Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.

Hamssit ja DX-kuuntelijat ovat mukana mittaamassa ja kehittämässä uudenlaista tutkajärjestelmää. Menetelmä pystyy paitsi paikantamaan, niin tunnistamaan lentokoneiden tyyppejä. Myös ‘pimeinä’, eli ilman omatunnistetta lähettävää toisiotutkaa (SSR) lentäviä. Tiettävästi ensi kertaa maailmassa. Tässäkin säikeessä kuvattuja mittauksia käytti matemaatikko Piotr Ptak LUT:ssa julkaistun tohtorinväitöskirjansa pohjana.

Järjestelmä on demomittausvaiheessa. Toimivaksi kehitettynä tutkajärjestelmä kykenee uudenlaisiin tehtäviin. Muidenkin toimintojen tuki, kuin perinteiseen ilmavalvontaan ja lennonvarmistukseen liittyvät, on huomioitu uuden järjestelmän suunnitelmissa.

Esmerkkeinä uudenlaisista toiminnoista, järjestelmä antaa mm. ympärinäkevät silmät pinta- ja ilma-aluksiin ja ajoneuvoihin. Myös pimeään ja pilven sisään. Tarvitsematta omaa lähetintä, käyttäen järjestelmän lähetinverkkoa passiivisesti. Kylkiäisenä satelliiteista riippumaton paikannus. Ja älykännyyn jokaiselle oma lähivalvontatutka. :slight_smile: Ominaisuuksia on kuvattu maanpuolustusnetin ketjussa ‘Monipaikkatutkajärjestelmä’: maanpuolustus.net/threads/monipa … 3%A4.2065/

Kehityshankkeella ei ole rahoitusta. Sitä on kyseisen tohtorinväitöskirjan ohella tehty vapaaehtoisvoimin. Radioamatöörit ja DX-kuuntelijat suorittivat käytännön mittaukset väitöskirjan matemaattisten mallinnusten ja ratkaisujen pohjaksi, joten mittausmenetelmät ja -järjestelyt eivät maksaneet. Toivokaamme, että hankkeen kehitystyö pääsee vauhtiin. Mieluiten siten, että merkittävä osa työstä tapahtuu kotimaassa. Tavanomaisina kehitysesteinä tällaisille alkuun pyrkiville hankkeille ovat tietämättömyys, välinpitämättömyys ja byrokratia.

Radioharrastajaverkko seuraamaan lentokoneheijastuksia?

Jäljettömiin kadonneen malesialaisen ‘mysteerikoneen’ arvoitus lienee innostanut tohtorinväitöstä uutisoineen toimittajan kirjoittamaan uudenlaisen tutkaverkon soveltuvuudesta lentoliikenteen seuraamiseen vapaaehtoisvoimin. Piotrin ehdottama radioharrastajien kuunteluverkko todellakin on mahdollista muodostaa. Lehtiuutinen väitöskirjasta ja ehdotetusta AS-verkosta: talouselama.fi/uutiset/maail … dium=Email

Etenkin tavallisia ULA-FM-asemia on riittävän tiheässä, toimiakseen lentokoneita, ja muitakin taivasheijastuksia seuraavan passiivisen tutkaverkon lähettiminä. Samaan tapaan, kuin nyt harrastajat omine ADS-B-vastaanottimineen toimivat mm. Flightradar24- ja Planefinder.com -nettitutkien kuunteluverkkona. Uudenlaista lentsikkaskatteriverkkoa varten tarvittaisiin softa jakamaan kuuntelijoiden havaintoja netin kautta lentsikkaserverille. Tällaisen verkon luomista tuore tohtori on ehdottanut.

Hamsseja saattavat lentsikoiden seuraamista enemmän kiinnostaa muut yläilmojen kohteet, joita tällainen verkko kykenee havaitsemaan. Ehdotettu kuunteluverkko sopisi jatkuvasti seuraamaan, ennustamaan ja kertomaan luonnollisia radioheijastuksia. Kuten kelit, ja mihin yhteysennuste osoittaa. Es, auroravyö, EDS-MS, jne. Samoin kuin lentsikoiden sijainti, niin tällaisella harrastajien kuunteluverkolla voidaan paikantaa kunkin radioheijastuksen tai radiokelin aiheuttajan sijainti taivaalla. Myös lyhytkestoisen skatterin. Kuten kunkin yläsalaman tai Ms:n sijainti ja laatu. Uudenlainen ukkostutka.

