Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.

[OH7HJ]

Here is an aerial comparison trial between 5 different 50 MHz aerials on the OIRT1 TV channel. At left strip is the 4-element almost omnidirectional horizontal dipole array I use for St. Petersburg TV carrier dopplers. At right are four other aerials switched after each other listening to the same St Petersburg freq with exactly similar ham 6 m band receivers.

As usual, audio flows from the two receivers thru PC sound card for Spectrum Lab software stereo strips. Attached is also an original screenshot with station setup explained. The 4-element dipole array was at abt 14 m height and the aerials compared at abt 7 m height above ground.

One can instantly see, aerial makes a difference. Only location is as important as the aerial itself for reception quality. Multi element high gain aerials pick weak signals up from among background noise. The blurred spectrum strip sections of HF loop and omnidirectinal vertical demonstrate that low gain aerials are vulnerable both to natural ‘static’ atmospheric background noise and to neighbourhood urban electric interference.

• Juha -

Aerial links:

Dimensions of the 4-element 50 MHz yagi used in the aerial comparison: Ennakkoharjoittelu 10.8.2008 10:00 - 12:00

‘Skeleton quad’ for 144 MHz band: guns.connect.fi/innoplaza/juttu/ … index.html

[OH7HJ]

Measuring frequencies of distant TV transmitter carriers with a ham receiver connected to Spectrum Lab software through computer sound input. Receiver used in this measurement was a remote controlled FT817, mode CW/USB with 500 Hz filter. Aerial was a 6-el horizontal yagi type PA50-6-6 pointing east.

Measured TV transmitter (Tx) frequencies:

• Arkhangelsk TV, LP04GN, freq 49739.583 kHz.
• Unknown EDS, maybe Moscow 49747.481 kHz
• St. Petersburg TV, KO59DX, freq 49749.976 kHz, reference freq.
• Segezha Nadvoitsy TV, KP73CW, 49757.822 kHz
• Nyandoma TV, LP01CQ, 49760.401 kHz.

St Petersburg carrier known frequency of 49749.976 kHz measured by Jürgen was used as a reference for the other unknown frequencies measurement. These OIRT 1 TV carriers usually have +/- 50Hz weak side bands except Arkhangelsk TV which has +/- 40 Hz side bands. Strong aircraft dopplers are visible not only on carriers but also on side bands. Screenshots below illustrate phases of calibration measures.

Links:

Jürgen’s list of OIRT TV carriers - dx.3sdesign.de/Band1-Offsets.htm
6-el 50 MHz yagi PA50-6-6 - antennas-amplifiers.com/6m-H … l-PA50-6-6

• Juha -
  
  
  
  
  
  
  

[OH7HJ]

Today we had a wide thunderstorm front. Here is a pic of curious dopplers of airliners that did fly around the it. First at strip right are usual familiar close bypass dopplers. At center strip the planes are starting to dodge thunderstorm front plotting curved dopplers.

Then, what is that noise that makes those horizontal lines on strips? They are the cracking sounds of radio interference caused by lightning discharges of the rising thunderstorm. The last strip at left has a lot of lightning crack noise of the thunderstorm in its full strength.

Copied with a FT817 receiver on St. Petersburg TV freq. Aerial is a simple horizontal dipole.

[OH7HJ]

Ilkka OH5IY sai lentsikkadopplerisuuntiman (Aircraft Scatter Direction Finding, ASDF) omalta asemaltaan Kymenlaaksosta meille tähän saakka tuntemattomaan kantoaaltoon, joka on taajuudeltaan noin 12 Hz Sekeen kantoaallon alapuolella. Aikaisemmin olin suuntinut tämän ilmeisen pienitehoisen aseman ASDF-menetelmällä omalta asemaltani täältä P-K suunnalta.

Koska Ilkalta katsoen lähetin oli idässä, ja minulta katsoen etelässä, niin molemmista yhdessä saimme varsin hyvän ristisuuntiman. Tämä ASDF-ristisuuntima paikansi tuntemattoman TV-lähettimen sijainnin Ruskealaan. Ilkan lentsikkadopplersuuntimakuvat ovat alla liitteenä. Oma suuntimaraporttini kuvineen on alkaen tästä viestistä: Talkoot kerholla 24.9. . Tiettävästi radioharrastajat eivät ole aikaisemmin suuntineet lähetysasemia ASDF-menetelmällä. Jollei parempaa tietoa aiheesta löydy, niin oletettavasti Ruskeala on ensimmäinen tunnistamattoman taajuuden sijainnin paikannus ASDF-ristisuuntiman avulla.

