DSLWP

 

Discovering the Sky at Longest Wavelengths Pathfinder

 

Por PY4ZBZ   em 21-05-2018   rev. 28-08-2018

 

 

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

Calculo do enlace do DSLWP na lua para a terra

Links

 

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:

 

 

 

 

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) :

 

Links:

 

DSLWP Amateur Radio System

DSLWP Radio Info

BG2BHC Wei

 

 

 

73 de Roland.