Discovering the Sky at Longest Wavelengths Pathfinder
Por PY4ZBZ em 21-05-2018 rev. 31-01-2023
Primeira recepção logo após o lançamento
Primeira recepção em GMSK do DSLWP-B em orbita da lua
Primeira recepção em JT4G do DSLWP-B em orbita da lua
Primeira decodificação em JT4G do DSLWP-B em orbita da lua
Decodificação JT4G em:
01-07-2018 14 e 15-07-2018 29-07-2018 12-08-2018 18-08-2018
14-09-2018 30-09-2018 06 a 08-10-2018
Calculo do enlace do DSLWP na lua para a terra
Recepção com o radiotelescópio de 25 m de Dwingeloo via WebSDR
Os DSLWP-A e B medem 50x50x40 cm e pesam 45 kg, e também são chamados de Longjiang-1 e 2, e LO-93 e LO-94 (Lunar OSCAR):
A DSLWP é uma missão lunar liderada pelo Harbin Institute of Technology (HIT) para radioastronomia de baixa frequência, rádio amador e educação. Consiste de um par de microssatélites de 47 kg, lançados em uma órbita de transferência lunar, e finalmente entrar em uma órbita elíptica lunar de 300 x 9000 km. A bordo de cada satélite, há dois transceptores VHF / UHF SDR para fornecer beacon, telemetria, telecomando, downlink de imagem digital e um repetidor GMSK-JT4. A potência de transmissão a bordo é de cerca de 2 W.
Foram lançados em 20-05-2018 as 21:30 UTC na China. O satélite A transmite em GMSK de 500 bauds em 435,425 MHz e 250 bauds GMSK em 436,425 MHz, e o satélite B transmite 500 bd GMSK em 435,400 MHz e GMSK 250 bauds em 436.400 MHz, a cada 5 minutos por padrão. Cada transmissão dura cerca de 16 segundos. Os radioamadores da América do Sul tiveram a primeira chance de receber os sinais dos satélites, depois os da América do Norte, Oceania, Ásia, Europa e África.
Afigura seguinte mostra o momento pouco após o AOS na nossa estação:
A figura seguinte mostra o primeiro sinal recebido as 22:20 UTC, com os satélites já a 10900 km de distancia:
A figura seguinte mostra os 4 sinais recebidos dos dois satélites a uma distancia de 15400 km :
A figura seguinte mostra esses sinais na tela do software do HIT rodando em Linux:
Infelizmente, devido a um erro de correção Doppler, não decodificamos os dados, que seriam enviados via proxy para o HIT:
Alguns dados meus de teste foram recebidos no HIT, sendo a maioria enviados pelo Edson PY2SDR que consegui uma correção manual do Doppler:
As figuras seguintes são de alguns dos muitos módulos do software de decodificação:
Em 16-06-2018, a partir de 22:00 UTC, recebemos os sinais GMSK do DSLWP-B desde a sua orbita da lua !
Primeira na America latina !
A foto seguinte mostra a Lua, Venus e a nossa antena OWA UHF de 10 elementos com 15 dBi de ganho, durante a recepção:
A figura seguinte mostra a primeira recepção as 22:14:50 UTC, com LNA caseiro com NF=0,5 dB e FunCubeDongle:
RX às 22:24:50 :
A transmissão GMSK a 250 bps é feita a cada 5 minutos e dura até 16 segundos. RX das 20:34:50 na figura seguinte:
Infelizmente ainda não conseguimos decodificar os dados GMSK, pois o sinal é muito fraco. Modificamos o flowgraph para poder analisar a gravação I/Q feita com o FCD:
Reprodução em loop do arquivo I/Q mostrando o sinal GMSK 250 bps de 16 segundos:
Modificamos o decoder para receber o sinal do modulo anterior:
O resultado da tentativa de decodificação é o seguinte. A constelação QPSK está com muito ruído e não separa suficientemente os 4 pontos...:
No espectro acima é possível ver que a S/N do sinal captado é da ordem de apenas 4 dB.
Para uma correta decodificação seriam necessários pelo menos 10 dB de S/N, como mostra a simulação seguinte:
Também ainda não tivemos oportunidade de receber transmissões em JT4G, que são raras, e ainda não foram feitas com a lua visível no Brasil.
Fizemos uma decodificação em JT4G a partir de uma gravação de áudio de BG6LQV que usou uma antena helicoidal com 10 espiras:
Em 23-06-2018 conseguimos captar e visualizar com o WSJT-X, pela primeira vez, uma transmissão em JT4G em 435,400 MHz:
Mas o sinal era muito fraco com uma S/N de apenas -25 dB no WSJT-X, portanto sem decodificar, pois o mínimo em JT4G é de -17 dB.