Toinen Ilkan todennäköisesti paikantama TV-lähetin on Suojärvi. Tältä lähettimeltä en ole tuntemattomasta syystä saanut dopplereita, joten sen paikannus on vain yhden suuntiman varassa. Myös sen dopplereista liitekuva. Liitteenä on myös Ilkan kokoama kartta lähimmistä R1-kanavan TV-lähettimistä. Näitä voi käyttää niin lentsikoiden, kuin korkean taivaan sähköisten luonnonilmiöiden, kuten Es, EDS, aurora ym. radioheijastusten havainnointiin.

T: - Juha -

[OH7HJ]

Esimerkkejä TV-kantoaaltojen revontuli- eli auroraheijastuksesta sekä voimakkuusvaihteluista Es-kelissä.

[OH7HJ]

Moskovan Ostankinon TV-lähettimen taajuudella 49.747.411 kHz näkyy jänniä ‘dopplerkoukkuja’. Ne ovat aivan liian hitaita ja liian voimakkaita ollakseen lentsikoiden dopplereita. Muotokaan ei viittaa mihinkään lineaariseen liikkeeseen. Ylös tai alas leimahtaen syttyvä yläsalamoiden sähkönpurkaus ukkospilven päällä syntyvän Es:n yhteydessä voisi tuottaa tällaisia verrattain hitaita ja muuttuvia nopeuksia. Saattaisivat olla Es:n tai EDS:ien tai muun heijastavan ionosfääri-ilmiön liikkeiden dopplereita?

Lähinnä samantapaisia olen nähnyt joskus HF- ja MF- feidingien yhteydessä Perseuksen nauhalle piirtyvistä hitaina dopplerimutkina. Silloin arvailtiin, että ovat monitie-etenemiseen liittyviä ionosfäärin liikkeitä, jotka kuuluvat vastaanottimessa dopplersiirtymän aiheuttamana jaksottaisena feidinginä.

Nämä dopplersaparot syntyisivät siis ehkä ionosfääriheijastuksen liikkeiden aiheuttaessa kyseisen dopplersiirtymän. Synty olisi samantapainen, kuin lentsikan Rx-Tx-peruslinjan ohituksen jaksottainen dopplerfeidinki, mutta luonnollisen lähteen aiheuttama. Kun suoran ja dopplersiirtymän myötä heijastuneen sinkun taajuuserotus on pieni, syntyy niiden interferenssinä radionkuuntelijoille tuttu jaksottainen voimakkuusvaihtelu, ‘fading’.

Linkit:

Yläsalamapurkauksen synnyttämä ukkos-Es-keli, viewtopic.php?f=21&t=295&start=110#p1895
Es-kelin merkkejä 6 m hamssitutkassa, Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.

Es-keli nosti lentsikkadopplereita näkyviin? Osa 1, viewtopic.php?f=21&t=295&start=110#p1896
Es-keli nosti lentsikkadopplereita näkyviin? Osa 2, viewtopic.php?f=21&t=295&p=1897#p1897

‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 2, viewtopic.php?f=21&t=295&p=1900#p1900
‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 3: viewtopic.php?f=21&t=295&p=1903#p1901
‘Dopplerkoukkuja’ ‏Arkangelin TV:n jaksolla - Osa 4: viewtopic.php?f=21&t=295&p=1903#p1903

T: - Juha -

[kai-OH7EML]

Ymmärsinkö oikein: Olet siis napannut tuon ukkospilven ylitse tunneloituneen signaalin? SIlloin kesän kelipiikissä arvelin Saksan tienoilla ukkospilven johtaneen radiosignaalin tuolta Slovenia-Italia-Belgia suunnista mahdolisesti pilven ylitse Suomeen. Minulla tuo oli pelkkää mutu-tunnelmaa. Sain muuten yhden qsl-kortinkin todisteeksi. Kelin suunta muuttui silloin erittäin nopeasti idästä länteen päin. 73’s de Kai Rääkkylä

[OH7HJ]

Ymmärsinkö oikein: Olet siis napannut tuon ukkospilven ylitse tunneloituneen signaalin? SIlloin kesän kelipiikissä arvelin Saksan tienoilla ukkospilven johtaneen radiosignaalin tuolta Slovenia-Italia-Belgia suunnista mahdolisesti pilven ylitse Suomeen. Minulla tuo oli pelkkää mutu-tunnelmaa. Sain muuten yhden qsl-kortinkin todisteeksi. Kelin suunta muuttui silloin erittäin nopeasti idästä länteen päin. 73’s de Kai Rääkkylä

[b]Tnx kysymyksestä, Kai!

