mercoledì 2 settembre 2015

Riceviamo i satelliti meteorologici polari APT ed autocostruzione


Di Cesare Buzzi

Seguo ormai da oltre venti anni le varie evoluzioni che ci sono state nel campo dei satelliti meteorologici ricevibili sulla gamma dei 137 MHz. I satelliti che trasmettono sulla frequenza menzionata hanno un'orbita “ Polare “ in quanto passano per i due poli della terra e si trovano ad un'altezza di 800 chilometri. L'altezza di 800 chilometri l'avremo chiaramente quando lo stesso sarà esattamente verticale rispetto al nostro punto di acquisizione. Sia la Russia che gli USA nel corso degli anni 80 avevano messo in orbita una seria di satelliti chiamati METEOR per la Russia e NOAA per gli USA. Quando cominciai ad appassionarmi alla ricezione degli stessi purtroppo i satelliti Meteor cessarono la loro attività e riuscii a riceverli solo per poco tempo, però fortunatamente vi erano molti satelliti NOAA attivi e in seguito ne furono messi dei nuovi in orbita mantenendo sempre lo stesso standard di trasmissione che tra le altre cose esiste tutt'ora.
I satelliti rimasti attivi su questa banda purtroppo ormai sono pochi ed in particolare abbiamo il NOAA 15, NOAA 18 e il NOAA 19 che sono di proprietà della Nasa e da fine Agosto del 2014 abbiamo il METEOR-MN2 mandato in orbita dalla Russia che trasmette in digitale. Per demodulare il segnale del NOAA serviva un ricevitore con la possibilità di andare in modalità FM ma con una larghezza di banda di almeno 40 kHz, e siccome ne ero sprovvisto decisi di costruirlo. Questa fu una delle prime realizzazioni in SMD che feci per ricevere i satelliti meteorologici. Il circuito di amplificazione RF di antenna è costituito da un transistor AT41533 il quale amplifica circa 15dB, a cui fa seguito un filtro passa alto al fine di eliminare eventuali segnali indesiderati provenienti soprattutto dalla banda FM commerciale. Il segnale così amplificato entra nella porta RF IN del Mixer passivo, e contemporaneamente ma nella porta O.L dello stesso entra il segnale generato dall'oscillatore locale al fine di ottenere il battimento per il valore di IF richiesta. Il circuito dell'oscillatore locale è fatto con un paio di spire di filo di rame e il classico diodo varicap, con una potenza di uscita di +6 dBm, potenza richiesta per poter pilotare il Mixer passivo ADE-12. Questo circuito è controllato in tensione tramite un PLL LMX2306. Sulla porta di IF del mixer passivo troveremo i vari segnali dovuti al battimento sopra descritto e a questo punto bisognerà filtrare il segnale di IF che interessa , a cui farà seguito un transistor AT 41533 che provvederà ad amplificare il segnale di IF che in questo caso è a 45 MHz con un guadagno di 20 dB. Ora questo segnale verrà nuovamente filtrato tramite due filtri a quarzo per poi entrare nella porta RF-IN del mixer attivo. In questo secondo mixer verranno fatte battere la frequenza di IF con quella del quarzo al fine di ottenere una seconda IF a 455 kHz dalla quale verrà ottenuto il segnale demodulato che verrà amplificato da un doppio amplificatore operazionale che presenterà un segnale audio sufficiente a pilotare la scheda audio. A questo punto il software provvederà a creare la foto in real time inviata dal satellite. Chiaramente questo ricevitore era gestito da un microcontrollore AT90S2313 che provvedeva a gestire il cambio frequenza inviando i dati al PLL sopracitato con un clock in tecnologia TXO di riferimento che determinava l'alta stabilità in frequenza. Nel frattempo cominciai a fare alcune prove di paragone con alcuni ricevitori che in quei tempi erano in commercio e vidi sin da subito che la qualità delle immagini del mio ricevitore erano nettamente più nitide e quindi a partire dal 1998 fino al 2007 usai questo scheda per ricevere i vari satelliti Noaa che erano in orbita in quegli anni.
Qui sotto la foto del ricevitore che feci nel 1998 con controllo a PLL in tecnologia SMD.


