EME [ SSTV via de maan ]

 Zaterdag 22 juli 2023 was aangekondigd door PI9CAM als de dag dat er experimenten met SSTV zouden gedaan worden op o.a. 23 cm.

Ik had nog net de tijd om mijn setup van 13cm te veranderen naar 23 cm.

Doordat PI9CAM ook wat problemen hadden met een coax bleven we een beetje op onze honger zitten.

Ik heb maar een 1.4m prime focus en wist bijna op voorhand dat ik niet veel zou vangen . Dwingeloo heeft wel een 25m telescoop , maar hoeveel Watt steken ze daar in ?

Enfin , ik heb wel wat " gezien" , zij het dan geen beeldeke. Er waren flauwe signalen te zien maar niet met een goed genoeg  S/N verhouding om er wat van te maken .

QSSTV ( mijn SSTV soft) kon wel herkennen dat het een MARTIN 2 uitzending was , dus dat was toch al iets.

Ik heb me geamuseerd en dat is wat telt.

Hieronder een snapshot van de ontvangst.

Boven QSSTV met rechts toch iet of wat signaal en herkenning van de mode.

Linksonder de SDR ontvangst en rechts de reflector HB9Q waar de aankondigingen gebeuren van de mode en de QRG enz...

Kan nog vermelden dat G0LBK , wel een beeldeke heeft ontvangen , maar die werkt dan wel met een 4m spiegel, zie Twitter:

 G0LBK

https://twitter.com/g0lbk/status/1682788354394316801?s=20

 

G0LBK788354394316801?s=20

EME [Ook de JT65C mode is gelukt ]

 

EME [ Eindelijk , ontvangst in de Q65 mode via de maan. ]

 Q65 - 60 C is de meest gebruikte mode op 23 cm in EME.

Het was mij nog niet gelukt om deze mode succesvol te gebruiken ,maar nu wel.

Vermoedelijk waren mijn WSJT settings niet goed . Dankzij ON5GS , Dirk , hebben we ze eens overlopen en ik had "decode after EME delay "vergeten aanvinken .

Toch moest ik wachten tot de volgende morgen omdat de maan al foetsie was .

Deze morgen dan opnieuw opgestart en voilá het wonder was geschied.

Is het nu de reboot of het vinkje , het werkt nu naar behoren.

 

 

Het resultaat ziet U hieronder.

Er is echter maar  één maar. De DT ( tijd tussen zenden en ontvanst) moet in de buurt van 2.6 sec zijn naargelang de afstand van de maan tot de aarde.

Bij mij is dit een halve seconde méér. ook ON4AOI wees mij erop in de HB9Q chat.

NTP aangepast naar een pool uit Belgie. Moet dit nog verder onderzoeken.

Zo ziet de Q65-60C mode eruit in WJST-X.

EME [ I5MPK via de maan ]

Deze morgen I5MPK ontvangen via de maan in CW

.

Het was op het nippertje want de maan was nét buiten mijn bereik aan het gaan .

Ik kan namelijk niet boven de 50° elevatie maar doordat de openingshoek groter is dan de maandiameter ( relatief) kon ik toch nog wat ontvangen.

Zoals ondertussen wel bekend is het schuin lopen van de signalen in de waterval een gevolg van het doppler effekt van de maan. 

De commentaren op de reflector van HB9Q

Pete zijn werkingscondities :

200W in 10m mesh dish

Nog eentje , ontvangen als de dish reeds 9° buiten mijn bereik was .

QSO te zien op 1296.020 . Waarschijnlijk DG5CST en IK2DDR . 

Ge ziet twee sporen , het één al iets duidelijker dan het andere.

 

ADSN [ 71 : EME signalen --> antwoord van PI9CAM ]

Vraag gesteld aan PI9CAM of ze echt op dat moment in de lucht waren op die frequentie.

Hier is het antwoord:

😀

ADSN [ 70 : Eerste EME signalen ?]

 Vandaag had ik geluk dat PI9CAM testen aan het doen was met SP3XBO.

Hierdoor heb ik enkele signalen kunnen meepikken .

Zijn dit de echte EME signalen ?