T: - Juha -

Linkki väitöskirjaan “Aircraft Tracking and Classification with VHF Passive Bistatic Radar”. Piotr Ptak, LUT 2015. Supervisor Docent, PhD Tuomo Kauranne. Reviewers Prof. Pekka Neittaanmäki and PhD Hannu-Heikki Puupponen. ISBN 978-952-265-815-9, ISBN 978-952-265-816-6 (PDF), doria.fi/handle/10024/109287



Maanpuolustusnetissä on nyt määräajoin päivittyvä, ‘raakaa’ yhden monipaikkatutkan demoaseman mittausdataa näyttävä radiospektrikuva Pietarin ja Sekeen TV-lähettimien kanavilta. ‘Tutkanauhat’ päivittyvät 15 minuutin välein. Näiden alla on kaksi erilaista koneiden omatunnustranspondereita ja ADS-B Mode-S-paikannuksia seuraavaa karttanäyttöä lentokoneiden dopplerjälkien tunnistuksen helpottamiseksi.

Pienen harjoittelun jälkeen nauhoilta voi lukea TV-kantoaaltojen lentokoneheijastusten taajuusssiirtymäjuovat eli ‘dopplerit’, myös ‘pimeinä’ eli ilman SSR-transponderia lentävien. Kaukaisempien ohilentojen dopplerit näkyvät spektrissä lyhyinä kapeina viistojuovina, tässä Itä-Suomessa sijaitsevan koeaseman näytössä yleensä Jyväskylää tai Pietaria ohittavien koneiden.

Lähempää havaintoasemaa ohittavat, yleensä Kaukoidän reiteillä Kaakkois- ja Itä-Suomen ylittävät näkyvät pitkinä ja loivina S-kaarina. Havaintoaseman päältä lentävät näkyvät jyrkempinä pitkinä S-dopplereina. Koneen suunnanmuutos näkyy dopplerviivassa kulmana ja suunnanmuutoksena. Lentokorkeuden muutos tekee doppleriin pienen portaan, minkä jälkeen juova jatkuu samansuuntaisena.

Dopplerjuovan voimakkuusvaihtelu (‘Radar Signature’, ‘Doppler Footprint’) on kullekin konetyypille luonteenomainen, kuin sormenjälki tai DNA. Myös koneen koko näkyy dopplerin voimakkuusvaihtelusta. Kookkaat koneet aiheuttavat tiheän voimakkuusvaihtelun, ja pienet koneet harvan. Lisää dopplerien lukuohjeita on tämän ketjun aikaisemmissa viesteissä.

Linkki:

Maanpuolustusnetin monipaikkatutkan eli ‘hamssitutkan’ etänäyttö: maanpuolustus.net/pages/tutka/

Maanpuolustusnetin monipaikkatutkan chatti: monipaikkatutka.chatango.com/

Monipaikkatutkan viestiketju Maanpuolustusnetin foorumilla: maanpuolustus.net/threads/monipa … 3%A4.2065/

T: - Juha -

Tämänpäiväisissä netissä näkyvän ‘hamssitutkan’ kuvissa havaittiin mm. aurorakeli 6 m TV-bandilla. Radioheijastus suuresta joukosta suurjännitekentän kiihdyttämiä ilmaioneja aiheuttaa revontulirintaman kautta takaisin maahan heijastuvaan radioaaltoon sähkönpurkausheijastuksille ominaisen hajaspektrin. Tämä kuuluu korvin hamsseille tuttuna kähisevänä auroraäänenä, tässä tapauksessa 6 m bandin TV-kantoaallon jaksolla.

Auroran hajaspektrin leveys näyttää vastaavan suurjännitekentässä kiihtyvien ilmaionien nopeusjakaumaa. ‘Auroratone’ eli hajaspektri johtuu siis dopplerilmiöstä. Auroravyön korkeudella ilma on hyvin harvaa, joten täällä ylhäällä sähkönpurkaukset kiihdyttävät ioneja nopeammiksi kuin alempana yläsalamoiden korkeuksilla, mikä näkyy revontulten radioheijastusten yläsalamaheijastuksia leveämpinä hajaspektreinä.

