Doppler-skift

Radiosignaler hjelper oss med å se endringer i ionosfæren. Mange tidsstandardstasjoner har presise bærefrekvenser. Når den virtuelle høyden på ionosfæren stiger og faller, blir frekvensen av HF-signaler påvirket av doppler skift. Med en presis lokaloscillator, som en GPSDO, kan du måle bevegelsen til refleksjonspunktet.

Målinger

Det er to måter å samle inn data fra lokasjonen din. Du kan ta opp en .CSV-fil for langsiktig datainnsamling, eller ta opp lyd for korte kampanjer (som Eclipse Festival). 

Du vil trenge:

• En radio og antenne som kan motta signaler fra tidsstandardstasjoner
• En datamaskin
• Et lydkort grensesnitt, som dette, for å koble datamaskinen til radioen
• Et GPS-disciplined oscillator (GPSDO), som dette

Det er mulig å samle inn data uten GPSDO, men målingene dine blir mye bedre med en. Metoden for å koble GPSDO til radioen din vil avhenge av hvilken type radio du har.

Velg en tidstandardstasjon

Du vil ta opp en stasjon som kan høres fra stasjonen din. Eksemplene nedenfor bruker 10 MHz. Tidsstandardstasjoner: here.

Africa :
Det er ingen HF-tidstasjoner i denne regionen. Bruk RWM eller LOL, PPE. 

Asia :
* BPM, China, Shaanxi, Pucheng (sentrale Kina)
2.50 MHz, 5.0 MHz, 10 MHz, 15 MHz (Kraft ukjent)

* HLA, South Korea, Daejeon
5.0 MHz (2 kW)

Europe :
* RWM, Russia, Moscow, Taldom (øst for Europa)
4.996 MHz (10kW), 9.996 MHz (10kW), 14.996 MHz (10kW)

North-America :
* WWV, United States, Colorado, Fort Collins (sentrale USA)
2.50 MHz (2.5 kW), 5.0 MHz (10 kW), 10.0 MHz (10 kW), 15.0 MHz (10 kW), 20 MHz (2,5kW), 25 MHz (2,5kW)

* CHU, Canada, Ontario, Ottawa (sørøst Canada )
3.33 MHz (3 kW), 7.85 MHz (10 kW), 14.67 MHz (3kW)

Oceania :
Det er ingen HF-tidstasjoner i denne regionen.
Bruk WWVH i Hawaii eller BPM i Kina

Pacific Ocean
* WWVH, United States, Hawaii, Kekaha (Pacific)
2.50 MHz (5 kW), 5.0 MHz (10 kW), 10.0 MHz (10 kW), 15.0 MHz (10 kW)

South America
* LOL, Argentina, Buenos Aires
10 MHz (2 kW)

* PPE, Brazil, Rio de Janeiro, Rio de Janeiro
10.0 MHz (1 kW)

* YVTO, Venezuela, Caracas
5.0 MHz (1 kW)

For å velge den beste stasjonen:

1) Bruk nærmeste sender på kontinentet
2) bruk frekvensen med mest effekt (i kW) hvis du kan
3) Vurder følgende:

For kontinentale og nasjonale avstander:
- Om natten: 3MHz til 9 MHz.
- På dagtid: 5 MHz til 16 MHz.

På regionale avstander:
- Om natten: 0.3 MHz til 5 MHz band i Europa, 2 MHz til 6 MHz band i tropene,
- På dagtid: 0.3 MHz til 8 MHz band i Europa, 4 MHz til 12 MHz band i tropene.