Wel ,ik heb er goede moed op , want er zijn 2 voorwaarden vervult .

1. Het is de juiste frequentie ( 1296.110 MHz) rekening houdend met de dopplershift.( ongeveer 400 Hz op dat moment)

2. De dopplershift is te zien in het signaal . Het is afnemend in frequentie .

Weer een stapje verder

ADSN [ 50 : De LNA : cascaded noise.]

In mijn vorige aflevering had ik moeite met het " samentellen" van ruis.

Ik heb dit verder uitgevlooid en er zijn een aantal calculators voor op het web :

cascaded noise calculator

en

 https://wwcascaded-noise-figure-gain-calculator 

Ik heb wat formules gezocht en dit in mijn rekenblad ingezet.

 

Ik heb 290°K ingevuld bij de eerste ruisbron  en dit komt overeen met 3dB.

Als ik deze als afsluitweerstand op de ingang van de LNA plaats en deze zelf een NF van 1.5 dB heeft ( 120°K) dan bekom ik dus gezamelijk 3.83 dB als ruis.

Dat we dit niet gewoon mogen samentellen ( 3 + 1.5 = 4.5 ) komt natuurlijk omdat ruis chaotisch is en fase en freq continue veranderen.

Dus wat wordt dan mijn ruisfaktor indien ( optimistisch) mijn LNA een NF van 1.5 dB heeft en de TA ( antennetemp ) geschat wordt op 50 °K ?

U kunt het hieronder aflezen.

Dat is dus NF = 2.00 dB.

Het feit dat de LNA4ALL de 3dB ruis niet echt ziet terwijl hij zelf al 6 dB ruis heeft , ziet U ook hieronder .

Zijn eigen ruisfaktor is slechts toegenomen met ca 1 dB , terwijl dat bij mijn LNA toenam van 1.5 dB naar 3.83 dB , iets dat beter opvalt op de SA.

 Misschien moet ik dit nog eens verifïeren bij de LNA4ALL

ADSN [ 47 : De LNA : hoe en wat.]

Ik had het reeds aangehaald dat ik niet goed wist of elke LNA gelijk wel niveau kan versterker . Met niveau bedoel ik dan héél kleine niveau's. 

Veronderstel dat er geen ruis bestaat : kan ik gelijk welk héél  klein signaal versterken of is er ergens een fysische minimumgrens ,  vooraleer een LNA begint te versterken ?

Omdat ik niemand ken die hier een antwoord op kan geven , heb ik de vraag gesteld op een forum welke zich bezighoudt met microwaves.

Het antwoord is , dat er geen beperking is . Enkel de ruis is de beperkende faktor .

Goed om weten.

Dit is het antwoord.

There is no threshold before the LNA kicks in ... There is ALWAYS noise. If there was no noise (an impossible situation) we could have EME (earth, mars, earth) with handheld radios, just by adding more gain ... but there is always noise.  If there was no noise, from the LNA or anything else then there would be no limits to the weakest signal that could be received.

There are different sources of noise ... the sky, the moon itself, the receiver front end, the mixer ...  the purpose of the LNA is to try and make the dominant source of noise the moon ... then you are hearing everything  that is there.  Every stage of the system adds some noise and amplifies the noise from the stage before ... so yes, the signal is bigger, but also so is the noise contributed by the LNA itself, the moon etc ..

Robin Szemeti - G1YFG 

 

en nog een naschrift van Brian GM4DIJ

 

Er is dus toch , zij het héél ver van ons werkgebied , een zekere limiet

 

Ok this might not be quite right.

In the absence of other noise, you hit the RF photon noise limit .ie you are limited by the noise on the signal. At 1296MHz the photon energy is 8.59×10^-25 joules. In a 10 Hz bandwidth, at an average of one photon per 1/B (or is it 1/2B) = 0.1 sec the power is 8.59x10^23 mW == -220dBm. 160dBm is about 10^6 RF photons in 0.1 sec

Of course you need more than one photon to make sense of the signal, so that sets the minimum SNR. Then there's local oscillator shot noise as you have to mix down to a frequency where you can get a 10Hz bandwidth.

At light frequencies single photon detection is possible ( it used to be part of my day job), but not at RF since you can't get the other noise sources low enough.