Minkä korkeammalla sähköstaattinen purkaus tapahtuu, sen leveämpi on sen kautta heijastuvan radioaallon hajaspektri. Siksi meille havaittavista kaikkein korkeimmalla tapahtuva sähköstaattinen purkaus, revontulet eli aurora, aiheuttaa leveimmän hajaspektrin. Se näkyy 6 m hamssitutkan spektrinauhoilla tuona helposti tunnistettavana ‘auroralumisateena’.

Ukkos-Es-keli

Auroralumisateen lomaan spektrinauhalle saatta ilmestyä skarppeja TV-kantoaaltoja. Nämä tulevat Es-kelin mukana. Nimensä mukaan tällainen E-keli on ‘sporadista’, eli lyhytaikaista. Se alkaa minuuteissa, tai jopa sekunneissa. Nopean Es:n aiheuttajana on usein ukkossolu tai ukkosrintama, jonka yläsalamapurkausten sarja alkaa varsin nopeasti. Sähkönpurkaukset jatkuvat yleensä muutaman minuutin, ionisoiden korkealla ukkospilven päällä purkautuvien yläsalamoiden voimin matalapaineista ilmaa radioaaltoja heijastavaksi plasmaksi, joka puolestaan heijastaa radioaaltoja, kuten palanen ionosfääriä.

Ukkos-Es-keli loppuu pikaisesti, salamaniskujen purettua ionosfäärin ja maanpinnan välistä varausta niin paljon, että suurjännite laskee alle läpilyöntikynnyksen. Es:ää voi esiintyä sekä eri aikaan, että samanaikaisesti auroran kanssa. Yläsalaman sähkönpurkaus kuumentaa korkealla olevan harvan ilman plasmaksi.

Plasmaksi kuumentunut yläilma jäähtyy pian yläsalaman sammuttua, joten yksittäiset yläsalamaheijastukset ovat lyhytaikaisia (EDS, Electric Discharge Scatter). Niitä on tähän saakka luultu meteoriheijastuksiksi (MS, Meteor Scatter).

Linkkejä

Yläsalamoiden radioheijastushavaintoja: heliotown.com/Radio_Sprites_Ashcraft.html

Mm. ‘keijusalama’ (sprite) on eräs yläsalamoiden laji: fi.wikipedia.org/wiki/Keijusalama

Yläsalamaa muistuttavan sähköstaattisen plasmapurkauksen kokeilu suurjännitelähteen, alipainepumpun ja lasipurkin avulla: guns.connect.fi/innoplaza/energy/plasma/purkki/

‘Hamssitutka’, monipaikkatutkan demonäyttö maanpuolustusnetissä 6 m OIRT 1 TV-kanavalla: maanpuolustus.net/pages/tutka/

Kuvasarja jatkuu seuraavassa viestissä: viewtopic.php?f=21&t=295&start=90#p1677

T: - Juha -



Jatkoa edellisen viestin kuviin monipaikkatutkan demoaseman etänäytöltä, osa 2.

Selitykset kuvateksteissä kuvien alla.

Linkit:

Aurora ja Es-keli 6 m hamssitutkan näytöllä - Osa 1: viewtopic.php?f=21&t=295&start=80#p1676

Kuva nousevan aurorakelin lieskoista koko OIRT 1 TV-kanavan leveydeltä, katseltuna HDSDR-radiosoftalla, ja halvalla RTL820 USB-tikkuradiolla: facebook.com/photo.php?fbid … 013&type=1

6 m ‘hamssitutkan’ etänäyttö maanpuolustusnetissä: maanpuolustus.net/pages/tutka/

Monipaikkatutkakeskustelua Maanpuolustusnetin foorumilla: maanpuolustus.net/posts/242347/

T: - Juha -



Mielenkiintoista… 73 Yussi OH7TE

6 m TV-bandilla kuuluu usein lyhyitä kaukaisten TV-asemien heijastuksia. Nämä selitettiin aikaisemmin meteoriheijastuksiksi. Tämän tutkimuksen aikana näiden radiospektreistä etsittiin merkkejä nopeasta meteorivanan synnyn aiheuttavasta liikkeestä.