Come antenna i quegli anni usavo una piccola collineare X-50 che per puro caso scoprii andar bene per ricevere i Noaa e notai che con la stessa potevo ricevere sia i passaggi molto bassi sul mio orizzonte che i passaggi verticali senza alcun problema di mancanza di segnale dovuto all'orbita del satellite in questione. Gli anni passarono e la tecnologia nel campo delle radio fece passi da gigante fino all'avvento delle prime radio in tecnologia SDR, ossia “radio definite dal software “. Siamo nell'anno 2007 e finalmente decisi di abbandonare la tecnologia analogica per fare un salto in direzione delle radio digitali.
In commercio cominciarono ad esserci le prime radio SDR ed entrai in possesso del ricevitore Perseus il quale però lavorava nella banda delle HF. Da subito il mio primo pensiero andò alla possibilità di poter ricevere i satelliti meteorologici nella banda delle VHF, sfruttando il fatto che il ricevitore in questione aveva la possibilità di ricevere segnali in FM con una larghezza di banda di 50 kHz che faceva proprio al mio caso. Così cominciai a fare alcuni tentativi nella costruzione di un downconverter per poter traslare le frequenza delle VHF in banda HF del ricevitore. Qui sotto la foto del primo primo tentativo di realizzazione del downconverter per poter ricevere i Noaa con la radio SDR.


 Il problema principale fu quello di prestare molta attenzione durante la conversione di non portare dietro i segnali molto potenti provenienti dalle FM commerciali in banda 88-108 MHz. Ora dovevo scegliere una frequenza di oscillatore locale la più lontana possibile dalla banda delle FM commerciali al fine di evitare di traslarle in banda base, così scelsi la frequenza di 162 MHz in quanto mi veniva facile ricavarla da una moltiplicazione di un quarzo da 27 MHz facilmente reperibile sul mercato. Quindi con un circuito apposito moltiplicai prima per tre ottenendo 81 MHz e poi per due ottenendo i 162 MHz. Chiaramente questo segnale andava filtrato, pulito e amplificato poiché mi serviva un segnale finale con una potenza di circa + 6 dBm atto a pilotare il mixer passivo senza altre frequenze indesiderate. Feci un prototipo molto volante e verificai con l'analizzatore di spettro che ci fosse in uscita un segnale con la potenza richiesta e soprattutto una estrema pulizia dello stesso. Una volta verificato che tutto era come da progetto mi interessai nella seconda parte del downconverter ossia alla parte di amplificazione del segnale di antenna filtri vari e IF. La parte più difficile fu quella di riuscire ad eliminare con dei filtri sull'ingresso d'antenna le emittenti FM commerciali che arrivavano abbastanza prepotentemente. Una volta raggiunto tale obiettivo il resto fu relativamente facile poiché facendo battere il segnale proveniente dall'oscillatore locale a 162 MHz con il segnale proveniente dall'antenna opportunamente filtrato e amplificato tramite un transistor AT41533 ed ad esempio sintonizzando sulla frequenza di 137,1MHz sulla porta di IF-OUT del Mixer passivo si presenta un segnale pari a 24,900 MHz. Questo segnale viene filtrato con un passa banda, amplificato nuovamente di circa 20 dB per poi essere inviato come nel mio caso all'ingresso dell'antenna del ricevitore Perseus. Il guadagno totale di questa conversione ossia iniettando un segnale di -70 dBm sull'ingresso del downconverter sulla frequenza di 137,1 MHz mi darà in uscita un segnale di -50 dBm sulla frequenza di 24,900 MHz. A questo punto posso dire che il downconverter in oggetto guadagna 20 dB. C'è da fare una precisazione che utilizzando un segnale di oscillatore locale facendolo battere per sottrazione avremmo che tutto sarà invertito ed in particolare avremmo quanto segue:
Se mi devo alzare di frequenza di ricezione dovrò abbassarmi come valore di IF ad esempio.
Per ricevere la frequenza di 137.100 avrò 162-137,100 = 24,900.
Per ricevere la frequenza di 137,620 avrò 162-137,620 = 24,380.
Da quanto scritto sopra si denota che all'alzarsi di frequenza di ricezione bisogna abbassare il valore di frequenza IF nella radio SDR che vado ad usare. Non basta ma nel caso in cui dovessi ricevere una emissione in USB dovrei settare il ricevitore in LSB e viceversa appunto per il fatto che è tutto ribaltato dovuto al battimento in sottrazione. Risulta evidente che questo processo di sintonizzazione risulterebbe molto scomodo da usare con delle classiche radio analogiche cosa che non succede nelle radio SDR, poiché tramite l'opzione di poter settare il valore di downconverter sia in positivo che in negativo il problema non sussiste in quanto ci pensa il software a ribaltare le cose. Ora vediamo come poter decodificare il Noaa con un piccolo hardware molto economico alla portata di tutti. Come prima cosa basterà entrare in possesso della chiavetta RTL2832/R820T facilissima da reperire su ebay ad un modico costo di 12 euro. Cosa importante sarebbe munirsi di un amplificatore RF che lavori sulla banda di interesse. Prima di ogni cosa installare il driver originale della chiavetta che normalmente è allegato in un piccolo cd, e come vedrete nel processo che andrò a descrivere vi sarà una seconda istallazione del driver per trasformarlo da ricevitore DVB a ricevitore che interessa per il nostro uso. Per il software da utilizzare con il dongle basterà scaricare dal sito internet il programma “ sdr-install.zip ” dal seguente sito “ sdrsharp.com “ nella sezione download. Una volta scaricato questo file basterà scompattarlo sul desktop e qui verranno creati tre file come da screenshot sottostante.