Kyllä, ukkos-Es-sinkut aiheuttaa nimenomaan korkealla ukkospilven päällä oleva paikallinen Es, jonka tähän ionosfäärikerrokseen saakka yltävä ukkossolun yläsalamapurkauksen suurjännitteinen sähkövirta synnyttää. Meille näkyvä osa ukkospilveä itsessään on niin matala, ettei sen yläreunakaan voisi skipata radioheijastuksia niin kauas, kuin mitä korkealla pilven yläpuolella E-kerroksessa tapahtuu. [/b]

Ukkospilven sekä pintasalamat eli maasalamat, että ionosfääriin yltävät yläsalamat synnyttää yhteinen ukkossähkövirta. Se purkautuu ukkossolun kautta maanpinnan ja ionosfäärin välisten suurjännitteisten varausten välillä saman korkean pystyilmavirtauksen kuljettamana, joka aiheuttaa ukkospilven sääilmiönä.

Pinta- ja yläsalamapurkauksista siis vain tämä korkea, ionosfääriin purkautuva yläsalamavirta synnyttää radioaaltojen pitkiä ionosfääriskippejä aiheuttavan paikallisen Es-kelin. Sekä sen lyhytkestoisia vastineita, sähkönpurkausskattereita (EDS).

Ionosfäärikerrokset:

wiki.robotz.com/images/9/91/Iono … ection.gif
wiki.robotz.com/images/6/65/Iono … iagram.gif
astrosurf.com/luxorion/Radio … layers.jpg

arrl.org/files/file/Technolo … 119962.pdf
en.wikipedia.org/wiki/Ionosphere
en.wikipedia.org/wiki/Radio_propagation

Yläsalamat ja ionosfäärisalamat:

voices.nationalgeographic.com/20 … -of-space/
heliotown.com/Radio_Sprites_Ashcraft.html
en.wikipedia.org/wiki/Upper-atm … lightning
en.wikipedia.org/wiki/Sprite(lightning

T: - Juha -

[OH7HJ]

Kuvissa tilanne eilen, kun Laatokan eteläpuolella, eli lähellä vastaanottimen (Rx) ja Moskovan TV-lähettimen (Tx) peruslinjan puoliväliä oli leveä ukkosrintama. Tämän ukkosrintaman aikana piirtyi spektrinauhalle useita lyhyitä, mutta selviä lentsikkadopplereita, jotka ovat muodoltaan tavanomaisia Rx-Tx-peruslinjan poikittaisia ohitusdopplereita (transverse baseline crossing dopplers).

Tavallisesti tällä välillä ei näy AS-dopplereita, koska Moskovan TV-lähetin on kauempana kuin kahden radiohorisontin päässä lentokorkeuksille laskettuna. Rx-Tx-peruslinjan puolivälin seudulla kulkee varsin vilkas itä-länsisuuntainen lentoreitti.

Mahdollisesti tämän reitin lentoja ukkos-Es-keli nosti näkyviin dopplereina, jotka muutoin eivät kanna tältä lentoreitiltä radiohorisontin takaa n. 440 km päästä vastaanottimesta. Vastaanotinantennina oli 6-elementtinen 50 MHz vaakajagi Moskovan suuntaan, ja vastaanottimena R820T-radiotikku HDSDR-softan kanssa piirtämässä EDS-‘helminauhana’ näkyvää TV-kantoaaltoa Spectrum Lab:in nauhalle.

In English: Yesterday during wide thunderstorm front south of Ladoga between Rx and Moscow Tx, short but clear AS dopplers started to appear on Moscow TV freq. Below pics of dopplers and thunderstorm front yesterday.

Linkit:

Kummallisia ‘dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla, viewtopic.php?f=21&t=295&start=100#p1893
Yläsalamapurkauksen synnyttämä ukkos-Es-keli, viewtopic.php?f=21&t=295&start=110#p1895
Es-kelin merkkejä 6 m hamssitutkassa, Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.
Es-keli nosti lentsikkadopplereita näkyviin? Osa 2, viewtopic.php?f=21&t=295&p=1897#p1897

T: - Juha -

[OH7HJ]

Vertailukuvat tänään, kun ukkosrintama Es-keleineen vastaanottimen ja Moskovan TV-lähettimen väliltä on väistynyt. Samalla ovat hävinneet myös lentokonedopplerit.