Tilnærming #1: Samle .CSV med fldigi

• Last ned fldigi, installer den, bekreft at den fungerer som den skal. Finn "Frequency Analysis" -modulen i rullegardinmenyen "Op Mode". 
• Still inn radioen din (i AM-modus) til en tidstasjon som du enkelt kan måle.
• Sett mottakermodus til USB (øvre sidebånd) og sett til en frekvens på 1 kHz under bæresignalet. For 10 MHz, sett til 9.999 MHz (9999.000 kHz - se bilde) og lytt etter 1000 Hz-tonen.
• I fldigi, sørg for at den innstilte frekvensen i øvre venstre hjørne er den samme som radiofrekvensen. For å endre det, klikk på den øverste halvdelen av et siffer for å øke det eller den nederste halvdelen for å redusere det.
• Se etter 1000 Hz-linjen på fossen. Klikk på markøren der eller bruk offsetfrekvensboksen nederst på fldigi-skjermen. Du må sette nummeret i boksen nederst på skjermen til nøyaktig 1000. (Hvis fldigi ikke tar denne inngangen riktig, kan du prøve å starte opptaket og deretter sette til 1000.)
• I fldigi, klikk "Frequency Analysis" -modulen i rullegardinmenyen "Op Mode".
• Se etter "writing CSV file" (skriv CSV-fil) på bunnlinjen til fldigi, til venstre. Hvis du har et rent signal og bare ser ett bæresignal, bør du se en fin tomt på slutten av dagen. Hvis du ser flere operatørsignaler, må du kanskje ta opp lyd i stedet.
• La nå programmet være i fred. Mens du samler inn data, la radioen være i fred og sørg for at datamaskinen ikke er slått av med en automatisk oppdatering.
• Når du er ferdig med innspillingen, lukker du programmet. Filen "analysis.csv" må være i katalogen / fldigi / temp /. Alternativt kan de være under "/fldigi.files/analysis". I MacOS er de i den skjulte katalogen ~ / .fldigi / analyse - for å finne dem, må du skjule filene ved hjelp av CMD + SHIFT +. i Finder. På slutten av datainnsamlingsperioden, bør du ha en analyse - *. CSV-filer for hver dag med dataopptak. Gi disse filene nytt navn ved å legge til navnet ditt eller kallesignalet: for eksempel, Analysis_200620 - W8EDU.csv. Ikke rediger innholdet i filene.

Tilnærming #2: Samle lyddata med Audacity

Merk: Denne tilnærmingen er for kortvarig datainnsamling, for eksempel formørkelse festivaler. For langsiktig datainnsamling, se Tilnærming 1# ovenfor.

3) Sett opp Audacity metadata. 

Last ned dette XML template and make a note of the directory it downloads to: EclipseTags.xml

Under Edit>Metadata, klikk "Load" og velg filen, og rediger den etter behov. (Du kan også legge til metadata manuelt ved å bruke listen nedenfor.)

 

 

In Audacity, klikk på Edit > Metadata og fyll ut følgende metadatafelt:

• Under Artist Name, set kallesignalet ditt. (Hvis du er kortbølge-lytter, legg navnet ditt eller SWL kallesignal.)
• Under Album Title, set begivenhet - e.g., "June 2021 Eclipse."
• Under Year, 2020.
• Under Genre, sett modell av radioen din.

Add følgende metadatafelten: 

• Email Address (e-posten din)
• Rig (radioen)
• Antenna
• Sound Card
• Frequency
• AGC (on or off)
• Latitude (Bruk desimaler, ikke minutter og sekunder!)
• Longitude 
• Elevation (m)
• Time zone (e.g. UTC-05:00)
• Grid Square
• Country (Landet din)

VIKTIG: Hvis du har flere radioer under ett kallesignal, kan du legge til bindestrek og nummer. For eksempel, hvis stasjon W8EDU kjører datainnsamling samtidig på en Flex-radio og en Icom-radio, bør de merke den ene som W8EDU-1 og den andre som W8EDU-2, inkludert en kommentar i metadataene for hver stasjon som forklarer at operatøren kjørte flere stasjoner, og sørg for at metadataene er riktige og fullstendige. Dette vil gjøre det mye lettere å sortere gjennom dataene fra eksperimentet i løpet av analysen.

Klikk "Save" og lagre XML filen, og trykk klikk "Set Default." 

Merker boxen "Don't show this when exporting audio," og trykk klikk "OK." 

 

 

4) Angi preferanser.

Klikk (Edit > Preferences > Recording). Fjern merket "Play other tracks while recording" og merket "Record on a new track" og "Detect dropouts." 