 A questo punto basterà cliccare sul file “ install “ il quale provvederà a scaricare da internet la rimanente parte del software, attendendo fino a quando vi comparirà la scritta “ premere un tasto per continuare “.

 Dopo di che troverete aggiunta una cartella “ sdrsharp “.

All'interno della cartella sdrsharp troverete un file “ zadig_xp “, ed una volta cliccato sopra lancerà il programma che provvederà a reinstallare i driver rispetto a quelli originali che erano nella confezione di acquisto del dongle RTL2832U. Una volta lanciato questo software selezionare “ Options “ e selezionare “List All Devices “, al che comparirà la vostra chiavetta USB che dovrà essere selezionata e cliccare su “ Reinstall Driver “.

La schermata seguente a questa selezione sarà come da screenshot sottostante.

Giunti a questo punto il nostro dispositivo è pronto per essere utilizzato per ricevere le frequenze di nostro interesse. Un test veloce di funzionalità potrebbe essere quello di sintonizzare la banda FM commerciale, settando in modalità WFM e con una larghezza di banda di filtro di 250 kHz, di modo tale che si potrà ricevere ed apprezzare tutto lo spettro e la relativa qualità audio dell'emittente che stiamo sintonizzando. Per ricevere le emittenti commerciali in WFM basterà mettere un piccolo pezzo di filo sull'ingresso connettore dell'antenna del dongle in questione. Visto che per fare questo test si usa un piccolo pezzo di filo si dovrà alzare il guadagno del dispositivo mettendo magari sotto Options un RF Gain almeno di 30 dB. Da screenshot sottostante si può anche vedere che viene visualizzato il nome dell'emittente con la relativa decodifica del sistema RDS.

 A questo punto possiamo procedere nella ricezione dei satelliti meteorologici, ed in particolare basterà sintonizzare il ricevitore sulla frequenza degli stessi.