Anyway the answer to your question is that there is no threshold until you hit the quantum limit in the absence of all other noise.


Brian GM4DIJ
--
Brian Howie

ADSN [ 44 : Link Budget , de interpretatie ]

 

System Sensitivity

Een poging tot interpretatie van de EMEcalc berekeningen .

Ik heb berekend hoeveel EIRP nog in " mijne hof " terecht komt na de ping pong met de maan.

Dit zou ca -214dBW  zijn . Na de gain van mijn parabool en omzetting naar dBm 

kom ik aan een signaal van  ca -161 dBm . Ik noem dit EIRP aan de LNA.

Eigenlijk uit de helical maar deze is rechtsreeks ( met één connector) verbonden met de LNA 

Nu wat betreft de gevoeligheid van mijn RX setup.

Volgens hetzelfde programma kunt ge ook uw RX gevoeligheid berekenen.

Dit is natuurlijk  afhankelijk van de gewenste bandbreedte , hoemeer bandbreedte hoe meer ruis en de verhouding verandert met 3dB bij dubbele bandbreedte of 10 dB bij een decade meer ( tienvoudige) .

Dus als ik héél smal zou kunnen " kijken" naar de cw signalen van ON0EME , zeg 10Hz , dan zou ik deze moeten kunnen detecteren bij mijn setup van Helical en parabool en  met een LNA van 28 dB en een NF van 1.25 dB .

Nu nog eens mijn LNA aan de tand voelen en versterkt mijne LNA wel op zo'n laag niveau ( -161,68 dBm ) ?

ADSN [ 42 : Helical 23 cm--> De bouw en metingen ]

Ik heb " snel" een prototype gebouwd volgens de berekeningen zoals hiervoor gepost. Ik heb lang nagedacht of ik de helical zou ondersteunen en ik heb het toch maar gedaan met een nylon stud.

Deze staat op ca een halve golflengte van het voedingspunt. Ik weet niet of dit een juiste keuze is of niet maar ik was een beetje genoodzaakt omdat de stud een ingegoten bout heeft en ik wou daar toch een eindje vanaf blijven .Na een halve spiraal zit je ongeveer ook een halve spoedstap boven de massa.

Het materiaal voor de helical zelf moest ca 4.6 mm diameter zijn en dat is al wat.

Dit zou kunnen met een electriciteitsdraad van 16mm² maar dat had ik niet en is ook niet zomaar in een bouwmarkt te vinden .

Omdat ik om een andere reden naar een auto-onderdelen winkel moest heb ik vandaar 4.75 mm remleiding meegebracht . Dit zijn dus dunne buisjes , stevig genoeg en toch met de hand plooibaar.

Hieronder een foto , genomen halfweg de montage.

De spiraalwindingen komen op de juiste afstand dmv een malletje uit een aluminium plaatje.

De jampot is mijn " doorn" om op te wikkelen . Neem wel een model dat enkele mm dunner is dan het uiteindelijk resultaat , want de spiraal heeft de neiging om zich wat te "ontplooien".

Het blik wordt mijn reflector en is al voorzien van de nodige gaten.

 

 

Eerste metingen in huis waren nogal verwarrend . Toen heb ik het opgesteld met een radiator die de parabool moest voorstellen ( reflecterend vlak), en toen kwam alles duidelijk .

Het verschuiven van de afstand gaf duidelijk andere waarden maar plausibel.

Toen heb ik de helical opgesteld even ver als hij in de parabool zou hangen en dat was veelbelovend.

Eénmaal in de parabool kreeg ik goeie waarden en na wat aan de helical te friemelen  had ik plots mooie waarden .

Ik had een driehoeksvaantje aangebracht aan het eerste kwart van de winding om deze af te regelen . Dit heeft echt wel impact maar ik moest het vaantje bijna helemaal rond het buisje aanplooien om dit mooi resultaat te krijgen .

Dit zijn de waarden . Een mooie dip op ca 1296 MHz met een reflectiecoëfficient

van - 36 dB ! Dit zijn héél mooie waarden . Ik hoop dat ze waar zijn .

