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Como capturar sinal de Satélite de sua casa

By admin at 2019-04-15 • 0 colecionador • 965 visualizações de página

Quando eu ainda era criança, tudo o que acontecia no espaço me interessava. Entender como as ondas de rádio, vindas de satélites como televisão, telecomunicações e meteorologia, chegaram à Terra foi um tanto surpreendente. Pelo menos, visto da inexperiência das minhas retinas.

Desde sempre, e ter um pai radioamador foi fácil para mim entender um pouco mais sobre esses pedaços de lata que giram em torno do planeta. Em casa, a literatura técnica de rádio, eletrônica, telecomunicações e outros abundantes. Acima de tudo, revistas de rádio amador dos anos 80-90, onde as telecomunicações estavam em fúria. Muitos deles falaram sobre satélites de baixa órbita, e muitos outros (a partir de meados da década de 1990) do primeiro satélite argentino: o LUSAT-1. Não vou perder falando sobre este grande TV, mas acredite em mim ler essas histórias na minha juventude era algo que marcou minha vida, mas sabendo que eu tive a oportunidade de talvez ouvir a transportadora beacon CW ou quaisquer dois comunicação de rádio amador.

Pesquisando, encontrei informações muito valiosas de satélites meteorológicos de baixa órbita, conhecidos por sua identificação NOAA-xx, onde XX é um número que identifica cada satélite em particular. Atualmente NOAA-15, NOAA-18 e NOAA-19 operado, e andar na terra, a uma altitude de aproximadamente 850 km com um período orbital de 100-105 minutos (a volta ao mundo em menos de duas horas).

NOAA-19 no espaço


Estes satélites estão equipados com vários sensores e câmaras que captam o mundo a partir de lá, através de um sistema de transmissão analógico chamado APT (Automatic Picture Transmission). Sem entrar em muitos detalhes técnicos sobre essa tecnologia, APT é baseado na transmissão de dois canais de imagens (vídeo A / B), informação de telemetria e informações de cronometragem. Toda esta informação é transmitida em 137MHz com largura de banda 24kHz em 4096 baud e 5 watts de potência, algo realmente lento, mas resultados impressionantes. 

Todas essas informações são codificadas como áudio (como os modems telefônicos fizeram) e um software é responsável por decodificar essas informações e usar informações de telemetria e sincronização para obter uma imagem perfeita.

Minhas primeiras recepções

Eu comecei meus primeiros experimentos em 2005, quando eu tinha 14-15 anos de idade. Usando um receptor VHF, normalmente um Yaesu FT-2400 de base ou acessível Yaesu FT-51R com uma antena vertical, feito para 144MHz e um computador desktop com uma placa de som, um 550MHz Pentium III. 

Problemas! 

"Quando vou ouvir o satélite? Posso prever isso? Como faço para ajustar as órbitas? " 

Para essas perguntas, havia software que resolveu esse problema. O ainda atual e ótimo Orbitron:


Orbitron é um software livre que permite prever a órbita dos satélites usando elementos Kepler. Esses elementos nada mais são do que arquivos de texto com informações calculadas a partir das órbitas dos satélites. Todo o tempo eles são atualizados para corrigir a previsão e que é tão preciso quanto possível. Mas ... Onde você conseguiu os keplers? Do BBS! (-: 

Além disso, também tem uma função muito boa, que é o ajuste automático do Doppler.

Sendo o satélite, um elemento que transmite informações e se move ao longo de uma órbita, a frequência recebida de um local imóvel, varia para cima ou para baixo, à medida que o elemento se move. Orbitron realiza cálculos com base na altitude e posição do satélite, para nos informar a frequência real de recepção do nosso receptor. 

Bom! Graças ao Orbitron já posso calcular minhas órbitas e descobri que também posso ajustar a frequência de acordo com o Doppler que estou tendo naquele momento. 

Quando ouço o satélite ... O que tenho que fazer? Como faço para decodificar essa informação? "

Essa foi outra grande questão. Tendo tudo ajustado à frequência do satélite, sabendo quando e de que forma a recepção ocorrerá, o que devo fazer a seguir?

WXToIMG é a resposta! O WXToIMG é um shareware que permite decodificar o sinal, os canais de vídeo e obter uma imagem real do planeta, a partir dos olhos do satélite. Além disso, permite fazer alguns "enchacements" para obter melhores fotos.