In questo caso sarà necessario settare il ricevitore in WFM con una larghezza di filtro di almeno 40 kHz poiché è la larghezza minima richiesta per la decodifica del Noaa. Abilitare lo Stereo -Mixer nella scheda audio al fine di poter passare il flusso audio al software nella versione free di WXTOIMG che provvederà alla decodifica del segnale del satellite.
In questo software sarà necessario abilitare delle semplici funzioni ed in particolare:
1)Options- Recording Options, sarà da settare la scheda audio del pc in questione e a quanti gradi di elevazione ci interessi che cominci la decodifica dello stesso.
2)Options- Ground Station Location, sarà da impostare latitudine, longitudine, città e contry al fine che il software sappia quando cominciare la decodifica.
3)Image- Slant Correction, sarà da ricevere un pezzo di immagine e se la stessa sarà storta con lo Slant si procederà nel raddrizzarla tirando una riga col mouse lungo il pezzo di immagine inclinata.
4)Andare du File e fare Decode al fine che venga riprocessata l'immagine.
Dopo questi semplici settaggi si potrà andare in File- Record e selezionare Auto Record.
Chiaramente si dovrà procedere al Update Keplers al fine di avere gli orari aggiornati dei passaggi dei pochi Noaa ormai rimasti in funzione. Stessa cosa vale nel mio caso in cui per la ricezione dei Noaa uso il downconverter sopra descritto con l'abbinamento del ricevitore Perseus al fine di ottenere delle immagini molto perfette, visto il buon grado di ricezione dello stesso.
                                   
 Questa è una parte della foto del Noaa 19 del 15/04/2015 ricevuto col sistema sopra descritto.
               

 Molto più interessante dal mio punto di vista è la decodifica del nuovo satellite meteo di ultima generazione il “ METEOR-M N2 “ , il quale trasmette in digitale è ha una risoluzione superiore di ben 12 volte rispetto il Noaa, e la cosa interessante è che trasmette in banda VHF da un'altezza di 800 chilometri quando si trova perfettamente in verticale rispetto il punto di ascolto. Da moltissime ricezioni che faccio giornalmente posso dire che si riesce a decodificare quando il segnale sotto forma di campana è superiore di almeno 10 dB rispetto il fondo di ricezione che si vede sullo spettro. Mentre per la ricezione dei Noaa anche se vi sono delle piccole mancanze di segnale le stesse non portano compromissioni al risultato dell'immagine, con il METEOR-M N2 essendo in digitale il segnale ricevuto non deve avere mai mancanze di segnale altrimenti l'immagine finale che ne risulterà sarà piena di righe colorate che attraversano la stessa. Pertanto per ovviare a questo problema bisognerà cercare id avere un'antenna che non abbia mai delle zone d'ombra durante l'orbita del satellite, e di questo ne parleremo più avanti. Il satellite trasmette in digitale con una larghezza di banda di circa 130 kHz, e la cosa molto interessante e che con il semplice dongle RTL2832 è possibile ricevere delle immagini di qualità incredibile. La frequenza di ricezione è 137,100 MHz ma rispetto l'abitudine di ascoltare l'audio musicale del Noaa in questo caso si sentirà solo un soffio dovuto alla trasmissione digitale. Per decodificare il METEOR-M N2 bisognerà impostare il software “ sdr-sharp “ come segue:
1)Cosa principale e fondamentale è quella di essere sicuri di avere la frequenza sopra citata esattamente nel centro dello spettro di ricezione.
3)Come Sample-Rate impostare 0,900001
2)Non vi è alcuna importanza che sia settato in WFM anziché USB etc, poiché verrà registrata tutta la banda.
3)Verificare che il programma veda la scheda audio.
4)Come guadagno di amplificazione stare sui 30 dB, oltrepassando quando soglia si potrebbe incorrere a fastidiosissimi fenomeni di intermodulazioni provenienti dalla banda aerea che comporteranno molte righe colorate nella foto finale.
Da foto sottostante si può vedere il settaggio con la relativa campana del satellite METEROR-M N2.


