHz con apparato ham (quelli che ci arrivano,
ovviamente..) e vado a vedermi la 5.a armonica... il risultato è una bella e stabile riga
continua (nel mio convertitore, con questo sistema rilevo una differenza di + 25kHz dalla frequenza attesa);
stessa cosa per segnali di origine terrestre : non avendo ricevitori campione
affidabili seguo temporalmente una traccia che non ha spostamenti e se scompare c'è un'alta
probabilità che sia un segnale "vero" e non un birdie... questo genere di segnali non ha deriva
apprezzabile nel medio periodo e questo è un altro punto a favore della stabilità del sistema

- gli Skymed, come tanti altri, operano in banda-x (7,25-7,75 GHz) ma non so se usano la banda-x
per il radar sar ed anche per il downlink dell'immagine; il segnale in banda-s è una portante continua
(cw) non modulata che ritengo sia utilizzata per sorveglianza/controllo

- nello screenshot postato, il carrier che ho "puntato" (232,022 + 1998 = 2230,022 MHz) si è
spostato in pochissimi secondi (doppler), ed è il picchetto sulla sinistra della linea di sintonia,
generando la diagonale nella finestra fft dell'audio, in basso a destra; il picco nell'fft si era già
spostato a destra (è per l'appunto velocissimo) mentre "scattavo"

- l'antenna è fissa verso lo zenith ma non ho dati certi sull'apertura... durante i test, però, con
questa antenna, il pre mini-circuits ed il ricevitore ic-r1500 riuscivo ad "intuire" la presenza
di inmarsat a 1537,750 MHz così come riesco a seguire tutto il footprint proposto da orbitron
durante l'acquisizione : di certo non è un angolo stretto !!!

- la mia frequenza di partenza (nel caso di cosmo-skymed 3) è attorno a 232,080 + 1998 = 2230,080 MHz

that's all folks !

Marco Ibridi ha detto...

rettfico :
i due segnali di cui sopra non sono spostati di 25 KHz ma di 250 KHz... ah , la fretta !

Claudio Re Claudio ha detto...

Guardando l'immagine del segnale ho avuto una idea in quanto il segnale assomiglia ad una modulazione nota .Oggi ho montato sul PC lo stesso software con tutti gli stessi settaggi che vedo dall'immagine ed usato il generatore di segnali, modulando in FM la portante con un segnale sinusoidale alla frequenza di 256 kHz e con deviazione di 1.33 MHz per ottenere l'annullamento delle seconde bande laterali , ottenendo risultati molto simili .
Sarei quindi portato a credere che per qualche ragione questo sia proprio il segnale modulato che ricevi dal satellite e non un difetto della chiavetta .
Analizzando in banda stretta , vedi le singole portanti invece dell' inviluppo FM .
Ho anche verificato tramite il sito : http://www.n2yo.com/ le previsioni dei passaggi della costellazione dei quattro satelliti nei prossimi 10 giorni . Tutti raggiungono una elevazione massima di 28 gradi .In questo caso l'antenna elica non credo si il massimo , credo che sarebbe meglio una quadrifilare od un' antenna patch ,Claudio Re reclaudio@alma.it

Marco Ibridi ha detto...

ottimo test : questo spiegherebbe il perchè in alcuni casi sono presenti le due emissioni "laterali"
ed in altri casi no : nel caso della loro presenza saremmo in presenza di un downlink modulato a larga
banda (e nel caso del Cosmo-Skymed sarebbe l'immagine rilevata dal sar) mentre quando non ci sono
saremmo nel classico caso del tt&c (telemetry, tracking and command)....

per l'antanna : è il classico compromesso in attesa della verifica di funzionamento di tutto il sistema..
nel futuro c'è una stazione mobile (da giardino) con parabola !

Claudio Re Claudio ha detto...

Da quello che vedo , quando modula , di righe laterali ce ne sono N .Nel caso delle figura non so se per calcolo o per caso , l' indice di modulazione e' tale che le due prime laterali sono praticamente uguali alla portante , le due seconde laterali sono soppresse , delle due terze laterali se ne vede una sola , (perche' lo spettro non e' centrato) , la quarta/e laterale e' soppressa , si vede la quinta .Alla luce di cio' un'altra spiegazione potrebbe essere che la portante e' modulata in AM a 256 kHz con una onda quadra .Sono fuori per lavoro . Appena ritorno verifichero' anche questa ipotesi . Claudio Re reclaudio@alma.it

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