Recepção do radar GRAVES via reflexão na lua.

 

Veja também : sinal EME do radiotelescópio de Arecibo

 

por PY4ZBZ      em 14-08-2014      rev. 20-11-2020

 

Qual seria a potencia de transmissão desse radar ?

Recepção de 03-10-2014

 

Primeiro teste:

O radar GRAVES (Grand Réseau Adapté à la Veille Spatiale) serve para detectar e determinar orbitas de satélites. Semelhante a ele, só existe um nos EUA e outro na Rússia. Ele transmite uma onda continua em 143,050 MHz com varias dezenas de kW, com 4 feixes simultâneos com 27,5 graus de elevação (de 15 a 40 graus) e 7,5 graus de largura (a faixa cinza), varrendo continuamente 4 setores de 45 graus, num total de 180 graus em azimute, como mostra a figura seguinte:

O transmissor desse radar é situado na França, perto de Dijon, em JN27si , e pode ser visto na figura seguinte:

Em 14-08-2014 fiz a primeira tentativa de captar o sinal do GRAVES refletido na lua !

E como pode ser visto nas figuras seguintes, tentativa bem sucedida !

O sinal recebido era inaudível numa banda de 3 kHz e só pode ser visto por DSP ou analise espectral.

Para receber esse fraquíssimo sinal, é preciso que a lua esteja com elevação entre 20 a 35 graus no local do transmissor (em JN27si) e ao mesmo tempo com elevação positiva qualquer para o meu QTH (em GH70un), o que aconteceu entre 06:00 e 06:45 UTC, como mostra a figura seguinte:

Usei a minha antena Yagi OWA VHF de 4 elementos, com cabo de baixa perda de apenas 5 metros, apontada para a lua, e o FT100D, calibrado de tal forma que uma portadora em 143,050 MHz apareça em 1000 Hz quando demodulada em USB.

Na figura seguinte, o sinal do GRAVES aparece quase 200 Hz abaixo, conforme o Doppler calculado pelo WSJT em -196 Hz. Devido a varredura horizontal do feixe do radar, o sinal refletido pela lua aparece interrompido, em forma de traços. Cada traço corresponde a passagem do feixe de 7,5 graus sobre a lua. A altura da tela corresponde a um tempo de 1 minuto:

23 minutos depois, o Doppler já era de -224 Hz:

Gravei também o áudio para ser analisado depois com o CoolEdit, que permite uma resolução bem maior que o WSJT. A varredura horizontal do radar faz com que o sinal seja recebido pulsado, com uma taxa de repetição de aproximadamente 4,7 segundos. Na figura seguinte, é possível ver o aumento do valor absoluto do Doppler em 14 Hz (de 817 a 803 Hz na figura) durante os 7 minutos da gravação. O sinal em curva é um espúrio externo (gerado pelo monitor Led) captado pela antena, e cuja intensidade varia com a polarização, que mudei manualmente e que não afeta o sinal do radar:

 

Em 18-08-2014 fiz outra escuta e descobri que o monitor Led do meu PC gera um ruído de fundo, além de espúrios, como o da figura anterior !

Nas figuras seguintes (amplitude e espectrograma) isso é bem visível. O ruído gerado pelo monitor aumenta o ruído total em quase 5 dB ! (lado esquerdo):

No espectrograma acima o sinal do GRAVES se destaca bem melhor com o monitor desligado (parte da direita). Como não vejo nada com ele desligado, deixo os programas gravando o sinal, para analise posterior.

Nas figuras seguintes vemos o sinal do GRAVES em dois momentos diferentes do dia 18-08-2014. Nelas, 1000 Hz corresponde a 143,050 MHz :

Observe a elevação da lua no local do transmissor GRAVES, em "Moon/DX", e no meu QTH, em "Moon", e o Doppler em Dop DX.

A figura seguinte é a ampliação no espectrograma de 3 pulsos do sinal refletido pela lua, cada vez que um feixe de 7,5 graus passa sobre ela. Como são 6 feixes varridos em T=4,7 segundos num total de um setor de 45 graus, um feixe de 7,5 graus dura t=0,78 segundos. Esses tempos podem ser conferidos no espectrograma abaixo:

A foto seguinte mostra a antena usada apontada para a lua (4 elementos VHF):

 

Qual seria a potencia de transmissão desse radar ?

 Fiz uma conta simplificada mas que deve estar bem próxima da realidade. Medi por comparação, usando o gerador do analisador Tektronix 2712 mais um atenuador variável 355D da HP, que o sinal recebido na entrada do FT100D era de -148 dBm. Como a minha antena de 4 elementos, com elevação de 50 graus a 4 metros do solo, tem 9,5 dBi de ganho de acordo com o MMANA (9 dBi com a perda do cabo+conector), concluímos que o sinal recebido pela antena é de -148 -9 = -157 dBm. Como a atenuação EME ida-reflexão na lua-volta é de 252,1 dB entre antenas isotrópicas em 144 MHz, deduzimos que a PIRE (potencia isotrópica radiada equivalente) do radar é de -157 dBm + 251 dB= +95 dBm.

95 dBm equivale a 3,16 MW !!! (isso mesmo: Mega Watts). Como a antena de cada um dos quatro setores do radar é do tipo "patch array", constituída de 30 antenas patch com 9 dBi (provavelmente) de ganho cada, o ganho total da antena pode ser de até 9 +10log30 = 23,7 dBi. 

Portanto, a potência de cada um dos quatro transmissores é de no mínimo igual a 95 dBm -23,7 dB = 71,3 dBm ou 13,5 kW (no mínimo).

A foto seguinte é de uma das quatro antenas de transmissão do GRAVES (cada quadrado patch tem aproximadamente 1 metro de lado ou meia onda em 143 MHz):

 

 

Recepção de 03-10-2014 com uma Yagi de apenas 2 elementos !

A lua estava com elevação ótima para o radar (27,92 graus). Receptor calibrado para ter 143,050 MHz em 1000 Hz na escala do SpecJT. Com o Doppler total de 189 Hz, o sinal do radar aparece em 1189 Hz:

 

Links:

http://dk5ec.de/Graves-Echo-english.pdf

http://fas.org/spp/military/program/track/graves.pdf

Veja também : sinal EME do radiotelescópio de Arecibo

 

73 de Roland.