Under "Name newly recorded tracks," skriv inn kallesignalet ditt, deretter et enkelt understrek, og deretter bokstaven som tilsvarer tidssonen din i denne listen: [https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_military_time_zones]

For eksempel er stasjonen W8EDU i Eastern Standard Time (UTC - 05:00), som tilsvarer bokstaven R, så det riktige tilpassede spornavnet er "W8EDU_R_". (Hvis du er i en brøkstidssone, bruk bokstaven J.)

 

Legg til den lokale oscillatorfrekvensen til radioen. For eksempel, hvis W8EDU er satt til 9,999 MHz for å lytte etter 10 MHz WWV, bør det egendefinerte spornavnet være "W8EDU_R_9999kHz_". Hvis W8EDU er satt til 9,995 MHz for å observere RWM ved 9,996 MHz, skal det tilpassede spornavnet ("Custom Track Name") stå "W8EDU_R_9995kHz_". Denne instruksjonen er lagt til Eclipse Festival i juni 2021, og vises for øyeblikket ikke på skjermbildene nedenfor.

 

Merket boxen "System Date" og "System Time". Når du er ferdig, skal vinduet se slik ut:

 

Under "Quality," sett "Default Sample Format" til 16 bits. Sett "Default Sample Rate" til 8000 Hz.  

 

Gå til "Devices" i Preferences menyen øg sørg for at du spiller inn fra radioen din, ikke til datamaskinens mikrofon eller annen kilde. 

 

Når du er ferdig, klikker OK.

 

5) Angi opptaksinnstillinger og test.

Sett optaket til Mono (1 kanal) på nedtrekksmenyen midt på øverste vertkøylinje.

 

Forsikre deg om at prosjektfrekvensen er satt til 8000 Hz fra rullegardinmenyen nederst til venstre på skjermen.

 

Sett inn lydinngangen til lydkortet som er koblet til radioen. Enhetsnavnene vil variere. Du må kanskje eksperimentere for å forsikre deg om at kilden du refererer til er riktig.

 

Trykk på Record knappen ⬤; vil du se det første sporet starte opptaket, med riktig spornavn og tidsstempel. Hvis spornavnet er feil, kan du prøve å starte datamaskinen på nytt og spille inn på nytt.

Trykk på stop ⏹️, og trykk på record ⬤ igjen. Denne gangen skal du se et annet spor vises. Navnet på hvert spor tilsvarer starttiden.

 

Se "Diskplass igjen for opptak" nederst på skjermen og sørg for at du har nok plass. Du må stoppe og starte data annenhver dag i løpet av eksperimentet. Anslaget er kanskje ikke helt nøyaktig. Sjekk Audacitys dokumentasjon om opptakslengde her. 

 

6) Lagre prosjektet.

Stop ⏹️ opptaket før du fortsetter.

Lagre prosjektet (File > Save). Dette vil la datamaskinen huske innstillingene dine. Det kan hende du ser et vindu som spør om du vil lagre prosjektet, selv om det ikke er noe opptak i det: klikk OK.

 

7) Bekreft filer.

Lag en mappe for å lagre filene i henhold til følgende konvensjon: "<Callsign> _Eclipse_Dec2020". For eksempel: W8EDU_Eclipse_Dec2020. (Hvis du kjører datainnsamling på flere radioer samtidig, bruk bindestrekningsidentifikatoren beskrevet i trinn 3.)

 

Klikk på File > Export > Export Multiple. Velg mappen. Under "Name Files", merket "Using Label/Track Name".

 

Klikk på "Export." Du vil se en dialogboks som bekrefter at hvert spor er lagret i sin egen WAV-fil. (Merk: Hvis filene dine er for store til å eksporteres, kan du se FAQ nedenfor.) . 

Når dette er gjort, kan du slette testsporene dine ved å klikke på X øverst til venstre i sporet.

 

Når du åpner katalogen, bør du se artistdataene og albummetadataene. Bekreft at filnavnene dine er i riktig format: "W8EDU_R_9999kHz_2020-10-23_22-36-18.wav", for eksempel. 

