Misuriamo la propagazione con le ionosonde e ChirpView

Faccio seguito alla pubblicazione " L'ABC delle ionosonde" al collegamento :

http://air-radiorama.blogspot.it/2015/09/labc-delle-ionosonde.html

Era anni che volevo cimentarmi ed ora ho avuto il tempo e l'ispirazione necessaria .
Il software ChirpView di Andrew Senior consente di accumulare su un grafico i dati ricevuti dalla ionosonde con un semplice ricevitore a frequenza fissa in USB .
Scaricabile (anche i file sorgente nel caso) all' indirizzo (scaricate in fondo alla pagina , non ai link) :
http://www.andrewsenior.me.uk/chirpview

E' dotato di un ottimo ed esaustivo manuale che bene spiega sia il software che in funzionamento delle ionosonde , cosa che provo qui a sintetizzare in poche righe .

Le ionosonde effettuano delle scansioni lineari di frequenza ( 2-30 MHz ) a tempi predeterminati molto precisi .
Se il PC e' collegato ad un GPS che fornisce con precisione il tempo , e' possibile ,quando viene individuato il "chirp" e cioe' quel "cinguettio" che sentite con il ricevitore quando la ionosonda passa con una velocita' tipica di 100 kHz/s nella banda passante del ricevitore , capire di quale ionosonda si tratta e dall'ampiezza del "chirp" misurare l'entita' della propagazione tra il sito della ionosonda ed il vostro QTH .

Ho installato ChirpView , anzi , basta scompattare la cartella dove si vuole e lanciare il file .exe.

Ho quindi collegato un GPS Garmin GPS25 settato a 4800 baud via RS232 che fornisce l'ora al PC .
Al canale sinistro ho collegato l'uscita audio ( quella che viene chiamata Data , ma il realta' e' una uscita audio senza regolazione di volume ) del ricevitore FT897 Yaesu ed antenna Wellbrock ALA1530+ sintonizzato in USB su una frequenza libera di 10010 KHz ( ne troppo alta ne troppo bassa.. ).
Al canale destro della scheda audio ho collegato il segnale 1PPS del GPS che scandisce i secondi con la massima precisione .
Si seleziona nel Setup/Set Timing Reference  :
GPS pulse-per-second
COM1
Serial Baud Rate :4800

Dopo di questo ho visto ,come da immagine, accendersi la scritta verde GPS Valid e poi , dopo alcuni secondi vedere ridurre il Timing Phase error fino praticamente a zero ed accendersi la scritte verde LOCK .

A questo punto , senza entrare nel merito , bisogna andare a settare un parametro di differenza tra il tempo GPS e quello UTC , verificandolo ad esempio con l'orologio del PC a sua volta sincronizzato con qualche server IP .
Questo si fa andando nelle opzioni dell' orologio ( cliccando in basso a destra ) , ora Internet , selezionando un server e premendo aggiorna .

Si verifichi ora che lo scadere dei secondi coincida tra l'orologio del PC e quello di ChirpView.
Il valore da inserire e' tipicamente 8 , ma non e' detto, quindi verificare ) .

Un'altra operazione da fare sarebbe quella di misurare il ritardo introdotto dal ricevitore al quale dovete anche mettere l'AGC in OFF .
Per questo dovete mandare il segnale 1PPS anche all'antenna del ricevitore al ricevitore con un condensatore da 100 pF , fare girare  il software RX Delay.exe che misura il ritardo dell' RX ed inserire il dato .
Troppo ansioso di cominciare a ricevere e sapendo che il ritardo di un ricevitore analogico si aggira tra 1 e 3 mS circa e' costante e non molto elevato , me ne sono per il momento infischiato ....

A questo punto, aprendo la finestra Detect Log , ad ogni "cinguettio" , il file ha cominciato a riempirsi di dati .
La ionosonde tipiche hanno un periodo di ripetizione di 300s ( 5 minuti ), quindi una volta visto il cinguettio ripetersi dopo 300s il log a cominciato a dire che la ionosonda aveva un periodo di 300s.
Se i dati del secondo di partenza corrispondono ad un file .txt di dati interni , la ionosonda puo' anche essere riconosciuta .

14:35:27 52426,912405 34,1
14:35:32 52431,912490 32,9
14:40:27 52726,912637 30,9 300 226,912637 Unknown
14:40:32 52731,912433 36,4 300 231,912433 Unknown
14:45:27 53026,914947 34,5 300 226,914947 Unknown
14:45:32 53031,912220 33,9 300 231,912220 Unknown

Vediamo i dati :
Il primo e' l'ORA UTC della ricezione del chirp : 14:35:27
Il secondo sono i secondi passati rispetto all' ora UTC 00:00:00 : 52726,912637
Il terzo e' l'ampiezza del chirp in dB relativi : 30,9
Il quarto e' la periodicita' della sonda in secondi : 300 ( 5 minuti )
Il quinto e' il tempo relativo di ricezione del chirp in secondi : 226,912637
Il tempo di partenza relativo e' un NUMERO INTERO PRECISO  che puo' variare da 0 a 1799  CHE E' UNA CARATTERISTICA PRIMARIA PER IDENTIFICARE LA IONOSONDA ) .
Il segnale che viaggia alla velocita' della luce viene ricevuto in ogni parte del globo , con un ritardo massimo dell' ordine di 70mS (0,07s)
Il sesto e' il nome che il software da se il quinto dato ricade nell'intervallo di un secondo della tabella dati delle ionosonde . Se cosi' non e' , viene scritto UNKNOWN .

