Weersatelliet ontvangen.

In mijn vorige leven als weeramateur (15 jaar geleden) heb ik mij bezig gehouden met de ontvangst van weersatelliet plaatjes van de NOAA satellieten. Ik heb indertijd mijn ontvanger zelf gebouwd. Deze bestond uit een FM-ontvanger en een decoderprint. De resultaten waren wel redelijk maar na mijn verhuizing heb ik deze installatie niet meer opgebouwd.

In het voorjaar van 2023 is mijn interesse weer opnieuw opgewekt en ben ik is gaan rondkijken wat er op dat gebied te lezen valt op het internet. Er is sinds 15 jaar een heleboel veranderd. Zoals ik al aangaf heb ik in der tijd de FM-ontvanger zelf gebouw met allemaal discrete componenten. Achter de ontvanger zat een module die het signaal van de satelliet digitaliseert en in een seriële datastroom omzet voor de computer. Op zich werkte dat allemaal wel maar de antenne die ik toen ook gemaakt had werkte niet erg goed. (kruisdipool  met reflectors)

Nu (2023) is er veel meer apparatuur te koop. Zo is er voor rond de 35 euro al een simpele USB  0,1 MHz ‑ 1,7 GHz Full-band ontvanger  RTL ‑ SDR Radiocommunicatiesysteem module te koop bij Amazon. Dit is een complete ontvanger  waar eigenlijk alles inzit. De ontvanger in deze module wordt direct via de USB-poort aangestuurd. Omdat in deze ontvanger eigenlijk het antenne signaal direct gedigitaliseerd wordt heeft deze ontvanger een grote range wat betreft de in te stellen bandbreedte. Scanners zijn niet of minder geschikt voor het ontvangen van de satellietdata vanwege een te smalle bandbreedte.

Een ander ontvangertje die ik binnenkort ga gebruik is de AIRSPI R2

Ik zal later mijn ervaringen met deze ontvangers delen.

De weersatellieten die ik wil ontvangen zenden uit tussen de 137 en 138 MHz met een bandbreedte van rond de 40 kHz. De signalen zijn horizontaal gepolariseerd. Het zijn de NOAA satellieten. Dit zijn polaire satellieten. Dat wil zeggen dat ze van pool naar pool draaien en vanuit de ruimte gezien in sinusvormige banen over de aarde heen draaien. 

NOAA staat voor: National Oceanic and Atmospheric Administration.

Type baan: zon-synchroon, d.w.z. de satelliet kruist een bepaald punt elke dag op dezelfde tijd. (*)

Omlooptijd: In 102 minuten worden elke dag 14 banen afgelegd zowel van noord naar zuid als andersom. De omlooptijd is de tijd die de satelliet nodig heeft voor een volledige rondgang rond de aarde. (*)

Instrument: VIIRS  (Visible/infrared Imager Radiometer Suite) (*)

Aantal spectrale banden: 22 (*)

Resolutie recht onder de satelliet: 375 m (*)

Baanhoogte: rond de 800 km

Polarisatie: Horizontaal

De radiometer van de satelliet tast het aardoppervlakte loodrecht naar beneden lijn voor lijn af. Als de satelliet min of meer loodrecht overkomt voor mijn locatie dan loopt zo'n beeldlijn van ongeveer 1300 km ten westen van mijn locatie tot 1400 km naar het Oosten dus een gebied van rond de 2700 km. Van Noord naar Zuid is het nog meer ongeveer 3500 km. Elke lijn bestaat uit een reeks beeldelementen of pixels. Voor elk pixel meet de radiometer de stralingsenergie in de verschillende spectrale banden. Deze meting wordt digitaal gecodeerd en naar het grondstation (mijn ontvangen) verzonden, waar het wordt bewerkt en naar mijn website wordt gedistribueerd. (*) Het beeld wordt dus lijn voor lijn opgebouwd tijdens de passage van de satelliet.

De satellieten zenden uit met een analoog signaal APT genoemd. (Automatic Picture Transmission) 

(*) bronvermelding: https://nl.allmetsat.com/satelliet-noaa.php

NOAA 15 en 17 zijn in de ochtend en aan het begin van de avond te ontvangen, NOAA 18 en 19 zijn in de middag en in de nacht te ontvangen.

De antenne.

Zoals ik al in het verleden heb ervaren is een goede antenne erg belangrijk. Mijn plan is nu om een QFH antenne te bouwen.