Nauhoilla näkyy enää tavanomaisia luonnollisten ionosfäärin ja yläilmakehän sähkönpurkausten (Electric Discharge Scatter, EDS) helminauhoja, satunnaisine isompien yläilmojen sähkönpurkausten dopplersaparoineen.

In English: Thunderstorm that was south of Ladoga between Rx and Moscow Tx has ceased. Also AS dopplers are now away. They might have been caused by the thunderstorm front Es that was close to midway of Rx-Tx baseline? Only ‘doppler hooks’ caused by natural EDS propagation appear.

Linkit:

Es-keli nosti lentsikkadopplereita näkyviin? Osa 1, viewtopic.php?f=21&t=295&start=110#p1896
Kummallisia ‘dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla, viewtopic.php?f=21&t=295&start=100#p1893
Yläsalamapurkauksen synnyttämä ukkos-Es-keli, viewtopic.php?f=21&t=295&start=110#p1895
Es-kelin merkkejä 6 m hamssitutkassa, Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.

T: - Juha -

[OH7HJ]

Cherepovets TV is about 600 km away. On its carrier AS doppler crossings do propagate for a rather long distance of 430 km and even beyond. This is a little farther than radio horizon or line of sight is supposed to carry for airliners on high flight levels. Its carrier is sharp with multiple strong 50 Hz side bands that repeat aircraft scatter (AS) dopplers. That makes it very easy on Cherepovets frequency to identify and confirm AS dopplers by their twins on carrier side bands.

The Cherepovets AS doppler screenshot sequence shows first a typical strong and long doppler plotting from an aircraft crossing Rx-Tx baseline on route at Lake Ladoga east coast. Next two pics are of aircraft crossing 430 to 440 km away. These close to the range limit with dopplers and their siden band twins are barely visible.

An aircraft 459 km away with no more visible doppler crossing is shown on next image. So about 440 km appears to be the range limit for the Rx arrangement now used for Cherepovets TV. Left Spectrum Lab strip plots St. Petersburg TV and right strip Cherepovets TV.

Experimental multi-static radar online display: maanpuolustus.net/pages/tutka/

• Juha -
  
  
  
  
  
  

[OH7HJ]

Pics of receiving aerials, of a flight exceeding range and of Rx-Tx baseline on map.

Aerial for Cherepovets reception is a 2 x 6 -element yagi 23 m above ground.

Last image shows Rx and Cherepovets Tx locations with baseline distance and direction on map.

Link to Maidenhead locator distance calculator: no.nonsense.ee/qth/map.html

• Juha -
  
  
  
  
  

[OH7HJ]

Myös tänään näkyy Moskovan TV:n taajuudella erikoisia dopplerikiekuroita, ilmeisesti jonkin taivaanilmiön liikkeiden aiheuttamina. Oheisissa HDSDR-otoksissa ne näkyvät suurennettuina alhaalla oikealla pienessä spektri-ikkunassa. Spectrum Lab -otokselle niitä on tallentunut useiden tuntien ajalle.

Saparoissa ei näy merkkejä nopeista lineaarisita dopplereista, joten ne eivät ole meteoriheijastuksia, eivätkä lentsikkadopplereita. Kestoltaan ne vaihtelevat muutamista sekunneista pariinkymmeneen sekunttiin. Osassa niistä näkyy kapeahko hajaspektri, mikä viittää yläsalamoiden tapaisiin luonnollisiin ionisoiviin yläilmakehän sähkönpurkauksiin, jotka mahdollisesti liikkuvat joko ylätuulten mukana, tai sähkönpurkauksen synnyn ja sammumisen vaikutuksesta korkeussuunnassa.

Kiemurat ovat selvästi TV-kantoaallon taivasheijastuksia, koska ne näkyvät telkkarilähetteen tyypillisten 50 Hz sivunauhojen mukana monistuneina. Edellisiin otoksiin on erona, ettei nyt Rx-Tx-peruslinjan tuntumassa ole ukkosrintamia. Aikaisemmat ‘dopplerkoukkukuvat’ ovat täällä: Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.

T: - Juha -

[OH7HJ]

Dopplerkiekuroita piirtyy edelleen nauhalle Moskovan TV-kantoaaltotaajuudella sivunauhasisaruksineen. Tässä muutamia yksityiskohtaisemmiksi HDSDR-otoksista koottuja ja suurennettuja ‘dopplerkoukkuja’ vastaavan Spectrum Lab -nauhan vieressä. Otoksista näkyy, että heijastukset jakaantuvat kahtia korkeamman ja matalamman taajuuden suuntaan. Lisäksi spektri paikoin hajoaa jopa useiksi ositain toisiinsa sulautuneiksi haaroiksi, eli ‘hajaspektriksi’. Jos jakaantumisen aiheuttaa dopplerilmiö, se merkitsee, että heijastuslähteet liikkuvat kahteen suuntaan. Miten tämä on mahdollista?