Aqui estou recebendo minha primeira imagem!


Provavelmente eles vão pensar ... mas que porra é essa imagem! Mas aos meus 15 anos, isso era fascinante, incrível, de outro planeta. Os nervos, a emoção, a falta de ar não conseguiam parar de pular de emoção. Fiquei tão animado por um tempo até conseguir me acalmar e analisar o que estava vendo. Claro, a imagem estava muito ruim, muito barulho na banda, pouco sinal do satélite fez a foto sair feia. Demorei alguns meses para terminar de entender os erros que eu tinha. Em princípio, a antena que ele estava usando não era adequada. Como uma antena vertical não tem ganho nas partes que são mais interessantes quando se trabalha com satélites.

Se nós analisar o padrão de radiação de um plano de terra da antena, como o que eu tinha na época, vemos que quase nenhum ganho em ângulos elevados (onde mais um benefício pela passagem de um satélite. 

O receptor não foi o apropriada. os satélites NOAA trabalhar em 137MHz com uma largura de banda de 24 kHz, mas a maioria dos equipamentos de rádio amador da época, tem uma largura máxima de 15 kHz. portanto, eu estava perdendo um monte de informações para não ter os 9KHz adicional ( 4,5 kHz de cada lado da frequência central)

Como uma nota lateral, você pode ver o deslocamento da telemetria (imagens em escala de cinza para os lados da imagem) devido ao Doppler, uma vez que esses equipamentos de radioamadores têm um tamanho de passo de 2,5kHz no mínimo, e rodar 2.5kHz estaria me movimentando muito em frequência, arriscando perder ainda mais informações. 

Eles passaram muitos anos tentando melhorar a configuração que eu tinha, mas eu não consegui fotos muito melhores do que isso. Acho que essa foi a melhor imagem que recebi:


Na imagem você pode ver o sul da Argentina, a cordilheira, Puerto Deseado, parte do Chile. 

O que há de novo

Alguns anos atrás, os receptores SDR se tornaram moda. Um receptor SDR, como o nome sugere, permite fazer rádio definido por software. Isso significa que se tem um receptor de largura de banda muito ampla, todos os modos concebíveis e uma ampla gama de freqüências para rodar. Assim, uma pessoa escreveu uma biblioteca para poder usar um receptor de televisão digital, baseado em um Realtek RTL2832U como um receptor SDR. Assim, por 5-10 dólares, podemos comprar um receptor desse tipo e usá-lo para nossos experimentos.


Estes receptores trabalham de 1 a 1800 Mhz aproximadamente, dependendo do driver usado. O receptor é extremamente sensível e permite trabalhar de qualquer maneira, é realmente incrível. 

Existem também algumas placas mais profissionais no mercado, como o BladeRF, que tem um receptor mais sensível e, além de receber, pode transmitir. Com esse receptor, podemos configurar nossa estação e percorrer as bandas, podemos encontrar muitas coisas diferentes! Sons diferentes, alarmes, balizas, polícia local, bombeiros, etc.


Recepção de um radar militar em 260Mhz, da minha casa.


Por isso, é que estes receptores, têm surgido muitos subreddits sobre como RTLSDR para conversar sobre os experimentos realizados com uma SDR popularizou, e sinal de identificação é específico para os sinais encontrados no subreddit espectro. 
Como receber baixo - satélites de órbita 

Com esta nova tecnologia, recepção de satélite para reduzido um pouco insignificante seus custos como US $ 8 um receptor SDR e talvez 200 pesos argentinos para fabricar a antena. 

Vou tentar quebrar o que é necessário para construir nossa estação de recepção. 

Software:

    Orbitron: http://www.stoff.pl/ para a previsão de satélites. Nós também podemos usar o http://www.n2yo.com/um site que faz o mesmo, mas online. 
    SDRSharp: http://airspy.com/download/ o software de recepção, com o qual tiramos proveito do nosso dongle SDR. 
    WXToIMG: http://wxtoimg.com/ o software de decodificação de sinais meteorológicos para satélites meteorológicos. 

Hardware:

    Qualquer receptor SDR, tipo dongle USB 
    Uma boa antena para estes casos. 

E ... qual antena é boa para esses casos? 