QFH staat voor Quadri Filar Helix antenne. Deze antenne heeft een wat wonderlijke vorm. Zoals ik al eerder aangaf zijn de satellieten horizontaal gepolariseerd. Mijn vroegere poging was met een kruisdipool antenne. Het nadeel hiervan is dat je de richting van de antenne eigenlijk moet mee laten lopen met de baan van de satelliet. Doe je dat niet dan varieert het te ontvangen signaal heel erg wat veel meer ruis geeft. O.a. de QFH antenne heeft dat probleem niet en is door zijn speciale vorm in alle richtingen gevoelig. Uiteraard is dit type antenne horizontaal gepolariseerd. De onderstaande plaatjes geven aan hoe hij geworden is. De speciale vorm is goed te zien.

In de komende periode (2023) ga ik deze antenne ook zelf bouwen. Voor het ontwerp hiervoor heb ik mij laten inspireren door de volgende sites van weer en radio amateurs.

• https://f4bpp.com/articles.php?lng=en&pg=116&tconfig=0
• http://tinhatranch.com/how-to-build-a-qfh-quadrifilar-helix-antenna-to-download-images-from-weather-satellites/#.ZFic1RHP29L
  

De eerste stap in de bouw van deze antenne is het zoeken en verzamelen van de juiste materialen.

• Plastic afvoerpijp 32 mm dikwandig. (te koop bij o.a. Karwei en Praxis)
• Een Plastic mof voor 32 mm. (te koop bij o.a. Karwei en Praxis)
• Afdichtdop met schroefdraad voor 32 mm pijp. (te koop bij o.a. Karwei en Praxis)
• Polyproyleen vol stafmateriaal PP H STAF Grijs 50 mm doorsnede. (te koop via Bol.com)
  
• Kabel wartels PG11. (o.a. bij AliExpress)
• koperbuis uitgegloeid  10mm lengte 5 meter. (te koop bij o.a. Warmte service)
• Roodkoperen bochtjes 10mm 90 graden, tweezijdig mof. (te koop bij FittingShop.nl)
  

Van het kunststof stafmateriaal heb ik 1 schijf van 28 mm en 2 schijven van 26 mm afgezaagd. Vervolgens heb in de schijf van 28 mm op de draaibank naar 25 mm afgedraaid. Zeg maar 1,5 mm aan elke zijde zodat deze mooi vlak zijn. Hetzelfde geldt ook voor de 2 schijven van 26 mm die ik naar 23 mm heb afgedraaid. Vervolgens heb ik op de draaibank in elke schijf een gat van 10 mm geboord. Met dit gat erin is het mogelijk om met de draaibank en een binnendraai beiteltje dit gat groter te maken.

Voor de schijf van 25 mm moet het gat 36,5 mm zijn. Dat is de buitendiameter van de plastic mof. Op de onderstaande afbeeldingen is dat te zien.

De twee schijven van 23 mm worden met de binnendraaibeitel vergroot naar 32 mm. Deze moeten over de plastic buis passen.

De koperen pijpen van de antenne worden in de ringen vastgehouden d.m.v. kabel wartels (PG11) Om deze goed op de ring aan te laten sluiten worden op de plaatsen van de wartels platte vlakjes in de ringen gefreesd. Voor de twee 23 mm ringen zijn dat twee platten vlakken tegenover elkaar en voor de 25 mm ring zijn dat 4 plakjes die 90 graden verschoven staan. Dus in de 4 windrichtingen.

De volgende stap is het boren van de gaten voor de kabel wartels in de platte vlakjes van de ringen. In de twee 23 mm ringen dus twee gaten en in de 25 mm ring, 4 gaten. De diameter van de gaten is ongeveer 18,1 mm. Het is een beetje uitproberen. De wartel moet er strak inpassen.

Uiteindelijk gaat het er als volgt uitzien. 2 ringen met 2 wartels erin en 1 ring met 4 wartels erin. Als je over de juiste draadtap beschikt dan kan je ook schroefdraad snijden in de ringen voor de kabelwartels. De gat diameter moet dan wel iets anders zijn. In mijn geval had ik niet de beschikking van de juiste draadtap dus heb ik de wartels met twee componentenlijm vastgezet. Het draadeinde van de kabelwartels is iets te lang. Ik heb deze op de draaibank wat afgedraaid zodat ze nog net uit het gat aan de binnenkant van de ring komen.Nadat is ze verlijmt en heb laten drogen, heb ik het overtollige materiaal aan de binnenkant van de wartel met een halfronde vijl weggevijld. Als laatste heb ik de plastic mof in de ring gelijmd.