Come da foto sopra si possono vedere i parametri di impostazione che uso durante la ricezione. Da notare che durante la ricezione non ho messo assolutamente il modalità WFM come verrebbe di istinto da fare ma addirittura sono in USB con filtro di 2700 Hz, poiché non ha nessuna importanza visto che verrà registrata tutta la banda che abbiamo selezionato. Si può vedere che il centro banda è a 137,100MHz e come larghezza della campana ci sono circa 60 kHz a destra e altrettanti a sinistra rispetto il centro. Un trucco per avere la frequenza richiesta al centro dello spettro sarà quello di mettere lo “ Snap to grid” ad esempio 100 kHz. Importante è che nella voce “ Audio “ siano presenti i valori che si vedono nella foto poiché mi è successo che in un computer non vi è verso di vedere la scheda audio di input ed infatti non posso ricevere le foto del satellite. Vediamo ora come procedere dalla ricezione fino alla decodifica dello stesso. Una delle prime cose da fare sarà quella di munirsi di un software che ci indichi l'orario di passaggio del satellite. Nel mio caso uso la versione free di Wxtrack la quale permette anche di fare l'inseguimento automatico sia in azimuth che in elevazione per chi possiede sistemi con direttive. Quindi una volta sintonizzata la frequenza del satellite si provvederà alla registrazione di tutto il passaggio e tutta la banda in oggetto cliccando sul tasto “ Record “ con Sample Format settato a 16 Bit PCM e spuntata la casella di “ Baseband “. Il passaggio completo del satellite dura circa 14 minuti nel caso in cui non ci siano montagne che possano coprire il segnale dello stesso, mentre il software permette di registrare quasi 10 minuti dopo di che bisognerà ripremere record per registrare gli altri minuti rimanenti.
Ci sono alcuni plugin che permettono di effettuare registrazioni oltre i dieci minuti oppure si può usare una versione di software che procede direttamente alla decimazione registrando solo i 130 kHz necessari. II software ferma in automatico la registrazione dopo dieci minuti poiché il file ormai ha raggiunto i 2GB di grandezza nel caso in cui si registra con un sample rate di 900 kHz. D'istinto per ovviare questo problema feci dei test di ricezione con un Sample Rate di 250 kHz di modo tale che anche con 14 minuti di registrazione non avrei superato i 2GB di grandezza del file, ma ho riscontrato in più computer che purtroppo insorgono problemi di intermodulazioni con il sample rate di 250 kHz rendendo la foto piena di righe colorate. Ho fatto anche alcuni test con il software che fa direttamente la decimazione, ma sarà un mio caso che vedo la perdita di pacchetti una volta ogni tot numero di registrazioni. Una volta terminata la registrazione apriremo il software “ Audacity “ e provvederemo a caricare il file in questione come da foto qui sotto.


Una volta caricato il file si dovranno vedere le due tracce e la frequenza di sample rate a 0,900001 .          
                                             
Se non si vedranno queste due tracce vuol dire che non è andato a buon fine la registrazione. A questo punto toccherà ridurre lo spettro a 130 kHz poiché come si vede in blu il file che abbiamo caricato è a 900 KHz di banda come da nostra registrazione.
Per portarlo a 130 kHz basterà andare col mouse sopra il numero in blu “ 900001 “ e digitare il nuovo numero di larghezza di banda ossia “ 130000 “.
 

Fatto questo andare su File e selezionare Esporta Audio e schiacciare su Salva, facendo così il software provvederà a salvare in totale 130 kHz di banda sempre centrati a 137,100 MHz. Questo processo di riduzione di larghezza di banda è necessario al software che provvede ad elaborare la modulazione digitale.
Cosa importantissima e che quando si salva questo file sia selezionato “ WAV 16 bit PCM “-