A figura seguinte mostra a S/N de aproximadamente 2 dB do sinal com resolução de 5 Hz. Isso equivale 2+10log(5/2500)=-25 dB na banda de 2500 Hz usada no calculo do WSJT-X.
As duas fotos seguintes mostram a montagem do pré-amplificador direto na antena, via balun de 1/4 de onda
Em 30-06-2018 entre 00:00 e 02:00 UTC conseguimos decodificar todas as 11 mensagens em JT4G, tanto com a antena de 10 elementos (15 dBi) como com o conjunto de 2x 16 elementos (20,6 dBi) da foto seguinte:
A figura seguinte mostra os sinais recebidos com o FCD e SDR#. O sinal GMSK era fraco em relação ao JT4G :
A figura seguinte mostra a tela do WSJT-X com a primeira decodificação ao vivo as 00:40 UTC e -17 dB, limiar do JT4G ! :
Na figura acima, no waterfall do SDR#, aparece uma interferência passeando entre os tons T2 e T3...
A figura seguinte mostra as 11 mensagens recebidas de 10 em 10 minutos, com -18 a -16 dB de SNR:
A figura seguinte mostra o waterfall do WSJT-X com os 4 tons do JT4G e uma interferência que não prejudicou a decodificação ! :
Em 01-07-2018 decodificamos novamente varias transmissões em JT4G:
A primeira recepção as 07:30 UTC :
A ultima recepção as 08:51 UTC na figura seguinte. O sinal era tão forte (15 dB SNR em BW=1,5 Hz = -17 dB em 2500 Hz) que era bem visivel no waterfall do SDR#. RX com antena de 15 dBi, pré de NF=0,5 dB e FunCubeDongle pro.:
É possível notar em cada recepção de 1 minuto, um Doppler da ordem de -10 Hz.
Na recepção de 07:30 T0 estava em 1150 Hz e na ultima das 08:51 T0 estava em 400 Hz. Portanto houve uma variação de 400-1150=-750 Hz em 81 minutos, ou seja, -9,26 Hz/mn.
A figura seguinte mostra os dados de telemetria decodificados das mensagens em JT4G:
A foto seguinte mostra a antena usada, a lua, e Marte ! alguns minutos depois do fim das transmissões :
A figura seguinte, feita por EA4GPZ Daniel Estévez com o GMAT, mostra o DSLWP-B na sua orbita da lua:
Em 14 e 15-07-2018 recebemos novamente os sinais JT4G do DSLWP-B, mas desta vez, com uma antena de 16 elementos apenas, para termos um apontamento menos critico:
O sinal em JT4G era bem forte:
O sinal GMSK ainda era um pouco fraco, apesar dos 14 dB de SNR:
Faltaram alguns dBs somente para poder decodificar o GMSK, a constelação quase abriu os 4 pontos :
E para nossa surpresa, captamos o primeiro sinal enviado via transponder do DSLWP-B, de DK5LA, up em GMSK e down em JT4G !!! :
Em 29-07-2018 (02:00 UTC) decodificamos novamente as primeiras mensagens em JT4G.
Obs.: Na figura acima, o waterfall da direita (do SDR#), o horário/data é o local=UTC-3.