De volgende stap is het aanpassen van de afdichtstop voor de plastic pijp. Deze moet eigenlijk maar net in de plastic mof passen. Ik heb hem zoveel afgedraaid in de draaibank dat er nog een kraagje van 3 mm overblijft.

Nu wordt het tijd om de koperen antennedelen te maken. De lengte van de verschillende pijpjes is wel erg belangrijk om de antenne zo goed mogelijk te laten functioneren. De gegevens voor de afmetingen van de koperen buisje heb ik van de volgende site afgehaald. Ook de 3 onderstaande foto's komen van die site vandaan.

https://f4bpp.com/articles.php?lng=en&pg=116&tconfig=0

Ik heb voor de koperen buisjes een rol van 5 meter, diameter 10mm gekocht. Het is uitgegloeid koper en is makkelijk te buigen. Het voordeel van een rol is dat de halve cirkels van de antenne delen er al aardig inzitten. Dat scheelt weer het maken van een mal. De stukjes koperpijp kunnen met een pijpsnijder op maat gemaakt worden.  Hieronder staan alle lengtes in een tabel.

De koperpijpjes voor de bovenzijde worden aan één kant dichtgeknepen, bij voorkeur in een bankschroef. Vervolgens wordt er in het platte deel een gaatje geboord van 3,5mm.

Vervolgens kunnen de vier pijpjes volgens de voorgaande tekeningen in de bovenste ring (door de wartels) gemonteerd worden. Let erop dat de twee dezelfde lengtes tegenover elkaar zitten. Meet alles goed uit en draai vervolgens de wartels vast. In de onderstaande afbeelding zijn de lange buisjes in de wartels gemerkt met een "L" en de korte buisjes in de wartels gemerkt met een "S". Vervolgens kan er van een overgebleven stukje koperpijp die eerst plat gemaakt wordt, de twee stripjes gemaakt worden waarmee de verschillend elementen van de antenne worden doorverbonden. Het is wel handig om deze twee stripjes eerst te vertinnen, dan soldeert het later, als de coax moet worden aangesloten wat makkelijker.

Nu kunnen de buisjes die dwars door de mast komen worden gemonteerd. Meet deze goed uit zodat het linker en het rechterdeel gelijk zijn.

De volgende stap is om de coax in de plasticpijp te zetten. Net onder de bovenste ring moet er een balun van de coaxkabel gemaakt worden.

Waarom een Balun:

De antenne is in principe een symmetrische antenne. Voor de antenne is de coaxkabel een asymmetrische belasting. Ook al is de impedantie van de antenne en van de coaxkabel in dezelfde grootorde. Als de coaxkabel direct aan de antenne wordt aangesloten, treden er in de afscherming van de coaxkabel mantelstromen op. De afscherming van de coaxkabel gaat dan ook als antenne werken wat niet gewenst is. Dit effect kan verminderd worden door de coaxkabel vlakbij de antenne als een soort spoel te wikkelen.

Door twee gaten te boren in de plastic mast op de juiste afstand, waarbij er rekening moet worden gehouden met de buitendiameter van de coaxkabel, kan de coaxkabel van binnenuit de mast naar buiten worden gebracht. Vervolgens worden aan de buitenkant voorzichtig 4 windingen aangebracht. Doe het voorzichtig en buig de coaxkabel niet te scherp om inwendige beschadiging te voorkomen. Daarna kan de coaxkabel weer naar binnen in de mast worden gebracht door het andere gaatje en naar te top van de mast worden gebracht. De Balun is nu klaar. Ik heb er zelf nog Uv-bestendige tape overheen gedaan om alles goed op zijn plaats te houden. Nu kan de coaxkabel aan de bovenzijde van de mast worden gestript.

Monteer nu de bovenkant van de antenne met de 4 koperpijpjes op de mast. Let er goed op dan de lange en de korte buisjes goed ten opzichte van elkaar worden gezet. Hoe dat moet kan in de voorgaande tekeningen worden gezien. De volgende stap is het solderen van de coaxkabel in de top van de antenne.

https://f4bpp.com/articles.php?lng=en&pg=116&tconfig=0

Nu wordt het tijd om alle koperpijpjes te monteren. We hebben hier o.a. 8x 90 graden bochtje voor nodig. Voor dat je begint schuur je alle pijpuiteinde eerst met een fijn schuurpapiertje. Hierdoor soldeert het straks een stuk beter. Smeer vervolgens alle te solderen uiteinde in met soldeerpasta. Ook dit helpt goed bij het solderen en zorgt ervoor dat de tin goed in de naatjes vloeit. Zet alles in elkaar en soldeer de 8 bochtjes met een gasbrander. Na het solderen kan alles nog even een beetje recht gezet worden. Op de foto's hieronder is de Balun nog niet aangebracht.