Minha antena preferida, de longe, é a famosa antena helicoidal quadrifilar com polarização circular direita, soa feia né?

Existem muitas maneiras de construir uma antena quadrifilar helicoidal (ou antena QFH). Meu favorito é a versão que é feita com tubos de cobre. Podemos encontrar um tutorial de fabricação é este link. 

Minha antena de QFH não era muito boa, pois eu não tinha uma ferramenta para dobrar os tubos de cobre, então fiz as curvas com uma braçadeira e um suporte. Certamente, mais tarde, tornar uma nova versão mais pura, mas funciona perfeitamente.


O custo aproximado foi de 220 pesos, entre 5 metros de tubo de cobre e um tubo de PVC de 2 ", todos comprados no Easy. 

Eu usei o cabo do meu dongle para fazer a linha de recepção da antena para o receptor. Você pode ver a antena instalada no terraço do prédio


Depois de alguns testes, comecei a trabalhar na recepção, depois do trabalho, fui para casa e previ alguma órbita que seria útil para mim. Quando moram na Capital Federal, as estações de rádio, seus harmônicos e outros ruídos elétricos complicam muito o trabalho de receber satélites, porque o sinal do satélite deve ser colocado acima dos ruídos que eu tenho que lidar.


Recepção do NOAA-18


Primeira recepção com um dongle SDR e uma antena incorreta, você pode ver o sul da Argentina e as Ilhas Falkland. 

Vivendo no campo, ou na costa, as imagens são de muito melhor qualidade, mais limpas e mais longas. Aqui na cidade grande, os edifícios também jogam muito contra em passes que não têm muita elevação. Quanto mais elevação, melhor recepção teremos. 

Como funcionam os sensores dos satélites NOAA?


NOAA-15 em um passe de 51 graus de elevação


O principal sistema de imagem desses satélites é baseado em um radiômetro AVHRR. O radiómetro é uma banda larga varredura da medição de radiação em diferentes partes do espectro electromagnético, para obter imagens múltiplas da mesma área em diferentes comprimentos de onda, pode fazer uma análise multi-espectral para definir os parâmetros de meteorologia, solos, oceanos, etc. Devido à natureza do sensor, não importa se o satélite está eclipsado ou não (se estiver à luz do sol ou no escuro). Nos satélites NOAA-15, 18 e 19, o sensor é um AVHRR / 3 com 5 canais principais. 

    Canal 1 - 
    Canal Visível 2 - 
    Canal Infravermelho Próximo 3a - 
    Canal Infravermelho Próximo 3b - 
    Canal Infravermelho Médio 4 - Infravermelho Distante / Infravermelho Térmico
    Canal 5 - Infravermelho distante / térmico 

O problema da elevação

Conforme o satélite percorre a superfície da Terra, a partir de um ponto fixo você pode calcular a elevação e seu azimute (em graus), que não é mais do que o ângulo em relação a a terra e o ângulo para o norte.

É muito importante levar esses dados em conta ao fazer a recepção de um satélite, porque se a elevação não for suficiente, teremos problemas em escutá-lo. Naturalmente, as imagens recebidas começam e terminam em ruído, que é o momento em que o satélite tem a elevação mínima receptiva. De viver em uma capital, a elevação que o satélite toma é de vital importância, sempre levando em conta, de onde você tenta receber. Então nós também não deve negligenciar o azimute do satélite (graus no sentido dos ponteiros do relógio em relação ao Norte), porque se temos um passado que seu azimute coincide com muita maior do que o nosso ponto de edifícios vista, uma recepção de muito má qualidade até que o satélite tenha sustentação suficiente para superar esses obstáculos,


NOAA-15 em uma passagem de muito baixa altitude, algo de 20 graus, muita informação foi perdida devido ao baixo sinal recebido, mas mesmo assim o contorno da terra, e as nuvens são perfeitamente vistas.


NOAA-18 em um passe de 35 graus de elevação 

. Palavras finais (por enquanto)

Como você já deve ter visto, a recepção dos sinais dos satélites foi simplificada e substancialmente melhorada. Além da Internet, hoje temos a tecnologia disponível a um preço ridículo que nos permite jogar com essa maravilha da tecnologia que passa por cima de nossas cabeças. 

Autor desconhecido 
Fonte: tecnovortex.com


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