Si puo' notare come tutti i numeri della quinta colonna finiscano in un 0.9 secondi circa ( cosa non corretta e che non permette al momento di identificare le ionosonde) , ma come i numeri decimali siano sempre molto vicini tra di loro perche' essendo rinormalizzati ,l'unico dato che puo' variare, visto che si tratta di stazioni non in movimento e' il diverso ritardo di tempo di propagazione od il jitter del GPS ( che dovrebbe essere trascurabile in questo caso ) .

Per quanto sopra , decido che me "ne impipo" per il momento dell' identificazione , prendo 0,9 come riferimento e comincio a registrare i dati delle sonde che generano il maggiore numero di chirp .
Come da immagine si possono registrare contemporaneamente un numero enorme di waterfall .

Lascio girare oltre 24h con queste statisctiche di numero di chirp ricevuti :

Chirp Beacons I1RFQ Statistics [ChirpView 1.21]
Start (computer clock UTC): 15/02/2016 12:43:04
End (computer clock UTC): 16/02/2016 16:39:07
End (GPS clock UTC): 16:38:59
Frequency 10010.000 kHz
Sweep rate 100.00 kHz/s
600  50,930016    20:42  20:52  2
346  64,912237    14:10  14:10  3
450  108,935296  20:48  15:40  3
346  132,912233  13:25  13:31  2
720  140,930846  22:16  22:40  3
300  226,912426  13:00  16:35  154
300  231,912154  13:00  16:35  244
300  260,931135  16:36  22:16  11
300  271,910638  15:16  16:26  9
300  272,911143  14:16  15:56  20
600  318,934731  14:36  13:56  6
720  320,932476  14:07  14:19  2
720  332,926941  00:43  01:55  4
600  466,936215  15:59  16:09  2
900  616,935736  15:26  15:11  4
720  631,929902  02:36  07:48  7
900  891,912110  13:31  16:31  38

ed ottengo i seguenti grafici :

Stazione A con risoluzione di 1mS - Scala 50ms 

Stazione A con risoluzione di 0.25mS - Scala 50ms 

Si nota la mancanza di segnale durante la notte e come al sorgere del sole e fino al tramonto ci siano due -tre echi diversi probabilmente dovuti ai diversi strati ionizzati 

Stazione B con risoluzione di 1mS - Scala 150ms 

Stazione B con risoluzione di 0.25mS - Scala 50ms 

Questa stazione e' piu' intensa ed ha meno interruzioni notturne 

Stazione C con risoluzione di 0.25mS - Scala 50ms 

Ricevibile debolmente dal mattino fino al primo pomeriggio tramite probabilmente due strati ionosferici 

Stazione E con risoluzione di 0.25mS - Scala 50ms

Il periodo di ripetizione di questa ionosonda e' di 900s , per cui l'immagine e' sgranata perche' i punti sono un terzo rispetto a quelle con periodo di 300s 

Stazione F con risoluzione di 0.25mS - Scala 50ms 

Pochi chirp ricevuti ( solo 6 , dalle parti dei 34 ms ), questo vuol dire pero' che si tratta di una stazione decisamente piu' lontana delle altre che grossomodo, visti hanno ritardi e quindi distanze simili .

Una curisita' .

In realta' una stazioni sono state in parte identificate dal software ....

Ci sono delle sonde con periodicita' "strana" di 720s .

Sono solo quelle della marina militare statunitense .

Il software le riconosce per via della periodicita' , ma dato che cambiano il secondo di partenza ogni giorno , non si sa quale puo' essere , per cui il software le identifica genericamente con " US NAVY"

07:48:12 27991,929497 32,6 720 631,929497 US Navy

In due mezze giornate ho ricevuto 16 chirp da queste stazioni .

Come vedete , tra un giorno e l'altro i tempi di partenza sono diversi .

La stazioni sono lontane perche' i ritardi sono alti . 

720  140,930846  22:16  22:40  3
720  320,932476  14:07  14:19  2
720  332,926941  00:43  01:55  4
720  631,929902  02:36  07:48  7

Ho registrato e analizzato due chirp .

Nel dominio del tempo sono difficilmente distinguibili .
Nel dominio delle frequenza sono inconfondibili .

Per chi volesse ascoltare i due chirp puo' farlo con  questo file .
Uno e' all' inizio , uno alla fine  ( invertiti rispetto alle analisi di cui sopra ) :

https://dl.dropboxusercontent.com/u/84635396/CHIRP/CUT%20CHIRP%20OK%20SHORT%20OutRX_UTC20160216h13m02s54_09995937.wav