Ilmakehään osuvan meteorin liikkeeseen viittaavia dopplereita ei löydetty. Sensijaan näistä lyhyistä radioheijastuksista löytyi hajaspektri. Hajaspektri on tyypillinen radioheijastuksille jotka tapahtuvat sähkönpurkauksen plasmaksi kuumentamasta pienipaineisesta kaasusta.

Hajaspektrin omaavia, nopeasti alkavia ja päättyviä radioheijastuksia kutsutaankin nyt sähkönpurkausheijastuksiksi (EDS, Electric Discharge Scatter). Ilmeisin nykyään tunnettu aiheuttaja tällaisille korkealla tapahtuville sähkönpurkauksille ovat yläsalamat.

Alla kuvia ‘hamssitutkan’ spektrinauhalla näkyvästä tyypillisistä 50 MHz TV-bandin pitkästä EDS-purskeista. Alemmän kuvan purskeen mukana näyttää tulevan jonkin kaukaisen TV-lähettimen sivunauhoja.

Linkit

Yläsalamoista: fi.wikipedia.org/wiki/Keijusalama

Yläsalamoiden radioheijastuksista: heliotown.com/Radio_Sprites_Ashcraft.html

Keskustelua FB-ryhmässä ‘Radioamatöörit’: facebook.com/groups/1710383 … 805774465/

‘Hamssitutka’, monipaikkatutkan demonäyttö maanpuolustusnetissä 6 m OIRT 1 TV-kanavalla: maanpuolustus.net/pages/tutka/

T: - Juha -


Miten tunnistaa, havaitseeko meteoriheijastuksen MS, vai sähkönpurkausheijastuksen EDS? Ainakin 6 m TV-bandilla ‘oikeiden’ meteoriheijastusten (MS) löytäminen ja seulominen runsaista, voimakkaista ja jatkuvista sähkönpurkausheijastuksista (EDS) on vaikeaa. Erottelemista ei yhtään helpota se, että meteorin ionisaatiovana saattaa laukaista ionosfäärikerrosten välisen suurjännitteen purkauksen, siis EDS:n. Sähkönpurkausheijastus on voimakkaampi, kuin meteorin heikon ionisaatiovanan aiheuttama heijastus, ja saattaa peittää alleen meteoriheijastusta ilmaisevan, nopean liikkeen dopplerin.

Noiden aikaisemmin MS:iksi oletettujen 6 m TV-bandin ‘pinksien’ ja ‘burstien’, eli lyhyiden ja pitkien heijastusten radiospektreissä en ole vielä havainnut kertaakaan meteorin tai meteorien nopean liikkeen doppleria. Sensijaan, niissä on järjestään näkynyt sähkönpurkausheijastuksille EDS ominaisia hajaspektrejä. Oletan siis, että valtaosa 6 m bandin oletetuista ‘meteoriheijastuksista’ onkin yläsalamaheijastuksia, siis EDS:iä. Hetkelliset ‘pinksit’ yksittäisistä yläsalamoista, ja kymmenien sekuntien mittaiset ‘burstit’ yläsalamoiden purkaussarjoista. Pitkät ukkoset aiheuttavat sitten jopa Es-keliä.

Toinen arvaus on, että jos seassa on MS:iä, niin varsinaisesta meteorivanasta tapahtuva heijastus saattaa peittyä laukaisemansa sähkönpurkauksen alle. Yläsalamapurkauksen ja EDS:n voi siis laukaista tavallinen sääilmiö, kuten ukkospilvi, harvinainen meteoriitti, tai mikä tahansa muu yläilmassa varauksia kuljettava, tai sen sähkönjohtavuuteen vaikuttava ilmiö.

EDS-radioheijastuksen spektrikuva

Alla suurennettu radiospektrikuva tavallisesta 6 m bandin EDS-purskeesta, jollaisen selitettiin aikaisemmin olevan meteorikuuron aiheuttama ‘MS burst’. Meteori(e)n liikkeen aiheuttamasta dopplerista ei kuitenkaan näy merkkejä.