 

Du bør registrere dataene dine på en stasjon som har minst 10 GB ledig plass. Hvis du bruker Windows, naviger til datakatalogen og aktiver komprimering: Properties -> General -> Advanced  -> Compress (Egenskaper -> Generelt -> Avansert -> Komprimer) innhold for å spare diskplass. (Se skjermbildet nedenfor).

 

 

8) Valgfritt: Kalibrer lydutgang

Vi er interessert i å samle amplitude data der det er mulig; du kan lese mer om det her. Hvis radioen har en automatisk forsterkningskontrollkrets (AGC) som kan deaktiveres, og en egen RF-forsterkningskontroll, kan du også samle amplitudedata. Det er ikke nok å bare slå av AGC; du må sette RF-forsterkningen til et passende nivå. Ellers vil lydnivået være nesten et konstant nivå uavhengig av signalstyrken, og dataene kan bli kompromittert. Når AGC er slått AV, må mottakerens RF-forsterkningskontroll stilles inn slik at lydnivået produserer målbare amplituder som aldri går i full skala, kutt eller begrenser. Dette vil kreve foreløpig testing for å sikre at maksimal signalstyrke ikke overstiger lydkortinngangen. Hvis radioen din ikke oppfyller disse kravene, kan du hoppe til trinn 9 nedenfor.

 

Her er metoden for å sette opp radioen:

• Med AGC aktivert, sett opp radioen til å produsere 1000 Hz-tonen i USB-modus ved å sette radioen 1 kHz under bærerfrekvensen (f.eks. 9999 MHz for en 10 MHz bærer).
• Still inn mottakerens volumkontroll for et behagelig lyttenivå ved hjelp av radioens normale høyttaler eller hodetelefoner. Det skal være høyt nok til å være over mottakerstøy uten signal, men ikke så mye at det forårsaker forvrengning.
• Still inn opptaksnivået i Audacity for å få omtrent 1/4 - 1/2 fullskala opptaksnivå, eller på nivået som etterlater omtrent 6 dB til 10 dB under full skala.
• Slå av AGC.
• Bruk RF-forsterkningskontrollen til å stille lydutgangen til samme nivå som når AGC er slått på.
• Lag et dagslangt opptak og undersøk posten. Hvis nivåene når full skala når som helst under opptak, må du redusere RF-forsterkningskontrollen og prøve på nytt. Du trenger nok RF-forsterkning for å få målbare signalnivåer selv under den svakeste delen av dagen, men ikke så mye at amplituden til den sterkeste delen av dagen er mettet i full skala.
• Når RF-forsterkningen er satt, må den ikke endres mens du registrerer formørkelsesdata.
• Når du sender inn dataene, laster du opp et dokument som sier at du har utført denne prosedyren.

9) Alt klart!

Du er klar! Hvis du når som helst trenger å starte datainnsamlingen igjen, trykker du på stoppopptaksknappen og gjentar trinn 7 ovenfor.

Når du er klar, bør oppsettet ditt se slik ut:

Analyzer dataene dine

Du kan plotte dataene dine over tid for å se geofysiske trender. Hvis du mottar et klart signal, bør soloppgangen vises dydelig i frekvensdatene dine.

Du vil se variasjon fra dag til dag. Hvis du plotter data over lang tid, vil du se morgenskiftet endres med lengden på dagen.

En god måte å kontrollere troverdigheten til dataene dine: Be nære venner om å ta data på de samme frekvensene. Dette vil bidra til å skille lokal støy i miljøet ditt fra geofysiske signaler. I plottet nedenfor er alle stasjonene innen 5 km fra hverandre, og de tre stasjonene på toppen har alle GPSDO-er. (Bildekreditt: Wim PA0SLT)

Du vil også se mye regional variasjon. Her er en oversikt over data tatt under den opprinnelige WWV Centennial Festival of Frequency Measurement. Du kan lese om analysen av dataene her.

Ofte stilte spørsmål (FAQ)