Questo processo richiederà un po' di tempo in base alla potenza di calcolo del computer. Per non creare confusione sarebbe meglio creare una cartella con il nome ad esempio audacity dove verrà salvato questo file in formato WAV 16 bit PCM al fine di non confonderlo col file originale visto che entrambi sono dei file in con estensione WAV.
Questo file ora andremmo a darlo in pasto al seguente software. “ Lrptrx” , che provvederà a fare la vera e propria decodifica della modulazione digitale. Lanciato questo software dovremmo caricare come file di “Input Filename “ il file salvato con audacity. Questo software provvederà a sua volta a generare un file che avrà l'estensione in “ raw “.
Sempre per non creare confusione sarebbe meglio creare una cartella con nome “ RAW “ dove andremmo a salvare questo ultimo file. Per fare questo basterà selezionare in “ Output Filename “ la cartella “ RAW “ dove salvare il file elaborato da questo software con estensione raw. Come si vede da foto sottostante, io lascio sempre lo stesso nome poiché il quel nome di file vi è descritta la data, ora e frequenza di ricezione. Nel mio caso come frequenza di ricezione si vede 24,900 kHz poiché io ricevo il tutto con un convertitore che mi riporta il segnale di 137,100 MHz a 24,900 MHz.


Fatte le operazione sopra descritte basterà premere su “Run“. Inizialmente ci sarà un pallino rosso dove è scritto “ Lock Detector” che diventerà verde appena ci sarà l'aggancio e a sinistra comparirà la costellazione a quattro punti verde. Pertanto durante il processo di decodifica ci dovrà essere sempre il pallino verde e la presenza della costellazione a quattro punti e se il pallino di Lock rimarrà rosso vorrà dire che non si sta’ decodificando nulla. Il motivo più evidente di pallino rosso di Lock è che il segnale ricevuto potrebbe essere insufficiente, in quanto in questo caso di decodifica del segnale digitale al momento della ricezione dovremmo avere un segnale che sia almeno più alto di 10 dB rispetto il fondo di rumore. Nel mio caso vedo che già con 8 dB riesco a decodificare. Se avete un file della durata di nove minuti dovremmo attendere che il software abbia processato tutti e nove i minuti e questo stato di avanzamento di decodifica lo si vede sotto il bottone Run dove vi è scritto “ File time “. Finito il tempo basterà cliccare su Quit che provvederà a chiudere il programma. Ho visto che ogni tanto durante questa elaborazione compaiono otto punti nella costellazione e per ovviare a questo basterà chiudere e rilanciare il programma. Ora passiamo finalmente al software che da questo ultimo file generato in estensione “ raw “ ci mostrerà la foto decodificata. Questo software si chiama “ LRPToffLineDecoder “, il quale ci farà vedere le tre foto dei tre canali trasmessi dal satellite. Normalmente il satellite trasmette due immagini al visibile e una all'infrarosso, ma da esperienza posso dire che circa il 10 di ogni mese trasmette per un giorno tutti e tre i canali in visibile. La foto risultante con i tre canali al visibile e veramente spettacolare ma comunque anche con i due canali non sono da meno. Aprire il software e schiacciando dove vi è il bottone “ 72K “ andremmo a caricare il file generato precedentemente in estensione raw che noi avremmo messo nella cartella “ RAW “. Prestare attenzione al fatto che bisognerà comunque selezionare in riferimento “ Tipo file “ la voce all (*.*) come da foto sottostante.


A questo punto il software comincerà ad estrarre l'immagine in base ai tre canali trasmessi. Si possono vedere tre canali trasmessi di cui due sono al visibile ed un terzo all'infrarosso. La foto a colori e quella ricavata dai due canali al visibile .
Come si vede dalle tre foto non a colori ci sono due righe bianche che secondo me sono dovute proprio alla trasmissione del satellite poiché sono in tutte le foto ricevute durante il giorno. Mentre durante la notte che avremo solo la foto ad infrarosso che è quella tutta a destra del riquadro non sono presenti le righe bianche come di giorno.
In questo software per estrarre la foto basterà impostare nella scala a sinistra in basso i valori di proprio gusto per determinare i colori della foto finale ed in particolare quando il satellite trasmette due canali al visibile io utilizzo il seguente settaggio “ R=0,5 G=0,7 B=0,7 “. Mentre quando il satellite trasmette i tre canali visibili come settaggio uso “ R=0,5 G=0,7 B=1,6 “. Dopo aver impostato questi parametri basterà premere su “ Generate RGB “ che ci presenterà una foto a colori ( la terza a partire da sinistra ) che poi verrà salvata schiacciando su “Save “. La foto generata a questo punto la potremmo trovare dentro la cartella RAW che potrà essere ingrandita con qualsiasi programma di visualizzazione fotografica.