Saman sähkönpurkauksen heijastama EDS-purske näkyy sekä vasemmalla spektrinauhalla Vienan TV:n, että oikealla Moskovan Ostankinon TV-lähettimen jaksolla. Kummassakin näkyy sähkönpurkausheijastuksen hajaspektri, joka levittää TV-sivunauhakimpun jokaista yksittäistä sivunauhaa. Hajaspektri on tässä tapauksessa kapea, joten kyseisen radioheijastuksen lienee aiheuttanut suhteellisen matalalla pilven päällä lyöneen yläsalaman plasmaksi kumentama ilma.

Korkeammalla ilma on harvempaa, joten ylempänä sähkönpurkaukset kiihdyttävät ioneja nopeammiksi, mikä näkyy leveämpänä hajaspektrinä. Siksi kaikkein korkeimmalla tapahtuvan sähköstaattisen purkauksen, eli auroran, radioheijastusten hajaspektrit ovat leveimpiä.

Spektrisofta

Näitä ‘hamssitutkan’ spektrikuvia piirtää ilmainen, netistä ladattavissa oleva Spectrum Lab -softa, joka on saksalaisen hamssin DL4YHF käsialaa. Kahden vastaanottimen äänet on kytketty tietsikan äänikortille, kumpikin omalla kanavalleen.

Yksikin vastaanotin toki riittää havaitsemiseen. Tässä tutkimuksessa käytettiin kahta vastaanotinta, jotta radioheijastukset havaittiin yhtaikaisesti kahden eri TV-lähettimen taajuuksilla. Jos käytettävissä olisi lisäksi paikannussofta, niin kahden vastaanottimen avulla saisi paikannettua radioheijastusten aiheuttajan sijainnin. Oli se sitten luonnollinen sähkönpurkaus, meteoriheijastus, tai ihmiskäden tekemä lentolaite.

Täällä Spectrum Labin esimerkkiasetukset kahdelle vastaanottimelle: Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.

Ja täältä löytyy itse softa: qsl.net/dl4yhf/spectra1.html

T: - Juha -

Nouseva Es-keli nostaa mukanaan kuuluviin itäisen ‘warblerin’. Tämä on kuuntelijoiden kutsumanimi vanhojen neuvostoaikaisten TV-lähettimien livertävälle äänelle.

Epävakaa, ylös ja alas soutava warbler-kantoaalto saattaa olla alunperin tarkoituksellinen, TV-asemien keskinäisen interferenssin välttämiseksi.

Uudemmat tai uusitut venäläisten käyttämät 6 m bandin TV-lähettimet, kuten Pietarin TV, ovat kuitenkin taajuudeltaan hyvin vakaita.

Warblereita on arvailtu olevan edelleen käytössä Uralin, Kotlaksen tai Kuolan suunnalla. Tämän kaukaisen visertäjän sijainti ei ole tiedossa.

T: - Juha -

Maanpuolustusnetin ‘hamssitutkan’ etänäyttöä seuraaville ‘tutkavalvojille’ on sivulla nyt oma tekstichatti havaintoja, kommentteja ja kysymyksiä varten. Tämä aukeaa sivun oikeasta alalaidasta. Sinne voi rekisteröityä joko samalla, tai eri nimimerkillä, kuin foorumille.

Liitekuvassa on esimerkkejä uuteen chattiruutuun satunnaisesti lisätyistä, tässä tapauksessa vasemmanpuoleisen eli Pietarin TV:n spektrinauhan radioilmiöiden selityksistä, kuten lentokoneiden dopplerjälkien tunnistuksista, ja radiokelien mukanaan tuomista TV-lähetteistä.

Chattiruudun ollessa suljettuna, se näyttää ‘uutispalkin’ tapaan viimeisimmät sinne kirjoitetut kommentit ja havainnot liukuvana tekstinä. Chattiruutu aukeaa sitä klikatessa alla olevan kuvan mukaiseksi sivun oikeaan alakulmaan.

‘Tutkanauhojen’ alla on kaksi erilaista koneiden 1090 MHz omatunnustranspondereita ja ADS-B Mode-S-paikannuksia seuraavaa karttanäyttöä lentokoneiden dopplerjälkien tunnistuksen helpottamiseksi. Ylempi näistä kuuntelee Planeplotter-softalla ja RTL-820 -USB-‘tikkuradiolla’ suoraan, ja alempi näyttä Flightradar24-palvelun karttakuvaa.