Nu nog even de dop aan de bovenkant op de antenne zetten en is de antenne in principe klaar. Ik heb de antenne in een provisorische mast gemonteerd en achter het huis gezet op ongeveer 5 meter. Dit is zeker nog niet een goede locatie naar het is nu belangrijk om eerst maar eens te kijken hoe de programma's ingesteld moeten worden en of er wat te ontvangen valt.

De ontvanger en de software.

Het is nu eerst van belang om de ontvanger te installeren. De hardware stelt niets voor. Het is een USB dongle. Deze module is voor rond de 35 euro te koop. Het is een simpele USB  0,1 MHz ‑ 1,7 GHz Full-band ontvanger  RTL ‑ SDR Radiocommunicatiesysteem. Dit is een complete ontvanger  waar eigenlijk alles inzit. De ontvanger in deze module wordt direct via de USB-poort aangestuurd. Ik heb een aantal programma's geprobeerd voor het aansturen van deze ontvanger. Uiteindelijk ben ik voorlopig blijven hangen bij AIRSPI SDR#. Dit is een freeware programma wat best wel goed werkt. Later ga ik op dit programma nog wel wat verder in.

Vervolgens moet er een keuze gemaakt worden met welk programma de audiodata van de ontvanger wordt binnengehaald. De keuze hiervoor is eigenlijk niet zo moeilijk. Er is een prima programma te vinden op het internet wat freeware is en ontzettend veel mogelijkheden heeft. De naam van dit programma is: "WXtoImg" Ook op dit programma kom ik later terug. Wat er nog ontbreekt is een koppeling tussen de USB-ontvanger en het weersatelliet decoder programma. Die koppeling wordt gemaakt met een "VB Audio Virtual Cable" Dit is een stukje software wat ook van internet gedownload kan worden.

Na een dagje worstelen met deze drie programma's heb ik het geheel aan de gang gekregen en kan ik de NOAA weersatelliet data ontvangen. De antenne werkt eigenlijk nu al heel erg goed. De positie van de antenne is nog wel verkeerd. Hij staat te laag en heeft veel last van de (ontvangst) schaduw van het huis en van bomen. De frequentie waarop de satellieten uitzenden (137 tot 138 MHz) is een frequentie band waarbij de verbinding tussen de zender (de satelliet) en mijn ontvanger een direct zicht verbinding moet zijn. Deze frequenties buigen niet mee met de ronding van de aarde. Dus huizen en ook hoge bomen geven een flinke demping van het te ontvangen signaal. Het resultaat is dat het ontvangstgebied van het ruisvrije deel van een plaatje wordt beperkt. Nu eerst maar wat resultaten.

De bovenstaande plaatjes zijn van zaterdag 13 mei 2023. Een eerste echte poging van een satelliet die redelijk hoog aan de horizon overkwam. Hieronder een tweede afbeelding van 14 mei 2023.

Bij de eerste testen valt meteen op hoe belangrijk de positie van de antenne is. De passage van de satelliet kan in twee richtingen gaan op de waarnemingslocatie. Je hebt de North Bound  passage. Dan vliegt de satelliet voor de waarnemer van Zuid naar Noord en je hebt de South Bound passage. Dan vliegt de satelliet van Noord naar Zuid. De situatie bij mij is zo dat als de satelliet een North Bound passage heeft en de baan ligt ten Oosten van de waarnemingslocatie dan heeft de antenne het langste zicht op de satelliet. Is de baan van de satelliet meer naar het westen dan staan er twee daken van huizen in de weg en is er eigenlijk een vrije corridor van ongeveer 40 graden. Hoe hoger de hoek is waarop de satelliet doorkomt des te beter is de ontvangst. Gedurende een goede situatie loopt het ruisvrije beeld van midden Noorwegen tot Noord Afrika. Als de antenne wat gunstiger komt te staan dan zal de ontvangst ook beter worden bij minder hoge (graden) baanposities.

Instellingen van de verschillende programma's.

Ik zal nu van elk programma de instellingen geven zoals ik die in eerste instantie heb gedaan. Het is nog niet optimaal maar meer een eerste poging.

RTL-SDR USB ontvanger.