C'è da dire che questa foto sarà un po' sferica dovuta alla curvatura terrestre e pertanto verrà passata ad un ultimo software che provvederà ad appiattirla e per gare questa ultima operazione useremo il software “ smoothmet” . Basterà fare il “ Load Image “ della foto e salvarla in formato BMP o JPG a piacimento e avremmo la risultante foto appiattita.

Normalmente queste due righe bianche fastidiosissime le rimuovo con il software “ GIMP “ ed il particolare con lo strumento “ clone “ e un po' di pazienza e la foto finale sarà come segue.
                                      
Come si può vedere la differenza di risoluzione rispetto ai Noaa è notevolissima tanto che si riescono a vedere anche le nostre piccole isole e anche la neve sul Etna.


Questo satellite ha un ottimo segnale di trasmissione e posso dire che come ricezione da parte mia riesco a ricevere anche dei passaggi molto bassi. Ad esempio riesco a vedere dal Golfo Persico fino all'Islanda in direzione est-ovest, mentre in direzione nord-sud ricevo quasi tutta la Svezia fino al Niger. Se l'antenna che utilizziamo ha delle buone caratteristiche si possono ricevere fino a tre passaggi giornalieri più altri tre la sera, chiaramente se non siamo circondati dalle montagne che ci ostacolano. Normalmente il primo passaggio ricevibile è verso le nove del mattino per poi seguire gli altri due passaggi a distanza di circa 100 minuti. Cosa fondamentale per la buona riuscita del quanto è che l'antenna sia calcolata esattamente altrimenti ci saranno dei buchi durante la ricezione con immagini piene di righe bianche o colorate. Da parte mia io faccio uso di una QFH che andrò a descrivere ma per passaggi anche a soli 3 gradi di elevazione utilizzo una direttiva che magari già abbiamo per i 144 MHz. La QFH che uso è molto semplice da realizzare in quanto è fatta tutto in materiale plastico reperibile in qualsiasi ferramenta ed in particolare il supporto principale è costituito da un tubo plastico con diametro di 32mm, mentre le crociere sono fatte sempre con tubetto plastico vuoto da 10 mm di diametro. Basterà fare dei fori da 10 mm col trapano sul supporto principale per infilare i tubetti di plastica che passeranno il supporto principale o mast che si voglia dire da parte a parte. Questi tubetti andranno un po' schiacciati con le mani nel centro poiché all'incrocio delle due crociere saranno vicinissimi ,e negli estremi di ogni singolo tubetto andrà fatto un taglietto col taglierino per fermare il filo che andrà a formare l'antenna. Con questo semplicissimo sistema non sarà necessario aver a che fare con fatto di mettersi a piegare e sagomare tubetti di rame cosa che nel caso in cui l'antenna non dovesse essere centrata diventerebbe una cosa difficile da lavorare. Una volta costruito lo scheletro tutto in plastica sarà facilissimo tesare il filo tipo trecciola con diametro di 1mm e magari tenere quel centimetro in più della misura richiesta al fine che se richiesto verrà tagliato fino alla centratura esatta della frequenza magari utilizzando un MFJ come strumento di misura. Qui di seguito il progetto dell'antenna realizzata appunto col filo e alcuni dettagli della stessa.

 Qui la foto dell'antenna realizzata messa in orizzontale dove si può vedere la facilità di costruzione.