Lentsikkaheijastuksiksi dopplersiirtymä on liian pieni, ja meteoriheijastuksiksi aivan liian pieni. Ilmiö on sitäpaitsi kantamasta päätellen paljon lentopintoja korkeammalla, eikä sitäpaitsi oikein tunnu järkevältä olettaa useiden lentokoneiden hajoilevan näin taajaan ilmassa eri suuntiin kaartaviin osiin. Näin suuri meteoritiheyskin peittäisi meidät taivaalta satavaan tähdenlentohiekkaan. Ja esiintymistiheyskin pysyy varsin vakaana, mikä ei viittaa yhteyteen ajoittaisten meteorisateiden kanssa. Kahtiajakautuvan dopplerheijastuksen aiheuttanee siis jokin muu radioaaltoja heijastava ilmiö, joka jakautuu kahteen tai useampaan eri suuntaan joko vaaka- tai pystysuunnassa, jotka puolestaan aiheuttavat liitekuvien TV-lähetteeseen eri suuntiin hajoavan dopplersiirtymän.

Yksi mahdollinen esiintymiskorkeudeltaan sopiva ehdokas kahtiajakautuvan ‘dopplerkoukun’ synnyttäjäksi on syttyessään kahteen suuntaan leimahtava sähkönpurkaus (Electric Discharge Scatter, EDS). Näitä on tunnettu vasta melko vähän aikaa, vain pari vuosikymmentä, joten niiden tutkimus ei vielä ole päässyt kunnolla liikkeelle. Niistä otetuista kuvista näkyy, että esimerkiksi keijusalama i[/i] näyttää leimahtavan pystysuunnassa yhtenä tai useina tiimalasin muotoisina sähkönpurkaushaaroina eli ‘striimereinä’ i[/i].

Tällainen sähkönpurkauksen muoto syntyy tyypillisesti kahteen syttyessään kahteen tai jopa useampaan suuntaan laajenevasta purkauksesta, tässä tapauksessa lähinnä pystysuunnassa. Yläilmakehän salamoiden jakautuvan sähkönpurkauksen laajenemisnopeudet yläilmakehän matalassa paineessa näyttäisi sopivan ‘dopplerkoukkujen’ kaksi- tai monisuuntaiseen nopeusjakaumaan. Kahtia tai jopa hajaspektriksi jakautuvat radiolähetteiden dopplerheijastukset voivat siis kuvata yläilmakehän luonnollisten sähkönpurkausten syttymis- ja laajenemisnopeutta niiden sammumiseen saakka muutaman sekunnin kuluttua. Myös muut yläsalamatyypit syttyvät ja laajenevat pystysuunnassa. Purkauksen kestoaika näyttää yleensä olevan sen pidempi, minkä korkeammalla yläsalama purkautuu.

Linkit

Videohidastuksesta näkyy, miten keijusalaman purkaushaarat laajenevat kartiomaisesti ylös ja alas: youtube.com/watch?v=0uo4nZtxMow
Kuvitettu artikkeli keijusalamista: voices.nationalgeographic.com/20 … -of-space/
Ristiluuppi radiosuuntimiseen - 6m 4+4-el Crossed RDF Loop: viewtopic.php?f=21&t=295&p=2598#p2598

Upper-atmospheric lightning: en.wikipedia.org/wiki/Upper-atm … _lightning
Keijusalama: fi.wikipedia.org/wiki/Keijusalama

‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 1: oh7ab.fi/foorumi/viewtopic.p … =100#p1893
‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 2: oh7ab.fi/foorumi/viewtopic.p … 1901#p1900
‘Dopplerkoukkuja’ ‏Arkangelin TV:n jaksolla - Osa 4: oh7ab.fi/foorumi/viewtopic.p … 1903#p1903

T: - Juha -

[OH7HJ]

Samankaltaisia jakaantuvia tai hajoavia luonnollisia radioheijastusspektrejä kuin Moskovan TV:n jaksolla, näkyy myös Vienan eli Arkangelin TV:n taajuudella. Ensimmäisessä liitekuvassa on otoksia ‘dopplerkoukuista’ Arkangelin TV:n jaksolla merkattuina punaisella, joista vasemmalla nauhalla oleva on riittävän vahva näkyäkseen leveänä kohinana näkyvän auroran hajaspektrinkin läpi.