Lentokoneiden dopplerjälkien tulkintaohjeita

Pietarin (vasen nauha) ja Sekeen (oikea nauha) TV-asemien kantoaallot sijaitsevat spektrinauhojen kohdissa 0 Hz. Lähestyvien lentokoneiden dopplerjäljet alkavat oikealta, ja siirtyvät ohituksen aikana vasemmalla, eli matalamman taajuuden suuntaan.

Kaukoidän reiteillä Itä-Suomen kautta rajaa ylittävien lounas-koillinen-suuntaisten lähtevien ja saapuvien reittilentojen S-muotoiset dopplerjäljet risteävät i[/i] Pietarin TV:n kantoaallon (kohta 0 Hz) kanssa täsmälleen silloin, kun kone ohittaa havaintoaseman ja Pietarin TV-aseman välisen linjan.

Kaukaisempien ohitusten lähes suorien dopplereiden risteämiset noudattavat eri geometriaa, mutta niissäkin lähestyvän koneen kautta heijastuvan radioaallon kulkeman matkan lyhetessä doppleri näkyy spektrinauhoilla TV-kantoaallon (0 Hz) oikealla puolella, ja heijastusmatkan pidetessä koneen loitotessa vasemmalla, eli matalan taajuuden puolella. Yksityiskohtaisempia ohjeita löytyy tämän säikeen aikaisemmista viesteistä.

Linkit

Monipaikkatutka Maanpuolustusnetissä: maanpuolustus.net/pages/tutka/

Monipaikkatutkan viestiketju Maanpuolustusnetin foorumilla: maanpuolustus.net/threads/monipa … 3%A4.2065/

Suora linkki maanpuolustusnetin monipaikkatutkan chattiin: monipaikkatutka.chatango.com/

Jokamiehen RTL820-softaradiovastaanotin: peditio.net/fmtvdx/index.php/top … html#msg54

Väitöskirja “Aircraft Tracking and Classification with VHF Passive Bistatic Radar”. Piotr Ptak, LUT 2015. Supervisor Docent, PhD Tuomo Kauranne. Reviewers Prof. Pekka Neittaanmäki and PhD Hannu-Heikki Puupponen. ISBN 978-952-265-815-9, ISBN 978-952-265-816-6 (PDF), doria.fi/handle/10024/109287

FS-Nordicin foorumilla bongailevat ilmailijat koneita nettitutkista. Nyt myös hamssien monipaikkatutkan koeasemalta: fsnordic.net/discussion/inde … msg1517614

T: - Juha -


Hamssiaseman monipaikkatutkakokeella voi havainnoida lentsikoiden jälkien ohella myös sääilmiöitä. Erikoisen helppoja havainnoida ovat korkealla pilvien päällä, yleensä tänne maankamaralle näkymättömissä ja kuulumattomissa välähtelevät yläsalamat. Yksinkertainen ja halpa koejärjestely toimii siis uudenlaisena ‘ukkostutkana’. Yläsalamaheijastukset saattavat näkyä perinteisen pyöriväkeilaisen ilmavalvontatutkankin ruudulla valemaaleina, joita kutsutaan ‘tutkaenkeleiksi’. Tämän monipaikkatutkakokeen spektrinauhojen kertoman myötä näiden syntyä ymmärretään nyt paremmin.

Ylemmässä oheiskuvassa näkyy molempien TV-lähetinten spektrinauhoilla kaukaisten TV-lähetteiden radioheijastuksia yläsalamoiden lyhytaikaisista purkauksista (EDS, Electric Discharge Scatter). Vasemmalla Pietarin TV:n kantoaaltotaajuutta seuraavalla nauhalla yläsalamoiden ‘tutkaenkeliheijastukset’ eli EDS näkyvät voimakkaina kohdissa n. 10:36 ja 11:06. Ne näkyvät samanaikaisina, mutta vähemmän voimakkaina myös oikeanpuoleisella Sekeen TV:n nauhalla.