Over de RTL-SDR dongle is erg veel informatie te vinden op het internet. Één van de uitgebreidste site is de volgende:

https://www.rtl-sdr.com/about-rtl-sdr/

Ik kan hier wel een uitgebreid verhaal houden maar op deze site is eigenlijk alles te lezen. Wat voor het opzetten van een koppeling tussen de RTL-SDR dongle en de besturingssoftware hiervoor van belang is, is een .DLL. De naam hiervan is: ExtIO-RTL2832.dll

Deze dll moet in de directory van het programma SDR programma worden gezet. Hiermee wordt een pad gecreëerd tussen het programma AIRSPY SDR#  en de hardware USB-dongle.

VB Virtual Audio Cable.

Dit programma, of eigenlijk is het een driver, verzorgt de koppeling tussen de RTL-SDR ontvanger en het programma XWtoImg. Het is eigenlijk een virtuele software kabel tussen de twee applicaties.

AIRSPY RDS# Studio.

Eerst maar de RDS radiosoftware. Ik gebruik hiervoor het programma:  "AIRSPY RDS# Studio" Dit is een freeware programma die te downloaden is van de volgende site:  https://airspy.com/download/ 

Eerst moeten er een aantal zaken worden ingesteld. We beginnen met het instellen van de "source" Dat is de gebruikte ontvangen. In mijn geval ben ik begonnen met een USB dongle, de RTL-SDR USB. Deze ontvanger wordt dan in het "Source" dialoog geselecteerd. De volgende stap is het instellen van de "Radio" De satellieten zenden uit in de WFM mode (Wide FM) Voor het filter wordt gebruik gemaakt  van het "Blackman-Harris 4" filter. Voor de bandbreedte van de ontvanger heb in gekozen voor 48 kHz. Dit is ruim voldoende voor de satelliet signalen. Eigenlijk zou dat smaller kunnen maar het voordeel van een wat bredere bandbreedte is, dat je de frequentie tijdens de ontvangst van het satelliet signaal niet hoeft bij te stellen om het doppler effect te compenseren.

Het doppler effect dat komt doordat de satelliet beweegt is goed te vergelijken met het geluidsverschil dat je waarneemt als b.v. een politieauto met sirene recht naar je toe komt rijden en vervolgens langs je heen rijd en aan je achterzijde verdwijnt. Je hoort dan de toonhoogte van een hoge frequentie naar een wat lageren frequentie gaan.

Bij een polaire satelliet heb je eigenlijk hetzelfde effect in de ontvangstfrequentie als hij naar je toe vliegt of van je af vliegt.Het frequentie spectrum verschuift iets van hoog naar laag. Als je dan een iets bredere bandbreedte instelt dan blijft het frequentie spectrum binnen het ingestelde bandbreedte filter. De filter-orde heb ik op 250 gezet.

Als laatste wordt het audio dialoog ingesteld. Als ingang wordt de Microsoft Sound mixer ingesteld en als uitgang De CABLE Input (VB-Audio Virtual Cable) ingesteld.

 In de onderstaande afbeeldingen is het een en ander te zien.

WXtoImg.

WXtoImg is het programma waarmee de data van de satelliet, die ontvangen wordt door het programma AIRSPY SDR# Studio, wordt gedecodeerd. Dit is eigenlijk het beste programma wat er te vinden is en het is ook nog freeware. Met dit programma kan de data zowel opgenomen worden als ook wordt gedecodeerd en bewerkt. Het ondersteunt real-time decodering, kaartoverlays, geavanceerde kleurbewerking, 3D-afbeeldingen, animaties, multi-pass beelden, projectietransformatie (bijv. Mercator), tekstoverlays, geautomatiseerde creatie van webpagina's, temperatuurweergave en nog veel meer.

Kijk o.a. op de volgende website:  https://www.rtl-sdr.com/tag/wxtoimg/

Bevindingen. (juni 2023)

Ik heb een aantal weken met deze opstelling geëxperimenteerd. Op zich werk alles goed afgezien van de positie van de antenne. Met de huidige opstelling heb ik wel snel last van ruis. de belangrijkste reden is natuurlijk de positie van de antenne. Maar ik wil toch kijken of ik het ruisniveau wat naar beneden kan krijgen. In de ontvang applicatie AIRSPY SDR# Studio meet ik een ruisdrempel van rond de -60 to -65 dB. Als de satelliet redelijk recht over mijn locatie komt dan meet ik wel en signaal/ruis verhouding (SNR) van rond de 25 dB. Dat is voldoende voor een ruisvrij beeld maar het signaal zakt toch wel snel af en bij een SNR van rond de -20 dB komt er toch al ruis in het plaatje. De opstelling zoals ik die nu heb (juni 2023) heeft buiten de bandbreedte instelling in de RTL-SDR ontvanger verder geen filtering.