En ja de VNA was eerst genormeerd met open , gesloten en afgesloten toestand.

Ook de lengte van de meetkabel is meegenomen in de normering ( zoals het moet !)

De imp komt héél dicht in de buurt van 50 Ohm met een beetje capacitieve load erbij. Het rode bolletje op de Smith kaart komt dicht bij het middelpunt .

Als ik nu nog mijn LNA vind kan ik beginnen testen .

PS: Blijkbaar is dit  mijn 500ste post!

ADSN [ 41 : De polarisaties bij EME en Deep Space ]

 Voor mezelf om te onthouden (en eventueel voor anderen)

Deeps Space is hoofdzakelijk RHCP (de oude voyagers daarentegen zijn LHCP)

EME is RHCP voor TX en LHCP voor RX.

Info tnx ON7UN

Dus de polarisatie voor  mijn helical voor EME RX moet  dus RHCP zijn omdat de paraboolspiegel deze bij reflectie omdraait en zo LHCP komende van de maan kan ontvangen .

Is maar een weet ,maar kan grote gevolgen hebben !

EME , of toch een beetje

Door de nieuwe technieken en door bevestigingen op internet dat het tegenwoordig ook met "simpele middelen" misschien wel iets te vangen valt met de zwakke echo's die terug van de maan komen heb ik dit weekend mijn oor ( althans dat van mijn pc) te luisteren gelegd .
De volgende minimalistische set-up werd gebruikt :

1. Een 12 elements cushcrafft 2-meter beam horizontaal gepolariseerd  zonder préamp . Deze beam is 30 jaar oud en was een 14 el ( 3-voudige reflector zoals TV-antennes) . Het is een enkelvoudige reflector geworden en de andere elementen werden gebruikt om de missende directoren aan te vullen

2. Een front-end , destijds gebouwd met een UV916 tuner en reeds gebruikt voor andere experimenten ( zie deze blog). De UV916 wordt aangestuurd vanuit de PC via de COM-poort en een programmaatje .
De mosterd is te vinden op bijgevoegde link.
UV916

3. Na de tuner komt er een schakeling met een OFW filter ( TV-middenfrequent) en een downconvertor van 38.9 naar 28.9 zodat ik in de 10m band val.

4. De TS440S als achterzet . Dit geeft als voordeel dat alle modes beschikbaar zijn ( CW - SSB-AM-FM en FSK) en de nodige filters .Dit is één van de reden dat ik deze TRX nog niet heb weggedaan .

5. Een PC met de suite van WSJT ( K1JT) . Hier vind men onder andere de JT65 mode.Natuurlijk ook een geluidskaart.

6. Een chat programma waar men de moonbouncers kunt volgen wat afspraken betreft , anders zoek je een speld in een hooiberg.
Hier is er één   moonbounce chat en hier nog een on4kst.-chat

7. Een rotor om uw antenne te draaien ( channel master). Eleveren is niet nodig voor de eerste proeven ,maar je moet wel de antenne in het azimut naar de maan kunnen draaien natuurlijk.

8. Vooral veel geduld , zekers als je niet weet hoe het programma in elkaar steekt .Er is wel een nederlandstalige handleiding  , maar toch . Leren door te doen is hier ook de boodschap.

En leren moet je wel .
Welke mode er juist gebruikt wordt bij EME was mij nog niet geheel duidelijk . Het blijk JT65B te zijn , althans op 2m ( en hoger ?) .In welke mode wordt er uitgezonden ? Is dit USB , LSB of moet ik toch op de draaggolf afstemmen ( CW-mode). Het bleek USB te zijn .
De eerste poging kreeg ik éénmalig een station te zien met een bestaande call . Dit is niet zo verwonderlijk omdat er een lijst aanwezig is waar JT65 een opzoeking in doet en er de beste " match" uithaalt .
Achteraf gezien zal dit niet juist geweest zijn , want ik ontdekte na een nachtje slapen dat ik verkeerd bezig was .De tuner gebruikt bovenmenging waardoor de normale gebruikte USB mode in LSB terechtkomt op mijn TS440S.
Dit weekend was eigenlijk ideaal om een poging te wagen . Het was EME ARRL contest , dus de grote kanonnen zouden wel aanwezig zijn  en ik heb vrij zicht naar het oosten ( s'avonds ) en naar het westen ( s'morgens) . Met vrij zicht bedoel ik dat de horizon zichtbaar is en dat ik daardoor de antenne niet moet eleveren.Trouwens veel draaien moet ik niet doen en ge zijt toch zoet voor enkele uren .