Etenkin aikaleiman 04:45 kohdalta alkavat piirtävät kauniit kahtiajakautuvat dopplerkaaret sekä TV-kantoaallolle, että sen molemmille 50 Hz sivunauhoille. Arkangelin lähettimelle ominaisilla erikoisilla 39 Hz sivunauhoilla nämä koukut eivät näy, joten kyseessä voi olla myös jokin muu samalla taajuudella oleva kaukainen TV-lähetin.

Lentsikkadopplerien kantoaalto-ohitukset on merkattu ensimmäisen liitekuvan nauhoille valkoisilla merkeillä. Niissä näkyvät 39 Hz sivunauhojen dopplermonikerrat, mikä osoittaa näiden dopplerien syntyneen nimenomaan Arkangelin TV:n heijastuksista. Lentsikkadopplereita syntyy tyypillisesti vastaanottimen ja lähettimen yhteisen radiohorisontin rajoittamalla alueella sisällä lentävistä koneista, joka on tässä tapauksessa Sekeen ja Äänisen eli Onegan välillä.

Tosiessa ja kolmannessa liitekuvassa on Spectrum Lab:in nauhoilla näkyviä tiheitä dopplerkoukkuja sekä näiden lomassa olevia viistoja lentsikkadopplereita ennen ja jälkeen aurorakelin. Haaraantuvat tai hajoavat ‘dopplerkoukut’ saattavat olla korkealla leimahtavien yläsalamoiden sähkönpurkausheijastuksia (Electric Discharge Scatter, EDS). Nauhat on kopitettu 6-elementtisellä 50 MHz vaakajagilla ja R820T-vastaanottimella.

Aikaisemmat dopplerkoukkukuvat:

‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 1: viewtopic.php?f=21&t=295&start=100#p1893
‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 2: Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.
‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 3: viewtopic.php?f=21&t=295&start=110#p1901

T: - Juha -

[OH7HJ]

Turning aerial a bit off north of Segezha Nadvoitsy TV brought also those aircraft dopplers visible that were with the earlier aerial direction straight towards the Tx interfered by its too strong carrier. Here are examples of aircraft dopplers both on parallel route, as well as near Khvoynyy behind the Tx.

First image pair attached are examples of aircraft on roughly parallel to Rx-Tx-baseline path with Spectrum Lab clips of their doppler crossings. With them, the doppler crossing quite logically happens on the point of their route with shortest path of radio wave scattered from the aircraft.

These out-of-baseline crossings appear when the aircraft touches an imaginary shortest path ellipse drawn around the Tx and Rx as its center points. That is why I am describing these non-baseline crossings as ‘elliptical crossings’ while not yet found a better name for them.

Another two pairs of pics are from crossings about 50 km behind the Segezha Nadvoitsy TV Tx. Also these crossing appear at the imaginary shortest reflection path ellipse. Because the Rx yagi is now pointing north of the Tx, the north of Tx sections of each aircraft dopplers are visible for longer time than their south of Tx sections.

Setup: Receiving aerial or this experiment is a 6-element 50 MHz horizontal yagi PA50-6-6 and receiver an USB stick radio R820T. Spectrum strip time stamps and file names are Finnish local time. Some pics have also time markings as UTC. Aircraft route screenshots are from Planefinder.net online playbacks or real time.

Link: Doppler Away From Rx-Tx-line, viewtopic.php?f=21&t=295&start=60#p909

• Juha
  
  
  
  
  
  
  
  

[OH7HJ]

Kahtaalle haarautuvia radiokaikuja näkyi aurorakelin jälkeen myös Pietarin TV:n jaksolla. Aurora eli revontulet on pitkäkestoinen suurjännitteinen sähköstaattinen purkaus ylemmän inosfäärin ja aurinkotuulen eli positiivisesti varautuneen hiukkasvirran välillä. Revontulten leimahtaessa ne purkavat ilmasähköistä varausta, joten on luonnollista, että myös samoja varauksia kuljettavat yläilmakehän lyhytaikaisemmat sähkönpurkaukset lisääntyvät. On mahdollista, että juuri nämä lyhyempikestoiset yläilmakehän ionosfäärikerrosten väliset sähkönpurkaukset aiheuttavat näillä TV-lähetteiden heijastuksia seuraavilla radiospektrinauhoilla näkyviä aurorapurkausta kapeampia haarautuvia hajaspektrejä, eli ‘dopplerkoukkuja’.