Mijn plan is om tussen de antenne en de nieuwe AIRSPY SDR R2 ontvanger die ik ga aanschaffen een tweetal filters op te nemen. Vanaf de antenne wil ik als eerste een Broadcast FM Bandstop Filter plaatsen. Deze module is een FM Notch filter. De frequentieband die onderdrukt wordt loopt voor de 3dB bandbreedte van ~71 MHz tot 125 MHz De centrale frequentie ligt op 98 MHz waarbij de stop band gain rond de -30 dB ligt.

Dit filter is ontworpen door NOOELEC   https://www.nooelec.com/store/sdr/flamingo-plus-fm.html

Dit filter zorgt ervoor dat de hele FM Broadcast band wordt onderdrukt. De sterke FM-zenders kunnen onder bepaalde condities en omstandigheden in de buurt van de ontvanger wel wat spiegelfrequenties geven. Het gevolg hiervan is dat de ontvanger toch wat dichtgedrukt wordt en daardoor minder gevoelig wordt.

Na dit Broadcast FM Bandstop filter wil ik een Low Noise Amplifier/SAW-bandfilter zetten. Dit bandfilter heeft een bandbreedte van 2.6 MHz op de 3 dB punten waarbij de centrale frequentie van het bandfilter op de 137.5 MHz ligt. In de band heeft deze module een versterking van 41 dB.

Dit filter is ook ontworpen door NOOELEC  https://www.nooelec.com/store/sawbird-plus-noaa-308.html

Met deze compositie worden allereerst de FM Broadcast zenders onderdrukt en wordt vervolgens de frequentieband van de weersatellieten doorgelaten. Alle andere frequenties worden dus onderdrukt/verzwakt. De frequentieband die de SDR ontvangen binnenkrijgt is dus een stuk smaller dan de oorspronkelijke situatie. De praktijk zal moeten uitwijzen of dit ook werkelijk gaat werken.

Beide filters zijn ook te koop bij Amazon.

De nieuwe ontvanger AIRSPY R2

In het weekend van 10 juni 2023 heb ik de nieuwe ontvanger, de AIRSPY-R2 , Amplifier/SAW-bandfilter en het Broadcast FM Bandstop Filter geïnstalleerd. Ik heb eerst de frequentieband gemeten zonder filters. Ik heb daar een plaatje van gemaakt. Voor deze test heb ik de AIRSPY R2 eigenlijk als een soort signal analyzer gebruikt.

AIRSPY_SDR_2

Je ziet op het bovenstaande plaatje een redelijk vlakke lijn voor wat betreft de aanwezige ruis. vanaf 135,5 MHz tot 142 MHz is de lijn redelijk vlak. Alle frequenties rondom de satelliet band worden redelijk gelijk doorgegeven.

Vervolgens heb ik de twee filters tussen de antenne en de AIRSPY-r2 geplaatst. Vergeet ook niet om de BIAS-Tee aan te zetten in de software anders krijgt het Amplifier/SAW-bandfilter geen spanning de komt er geen signaal door. Ook bij deze test heb ik  de AIRSPY R2 eigenlijk als een soort signal analyser gebruikt.

AIRSPY_SDR_1

In dit plaatje zie je dat er een bepaalde band wordt doorgelaten en daaromheen wordt het signaal verzwakt. de doorlaatband loopt ongeveer van 136 MHz tot 138,5 MHz. Dus alleen de band waar de satellieten zitten wordt doorgelaten.

Ik ben wat aan het spelen geweest met de instellingen van het programma. In de onderstaande afbeelding zijn de instellingen te zien waar ik in eerste instantie mee ga werken.

AIRSPY_SDR_Instelling

Met deze instelling heb ik wat proeven gedaan.Het resultaat staat in onderstaande plaatjes.

2023-06-11-1919

2023-06-12-1907

De satelliet kwam bij deze passage wel bijna recht over maar met de oude ontvanger zonder de filters heb ik ook al een aantal keren zo'n doorgang gehad. Er is ten opzichte van de oude situatie wel behoorlijk veel winst behaald. Ik schat toch zeker wel 50 a 60 % Ik heb nu een aardig plaatje vanaf het topje van Noorwegen tot een stuk in Marokko. Het tweede plaatje (rechts) hierbij kwam de satelliet op 74E over. En dat nog met de oude opstelling van de antenne. Ook hiermee is nog wat winst te behalen. Ik ben dus erg tevreden met deze nieuwe hardware.