De eerste dag dus niet veel gevangen . De tweede dag ging het beter , je begint stilaan de soft te doorgronden en de opstelling te kennen . Eén van de nadelen van die bovenmenging is dat ik ook telkens de juiste frequentie moet berekenen . Bij stijgende frequentie op 2m daal ik op de achterzet .
En toen begonnen de signalen binnen te rollen . Té sterk naar mijn goesting . Dit kon niet waar zijn . En het was ook niet waar . Het waren normale aardse verbindingen van enkele honderden km's via tropo denk ik .
Het waren vooral Duitsers en Engelsen en hier en daar een Hollander .Ondertussen had ik nog wat bijgeleerd .
Eén van de parameters geeft de delta T ( tijd) aan tussen het uitgezonden signaal en het ontvangen signaal .Dit kan het programma doen omdat het in strikte en strenge tijdsslots werkt .
Als je een signaal van de maan ontvangt moet dat minimaal 2.5 sec onderweg zijn , dan pas kan je zeker zijn dat het via de maan komt . Als je aardse signalen rechtstreeks ontvangt krijg je een DT van 0.1 sec of zoiets.
Dus de eerste zorg vóór dat je begint is het synchroniseren van je PC klok met een tijdserver ( ik gebruik het KMI) of nog beter met een atoomklok in je shack of een afgeleid signaal  van DCF77 of GPS.

Als je een tijdserver gebruikt , die synchroniseert echter om de 12 uur of zo ,of je moet het manueel doen . Ik heb echter een methode gevonden dat je het automatisme kan terugbrengen naar een zelf in te stellen waarde in je windows-register. Ik sta nu op 4 uur .

Heb ik nu wat " gevangen "?
Wel er is één signaal dat er 3.6 sec heeft over gedaan en die normaal ver weg zit .De klok was toen nog niet gesynchroniseerd ( was zo slim nog niet op dat moment) . Maar het zou kunnen en het signaal was ook zwak .
Ik vond het een fantastische leerschool en wil er in de toekomst nog verder mee doen .
Eerste doel is nu een préamp bouwen van goede kwaliteit en een goede  ruisfaktor .

Hierbij nog een snapshot van het moment van het mogelijkse eerste teruggekaatst maansignaal dat ik ontvangen heb ( met eenvoudige middelen)

U ziet de DT van 3.6s en daarna de lijn  DJ6AG    RX1AS   K048   000  1 0
Dit is RX1AS die antwoordt op DJ6AG en zijn QTH locator meegeeft. Daarna zie je OOO , wat gebruikelijk is bij EME  en een 1 en een 0  . Die 1 wil zeggen dat de soft decision decoding geslaagd is .
Maar wat vooral van belang is in deze context , is dat de uitzending daarboven waar DJ6AG RX1AS aanroept er een DT is van 1 sec ( zou kleiner moeten zijn omdat dit over de aarde komt , maar ik was nog niet gesynchroniseerd met de timeserver).
Als je nu de DT van DJ6AG aftrekt van RX1AS kom je wel aan 2.6 sec wat de normale heen en weer tijd is met de maan .

Dus , ik denk dat ik hier prijs heb.

De witte stipjes onderaan rechts naast de dikke streep is dus de JT65B mode. Elk stipje stelt een andere toon voor .Dit is dus een vet aards signaal van de Duitser .

Nog een uittreksel uit de chat-log.
In de rood-omkaderde regel  de bevestiging van DJ6AG met RX1AS. Daarna zie je zijn call gevolgd door een uitleg wat hij gebruikt . Hier dus een 4WL ( beam van 4 golflengtes , omdat hoofdzakelijk de boomlengte de winst bepaalt !) en 300 , het vermogen dat hij gebruikt .

Wordt vervolgd .....