O sinal em GMSK 250 bps era fraco demais para ser decodificado, mas o sinal JT4G decodificou no limiar de -17 dB:
A figura seguinte mostra a telemetria contida nas mensagens:
Decodificação de 12-08-2018:
Calculo do enlace lua-terra
Desde as primeiras recepções dos sinais em JT4G do DSLWP-B em orbita da lua,
fiquei impressionado com a relativa intensidade desses sinais, com 16 dB de
S/N (relação sinal/ruído),
em uma banda de 3 Hz, como pode ser visto na tela do SDR#. da figura
seguinte:
Resolvi conferir calculando o enlace satélite-terra, o que simplesmente confirmou
o resultado pratico obtido com o SDR# e FunCube Dongle Pro, antena de 16 elementos
DK7ZB com 17 dBi de ganho, preamp com NF=0,5 dB e cabo antena-preamp com 0,5 dB de perda (NF resultante de 1 dB) :
Distancia media terra-lua : 400000 km
Freqüência : 436 MHz
Perda em espaço livre : 197 dB (32,5 + 20log(400000x436)
Potencia TX do DSLWP : 2 W = 33 dBm
Ganho da antena TX : -2 dBi (NMH Helicoidal em modo normal))
Perda por despolarização: 2 dB
Outras perdas : 2 dB
Ganho antena RX : 17 dBi (Yagi 16 elementos)
Potencia RX : -153 dBm (33dBm-2dB-2dB-2dB-197dB+17dB)
Numero de ruído (NF) do RX : 1 dB
Ruído térmico em B=3 Hz : -169 dBm (kTB+NF)
Relação sinal ruído RX em B=3 Hz : 16 dB (S/N) (-153dBm - -169dBm)
Como o WSJT-X mede a S/N numa banda da ordem de 2 Hz e a converte para S/N numa banda de 2500 Hz (voz), ele indica -16 dB ! (+16 -10log(2500/2)
Decodificação de 18-08-2018:
Decodificamos sinais JT4G das duas freqüências: 435,4 e 436,4 MHz ! Com a antena OWA Yagi de 10 elementos e 15 dBi:
Mensagens JT4G recebidas nas duas freqüências : 435,4 MHz = BJ1SNJ e 436,4 MHz = BJ1SNI
Telemetria:
Recepção de 14-09-2018:
O relógio do DSLWP-B estava com 8 segundos de atraso, impedindo a decodificação direta das mensagens. A decodificação foi então feita a partir de gravações IQ. A figura seguinte mostra a real relação sinal/ruído medida com um software do Daniel EA4GPZ. O WSJT-X não indica corretamente a S/N, marcando sempre -16 ou -17 dB...:
A figura seguinte mostra o espectrograma do sinal de áudio demodulado, que de tão forte, permite ouvir os tons do sinal JT4G. Click aqui para ouvir.
As figuras seguintes mostram as características das antenas usadas:
A figura seguinte mostra o pré-amplificador caseiro com NF=0,5 dB e ganho de 23 dB, conectado diretamente no T que interliga as duas antenas de 16 elementos:
A figura seguinte mostra o inclinômetro que permite ajustar a elevação das antenas:
Recepção de 30-09-2018 :
O clock do DSLWP-B estava atrasado uns 12 segundos, que compensei reajustando o relógio do PC, as vezes com um minuto de erro...
As 10 mensagens decodificadas com a hora corrigida são as seguintes, sendo duas em 435,4 MHz (BJ1SNJ) e oito em 436,4 MHz (BJ1SNI):
Fotos das antenas:
As duas antenas caseiras de 16 elementos (DK7ZB) são interligadas via dois cabos com 9/4 de onda (126,9 cm) de RGC58, via T BNC ligado direto no preamp com 23 dB de ganho e NF=0,5 dB de fabricação caseira. Um cabo RG6 de 15 metros vai até o shack no primeiro andar da casa e é ligado ao FunCube Dongle.(preamp alimentado via bias T). Como cada antena tem impedância de 28 ohms, os cabos RGC58 de 50 ohms transformam os 28 em 50x50/28=89 ohms, que ligados em paralelo no T viram 44,5 ohms (VSWR em 50 de 1,12). Na foto acima também pode ser visto o medidor de elevação usado quando a lua está ocultada por nuvens. Na base do tripé tem um transferidor para ajuste de azimute.
Um cano de PVC serve de "luneta" para facilitar o apontamento...
Recepção de 06 a 08-10-2018:
Copiamos novamente o Reinhard DK5LA pelo transponder GMSK-JT4G do DSLWP ! (em 436,4 MHz) :
Recepção com o WebSDR de Dwingeloo, usando o mais antigo radiotelescópio orientável do mundo, com refletor parabólico de 25 metros de diâmetro.
Em 25-10-2018 a CAMRAS programou o radiotelescópio de Dwingeloo para rastrear o DSLWP-B na sua orbita da lua e disponibilizando o sinal UHF pelo seu WebSDR.
Captamos e decodificamos os fortíssimos sinais em JT4G, como mostra a figura seguinte:
A figura seguinte mostra a diferença da SNR dos sinais recebidos com as duas Yagis de 16 elementos no meu QTH e os sinais recebidos pela antena de 25m em Dwingeloo.
A diferença de 18 dB é exatamente igual a diferença dos ganhos das antenas:
Impressionante foto feita pela Saudi camera do DSLWP-B e enviada na banda X, mostrando a terra e parte do lado oculto da lua (de BG2BHC) :
Outra imagem impressionante feita pelo LO-94 em orbita da lua, mostra parte da lua em primeiro plano e a sua própria sombra projetada na terra durante um eclipse solar, em 2 de julho de 2019:
Em 31-01-2023 recebemos o QSL do DSLWP:
Links:
73 de Roland.