Le saldature sui pezzi di filo vengono fatte nella crociera più alta tramite del cavo coassiale RG-58 che viene fatto scorrere all'interno del supporto principale. Nell'antenna avremmo due spire di cui una è leggermente più lunga dell'altra come da misure descritte, ed in particolare facciamo finta di dover saldare la spira più lunga che chiameremo “ A “ l'inizio e “ B “ la fine. Come si vede da foto l'inizio della spira “ A” in oggetto verrà saldata sul centrale del coassiale, mentre la fine “ B “ farà ritorno sulla stessa bacchetta ma sarà saldata sulla calza del coassiale e così per l'altra spira. Se non è chiaro in internet si trova molta documentazione su come costruire l'antenna QFH. Per avere un'ottima ricezione sarà fondamentale cercare di centrare il più possibile l'antenna alla frequenza desiderata in quanto se così non fosse ci potrebbero essere fenomeni di buchi in ricezione.
Ho fatto alcune misure riportate qui sotto sull'antenna in questione al fine di ottenere il massimo delle prestazioni in particolare proprio sulla frequenza del METEOR-M N2.
Una cosa importante per questo tipo di antenna è che deve essere il più lontano possibile da oggetti metallici poiché si presentano fenomeni di zone d'ombra durante la ricezione.
Per essere sicuri di avere una ricezione ottimale tengo a ribadire nuovamente che sarebbe opportuno un amplificatore di RF che lavori nella banda di interesse oppure anche un downconveter come nel mio caso. Nel caso in cui ci si voglia dotare di downconverter per la ricezione dei satelliti metereologici bisogna fare attenzione al fatto che lo stesso abbia un valore di IF superiore ai 24 MHz al fine di poterlo dare in pasto al dongle menzionato visto che la sua banda di ricezione parte da 24 MHz. Cosa ottimale sarebbe anche quella di mettere un filtro passabanda per evitare fenomeni di intermodulazione provenienti dalla banda aera che si trova sotto di pochi MHz. Di seguito alcune misure che ho fatto sulla stessa con Network Analyzer HP 8714. Nelle misure fatte con lo strumento ho messo come inizio di scansione la frequenza di 132 MHz e come fine 142 MHz. Nel primo screenshot si possono vedere le condizioni di SWR della QFH antenna citata, ed in particolare le condizioni di ROS dove troviamo il marker numero che rappresenta la frequenza di 137,100 MHz.

Nel secondo screenshot si può vedere l'adattamento dell'antenna a 137,100 MHz in riferimento al marker numero 2. C'è da dire che più si scende di valore negativo e maggiore sarà l'adattamento dell'antenna.


Nel terzo screenshot possiamo vedere che l'antenna si trova a 51 OHM.


Qui sotto possiamo vedere ad esempio i tre passaggi del METEOR-M N2 ad esempio ricevuti in data 15/04/2015 notevolmente scalati al fine di farli stare nella pagina. Si può apprezzare l'area di ricezione coperta con l'insieme dei tre passaggi.


 Mentre qui sotto il collage che faccio manualmente delle tre foto con il software Gimp.


 In questo collage si può vedere la ricezione dal Golfo Persico fino all'Islanda. Le foto che ricevo quasi giornalmente sono visibili sul mio sito e consiglio dopo aver cliccato sulla miniatura di interesse di fare Salva col tasto destro del mouse al fine di poterla scaricare e ingrandire a proprio piacimento sul proprio computer.

http://iv3mur.noip.me/meteor.html  link per le foto del METEOR-M N2
http://iv3mur.noip.me/noaa.html     link per le foto dei NOAA.

Concludo mettendo i vari link per poter scaricare il software da internet:


          Buone ricezioni a tutti Cesare




ANTENNA ad elica quadrifilare QFH 137 MHz



Antenna TURNSTILE satelliti APT 137.500 MHz

http://air-radiorama.blogspot.it/2015/02/antenna-turnstile-satelliti-apt-137500.html



Premplificatore : http://www.hamradio.com/detail.cfm?pid=H0-010048 

1 commento:

Claudio Re Claudio ha detto...

Eccezionale .Magnifica guida che non lascia nulla al caso . Bravissimo Cesare !
Claudio Re reclaudio@alma.it

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