Nu even over de hardware.

Wat mij opvalt is dat de AIRSPY-R2 erg warm wordt. Ik schat wel dat de temperatuur rond de 60 a 70 graden is. Als je op internet zoekt dan vindt je meer opmerkingen hierover. Ik begrijp dat de componenten in de AIRESPY-R2 voldoen aan de extended temperatuur range. Toch ga ik wat voorzieningen aanbrengen zodat de AIRSPY R2 wat beter wordt gekoeld.

De opstelling met de AIRSPY-R2 en de filters ziet er als volgt uit:

AIRSPY R3 opstelling

Als je naar het binnenwerk van de AIRSPY R2 kijkt dan wordt de meeste warmte naar de onderkant van de module gevoerd. Als de module op een koelvlak gemonteerd kan worden dan zal dat al een heel stuk schelen. Als koelvlak heb ik voor een aluminium kastje gekozen. Het kastje wat ik gekozen heb is 200 x 100 x 50 mm en bestaat uit twee delen.

Aluminium kast

De opstelling van de verschillende modules is in het onderstaande plaatje te zien. De modules worden met warmte geleidende tape in de onderkant van het kastje gelijmd. Op zich zou je de AIRSPY R2 en het SAWbird filter met een SMA male/male connector aan elkaar kunnen zetten. Alleen is het probleem dat de hartlijn van de twee connectoren niet precies op één lijn liggen en ze dan niet allebei vlak op de bodemplaat liggen. Daarom is ervoor gekozen om de modules met een kort kabeltje aan elkaar te verbinden.

Aluminium kast

Warmte geleidende tape

Opstelling intern

AIRSPU USB aansluiting_1

In eerste instantie heb ik de AIRSPY R2 met warmte geleidende tape in de kast geplakt. In de achterwand heb ik een vierkant gat gemaakt waar doorheen de USB Mini connector aangesloten kan worden. Uit testen die ik gedaan heb is de temperatuur van de buitenkant van de AIRSPY R2  aanmerkelijk gedaald. Als extra heb ik ook nog een koelelement bovenop de AIRSPY R2 geplakt, ook met de warmte geleidende tape. Deze zal niet zo erg veel doen aangezien er als de kast dicht is en niet veel luchtcirculatie zal zijn in de kast. Wel zal de warmte nog wat meer verdeelt worden. Vervolgens worden de twee filters in de behuizing geplakt. Het SWAbird filter is ook een actief component die zijn voeding krijgt via de AIRSPI R2 door middel van de Bias-Tee. Hierbij wordt de voedingsspanning in de AIRSPY R2 op de antenne aansluiting gezet. Als laatste wordt het Broadcast FM Bandstop Filter gemonteerd. Ook deze is voor het gemak met warmte geleidende tape in de kast geplakt.Voor koeling is dat niet nodig aangezien dit een passief component is. De 3 modules worden door middel van SMA male/male kabeltjes met elkaar doorverbonden. Vervolgens moet er nog een SMA connector in de achterwand van het kastje worden gemonteerd en is daarmee de inbouw gereed.

Samenstelling ontvanger

Nu komt het er op aan of het inbouwen en daarmee het koelen van de AIRSPY R2 geholpen heeft. Zoals ik al eerder aangaf was de temperatuur van de AIRSPY R2 los op de tafel rond de 60 a 70 graden. Ik heb de ingebouwde opstelling een uurtje in een actieve ontvangmode aan laten staan. Daarna heb ik de temperatuur van de AIRSPY R2 met een IR-thermometer gemeten. De omgevingstemperatuur was 31,2 graden. Als ik op het koelelement bovenop de AIRSPY R2 meet dan kom ik op 35,6 graden uit. Dat is dus een hele verbetering en zal in principe de levensduur van met name de AIRSPY R2 ten goede komen. Een bijkomend voordeel van deze inbouwactie is ook nog een wat betere HF afscherming voor de modules.

AirSpy_3_setting

Nu maar weer eens een tijdje meten met de bovenstaande instellingen en nadenken over de opstelling van de antenne.

Ik heb gedurende de doorgangen van de satelliet zitten kijken naar de signaal/ruis verhouding (SNR) van het signaal als de satelliet voor mijn waarneming op zijn hoogste punt staat. In mijn eerste opstelling met een andere ontvanger en zonder filters kwam ik niet hoger dan rond de 25 dB.