Ensimmäisen kuvan HDSDR-ruudun oikealla alhaalla olevassa suurennetussa kuvassa nämä koukkumaiset hajaspektriheijastukset näkyvät alas aukeavina, koska HDSDR:n vesiputousspektrin liikesuunta on alhaalta ylöspäin. Isossa OIRT1-TV-kanavan spektriruudussa puolestaan näkyy vasemmalla olevan aikaleiman kohdalla 5:30 aurorakelin leimahdus, joka tuo auroraheijastuksille luonteenomaisina liekkimäisen leveinä hajaspektreinä näkyviin yhtaikaisesti useita eri TV-asemia.

Seuraavissa Spectrum Lab -softan liitekuvissa on esimerkkejä haarautuvista tai leviävistä koukkumaisista sähköpurkausheijastuksista, merkattuina punaisilla viivoilla. Näitä näyttää esiintyvän tiheimmin aurorakelin yhteydessä, joka näkyy nauhoilla leveänä lumisademaisena hajaspektrinä. Vertailun vuoksi mukana on kuvat eri antenneilla. Ylempi kuva on otettu pohjoiskoillisen aurorarintaman suuntaan katsovalla 6-elementtisellä vaakajagilla, joten se näyttää hyvin revontuliheijastukset. Alimmassa kuvassa näkyy paljon lähiympäristön lentsikkadopplereita, koska se on otettu lähes ympärisäteilevällä vaakadipolilla.

Auroran leveä hajaspektri on mahdollisesti myös dopplerilmiö. Tällaisessa käytännössä lähes tyhjössä tapahtuvassa suurjännitteisessä sähkönpurkauksessa pääsevät varatut ionit kiihtymään niin suuriin nopeuksiin, että dopplerilmiö aiheuttaa näiden ionien rintamasta eli revontulipurkauksesta heijastuviin radiolähetteisiin leveän hajaspektrin. Tämä auroraspektrin leveä dopplerhajonta kuvannee myriadien aurorarintaman sähkönpurkauksen ionien nopeushajontaa.

Dopplerkoukkuja eri TV-asemien taajuuksilla:

‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 1: viewtopic.php?f=21&t=295&start=100#p1893
‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 2: Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.
‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 3: viewtopic.php?f=21&t=295&start=110#p1901
‘Dopplerkoukkuja’ ‏Arkangelin TV:n jaksolla - Osa 4: viewtopic.php?f=21&t=295&start=110#p1903

Summary in English

The ‘Doppler Hooks’ illustrated in these OIRT1 TV channel radio spectrum pics may be caused by high atmosphere electric discharge scatters (EDS) spreading simultaneously to two or more directions. They appear to occur most frequently before and after aurora scatter propagation.

Aurora scatter distinctive ‘snowfall’ wide spread spectrum is typical to very continuous high static electric discharge that we know as ‘Northern Lights’ or Aurora Borealis. Its spread spectrum radio scatter appears to be a doppler effect, too, caused by velocity spectrum of myriads of ions accelerated in the natural high voltage field between upper ionosphere and solar flux creating the visible aurora lights.

Concluding by these observations, all these ionospheric and atmospheric electric discharges may be related to the same increased atmospheric electricity flow circuit from near space charged solar flux down to upper ionosphere through aurora discharge and further as high atmosphere lightnings all the way down to earth as surface thunderstrikes.

• Juha -
  
  
  
  
  
  
  
  

[OH7HJ]

Moscow TV transmitting station is about 893 km away from receiver which it is about twice of the maximum radio horizon of high flying airliners. If there were no over the horizon (OTH) propagation, it might in principle be barely possible to catch weak doppler crossings from planes exactly at the midpoint of receiver- transmitter (Rx-Tx) baseline. However, there is no air route exactly on this Rx-Tx baseline midpoint. So where did the weak Moscow TV aircraft scatter (AS) doppler crossings that occasionally occurred come from?

The usual interfering summertime thunderstorm Es interefence is now away so the Moscow TV carrier frequency steadily gives short but clear aircraft doppler crossings. It took a while to locate the planes that caused them. Making a series of Planefinder playbacks with screenshots revealed that there indeed were aircraft repeatedly on same locations. Quite as expected, these locations were Rx-Tx baseline crossings. A bit surprisingly, they were away from Rx-Tx baseline midpoint.