Met name in de SNR heb ik wel een sprong gemaakt van rond de 10 dB. Wat ook helpt is het instellen van de IF Noise Reduction in de ontvanger. Ik heb gekozen voor het Profile: "Weak" en ik heb de threshold ingesteld op -29.0 dB Deze waarde moet proefondervindelijk worden bepaald. De waarde waarbij het goed werkt is wel kritisch en moet soms wel wat worden bijgesteld.

Bij het opkomen en ondergaan van de satelliet aan de horizon zal er altijd een ruisband zijn. Uit metingen heb ik geconstateerd dat bij een SNR van 20 dB of meer er meestal een ruisvrij beeld ontstaat. De signaal/ruis verhouding (SNR) tijdens de ontvangst varieert en wordt o.a. beïnvloedt door obstakels (huizen, bomen, weercondities e.d. ) tussen de satelliet en de ontvanger. Uiteraard heb je het meeste last van variatie als de satelliet betrekkelijk laag aan de horizon overkomt. Hieronder staat van een willekeurige doorgang een grafiekje van de signaal/ruis verhouding.

signaal ruis-1

11 juni 2023

Aanvankelijk was ik begonnen met de bandbreedte instelling voor de AIRSPY-R2 van 44 kHz. Deze heb ik voor de NOAA-15 en NOAA-18 aangepast naar 42 kHz. Er zijn zo nu en dan storingen precies op de rand van het doorlaatgebied van het filter en door de bandbreedte iets smaller te maken heb ik daar mogelijk wat minder last van.

Wat ik ook gedurig zie is dat de ontvanger wat dichtgeknepen wordt door (denk ik) spiegelfrequenties van andere zenders. Zo nu en dan zie ik wel een sprong van rond de 10 dB. Het is vaak maar kort en lijkt uit de luchtvaartband te komen.

mei / juni 2024

Het is de bedoeling dat deze zomer er een echte mast geplaatst wordt waarop de weersatelliet antenne gemonteerd kan worden. De positie is wat hoger dan waarop de antenne nu staat. Het zichtveld van de antenne zal niet veel veranderen. Op dezelfde mast komt ook nog een 2 m en een 70 cm antenne. Die ga ik gebruiken voor mijn simpele radio amateur station. Sinds vorig jaar heb ik mijn D-licentie gehaald en kan ik in principe uitzenden. Op dit moment doe ik dat (nog) niet vanwege het ontbreken van een goede antenne. Met een sprietje op een porto lukt dat niet echt. Mijn roepnaam is:

PD0HAJ 

Wat ik dit jaar (2024) ook wil oppakken is dat de weersatelliet plaatjes automatisch naar mijn website worden gestuurd. Op zich kan dat met de software die ik gebruik voor de ontvangst van deze weersatelliet plaatjes maar ik moet nog wat scripts maken zodat alle ordelijk verloopt.

31 juli 2024

Ik ben begonnen om de satelliet plaatjes automatisch op mijn web-site te zetten. Op zich heeft het programma waarmee  ik de satelliet plaatjes decodeer (WXtoIMG.exe) een functie waarmee het programma via het ftp-protocol de ontvangen plaatjes kan uploaden naar b.v. de web-site. Je kan deze functie vinden onder het main menu <file> <Record...> en dan de button "Web Page Settings..." In het dialoog dat dan opkomt kunnen de type satelliet plaatjes die ge-upload moeten worden, worden aangegeven. Verder kunnen hier de ftp-gegevens die nodig zijn om b.v. in te loggen op de ftp-server van je internet provider worden ingevuld.

Hier ontstaat bij mij het probleem. Ik heb mijn web-site gehost bij Strato. Strato staat alleen maar toe dat de files door middel van het SFTP protocol (Secure File Transfer Protocol)  kunnen worden overgedragen. Helaas ondersteund WXtoIMG dit protocol niet. Er kan alleen maar gebruik worden gemaakt van het ftp-protocol.

Nu doe ik het dan maar handmatig met "FileZilla Client" Op zich gaat dat wel snel maar je moet het wel doen. Ik denk dit probleem op te kunnen lossen door de data van WXtoIMG eerst via ftp naar mijn NAS te sturen. Op de NAS ga ik een script schrijven in PHP waarmee ik de data dan via het sftp-protocol naar mijn web-site stuur.

wordt vervolgt.