The section of Rx-Tx baseline on which these aircraft doppler crossings occurred was about 466 to 509 km from Moscow. So the crossing aircraft were less than radio horizon away from Rx and more than radio horizon away from Tx. From Moscow TV Tx these dopplers were a case of over the horizon i propagation[/i]. The Moscow TV in Ostankino is very powerful which explains that it may ‘illuminate’ aircraft on high flight levels even beyond the principal radio horizon or line of sight (LOS).

Then, would it be possible that dopplers crossings of aircraft closer than baseline midpoind could be seen with Rx? Perhaps. The doppler crossing signal intensities usually appeared stronger near Pikalyovo which is nearer Rx-Tx baseline midpoint and weaker north of Tikhvin which is farther from the baseline midpoint. So also doppler crossings south of baseline midpoint might be possible to spot. Unfortunately, there is no regular air route near south of Rx-Tx baseline midpoint so yet no observations of aircraft from there.

Links

Locator map for distance measuring: no.nonsense.ee/qth/map.html

Online demo display of multi-static radar experiment: maanpuolustus.net/pages/tutka/

Planefinder with playback for checking aircraft positions: planefinder.net

• Juha -
  
  
  
  
  
  
  
  

[OH7HJ]

Previous experiment was done with a 6-element yagi. Next comparing how a 2 x 6 -element yagi array 23 m above ground listens to similar AS dopplers on Moscow TV carrier.

The +3 dB aerial gain increase helps to plot longer doppler crossings of up to 10 minutes even though the distance from receiver (Rx) to aircraft was increased a bit.

The most frequent baseline crossing point south of Tikhvin is now abt. 415 km away from the Rx and the distance between Rx and Tx is 892 km. Here are first experiences.

Large aircraft dopplers

Large aircraft flying high appear quite reasonably give stronger and longer aircraft scatter doppler crossings than low flying or medium size planes. First one is a set of Boeing 787 screenshots illustrating how this plane draws rather clear dopplers on Moscow TV carrier.

Second set of pics is of the huge Airbus A380 with still longer dopplers. These doppler tracks plot as a set of dashes because they have the dense signal intensity variation (radar signature, ‘doppler footprint’) typical for large aircraft.

A380 jumbo-jets created dopplers that quite naturally lasted longer than doppler tracks of smaller planes of this experiment. Their doppler tracks lasted for 10 minutes or even longer.

Small jet footprint

Then, how much does aircraft altitude contribute to their doppler scatter intensity? Third pic is from a doppler crossing of a rather small business jet Gulfsteam G5X.

This plane was able to fly exceptionally high on altitude of 14326 m. Despite of its much smaller size and radar cross-section (RCS) it plotted a clear doppler crossing of abt 7 minutes, apparently thanks to its high altitude.

Further, unlike the dashed doppler track of large planes this small jet drew a doppler with sparse signal intensity variation. So its ‘doppler footprint’ appears to confirm that it originated from a small jet.

Links

Moskovan TV:n lentsikkaheijastuksia: maanpuolustus.net/posts/388598/
AS dopplers on Moscow TV carrier - Part 1: viewtopic.php?f=21&t=295&start=120#p1912
2 x 6 -element 50 MHz yagi array for AS doppler spotting: viewtopic.php?f=21&t=599&start=30#p1852

Comparison of Boeing 777 and 747 ‘Fingerprint’ Dopplers: viewtopic.php?f=21&t=295&p=1229&hilit=small+plane#p1175
AS Signature Experiment for Aircraft Type Recognizion: viewtopic.php?f=21&t=295&p=1229&hilit=small+plane#p1174
Large and Small Aircraft Doppler Footprints: viewtopic.php?f=21&t=295&p=1229&hilit=small+plane#p1229

• Juha -
  
  
  
  
  
  
  
  

[OH7HJ]

The carrier 40 Hz above St Petersburg TV was supposed to be that of local small power TV Tx of Suoyarvi. Looking at it closer, the 12-element yagi array at right strip indeed brought up Suoyarvi TV doppler crossings that were usually too weak to be seen with the 4-element dipole array.

Once spotted, the tiny marks of these Suoyarvi crossings could be found from the 4-el dipole array strips at left, too. Both doppler crossings of two flights near Suoyarvi are marked to the accompanying sreenshot, as well as the Rx-Tx baseline. The long dopplers are those on St Petersburg TV carrier.

Further, the yet unidentified carrier 21 Hz above St Petersburg TV carrier did plot faint crossings too with the 12-el six-over-six yagi array. These appeared when a flight was passing Kotkozero TV. So also this local small power TV Tx frequency was now identified with this aircraft scatter direction finding (ASDF) method, too.

• Juha