Usein salamaniskun valokaari syttyy alkaen ylhäältä alaspäin. Samoin yläsalamien korkealla, harvassa ilmassa tapahtuva hitaampi purkaus voi lähteä leviämään ylhäältä käsin alas. Tällainen korkealta matalammalle leviävä yläsalamapurkaus EDS lienee kyseessä nauhojen ylemmässä, aikavälillä 11:06 - 11:07 näkyvässä heijastuksessa. Liikesuunnan voi päätellä spektrinauhoille viistoina piirtyvistä, korkeammasta matalampaan taajuuteen liukuvista heijastuksista. Kun taajuusliukuman aiheuttaa dopplersiirtymä, niin heijastuslähteen voi päätellä siirtyvän lähemmäksi maata ja havainnoijaa, eli ylhäältä alas. Siis heijastuslähteenä on ilmeisesti syttymisensä jälkeen ylhäältä alaspäin laajeneva, ja sen jälkeen suunnilleen paikoilleen vakautuva yläsalamapurkaus.

Alemmassa liitekuvassa Pietarin TV:n eli vasemmalla nauhalla klo 11:15 alkaen etäiset TV-lähetteet ovat jääneet näkymään useina ylimääräisinä spektriviivoina. Kun yläsalamapurkaus jää ukkossolun syntyessä pitkäksi aikaa päälle, aiheuttaa se tällaisen ukkos-Es-radiokelin. Tässä lähetteet hiljalleen vahvistuvat, joten kyseessä on alkava ukkos-Es-keli.

Tutkanauhojen lukuohjeita esimerkein

Kaikilla radiospektrin jäljillä on aiheuttajansa. Moni aiheutuu luonnonilmiöistä taivaalla, harvempi ihmisperäisistä lentolaitteista. Monet näistä onnistuu selittää. Ylempään liitekuvaan on lisätty joitakin lukuesimerkkejä.

  • Vasemmanpuoleinen radiospektrinauha on Pietarin TV:n ja oikeanpuoleinen Sekeen TV:n jaksolta. Näiden kantoaallot näkyvät vaihtelevan voimakkaina pystyviivoina ylhäällä näkyvien taajuusasteikkojen keskellä, kohdissa 0 Hz.

  • Vasemmalla näkyvät katkoviivojen vieressä kellonaikaleimat, joita tarkoitetaan chattiruudun kommenteissa olevilla kellonajoilla, joista kaksi on esimerkin vuoksi ympyröity.

  • Alakulman kommenttiruudussa mainitut kaukaisten ja tuntemattomien TV-asemien yläsalamaheijastukset (EDS) on ympyröity ylempänä molemmilla nauhoilla, ja merkattu kellonaikojen mukaan.

  • Lentokoneiden ohilennoista aiheutumeet radioheijastukset näkyvät viistoina tai loivan S:n muotoisina katkottaisina ‘dopplerjälkinä’. Näistä osa on merkattu kuvaan.

  • Tarkkasilmäinen katsoja löytää kuvasta myös kaukaisempien, havaintokantaman rajoilla olevien lentojen heikkoja viistoviivajälkiä.

  • Oikealla ylhäällä on selvennetty taajuusasteikkoa, josta voi lukea lentokoneen jäljen dopplersiirtymän hetseinä (Hz). Tai nauhan sen kohdan, johon viitataan. Nopean matkustajakoneen jälki siirtyy yleensä noin +70 Hz tuntumasta noin -70 Hz:iin sen ohittaessa havaintoaseman. Hitaampien koneiden dopplersiirtymä on pienempi.

Ukkoslinkkejä:

Ukkosbongarien kuvaamassa videossa pintasalamien purkauksista näkyy ylhäältä alas syttyviä pintasalamain iskuja: uusisuomi.fi/videot/92759-mi … U.facebook

Videolla näkyvien erilaisten salamaniskujen selityksiä: facebook.com/OH7HJ/posts/10206681112201915

Monipaikkatutkan havaintoasema netissä: maanpuolustus.net/pages/tutka/

T: - Juha -


The inexpensive ‘Ham Radar’ setup listening to 6 m TV band aircraft scatters operates as a quick radio propagation indicator, too.

Andrei UZ7HO reported Es QSO’s from Ukraine up to north here in Finland. So the Es propagation today apparently scatters in north-south direction between us.

The attached screenshot from a remote ‘ham radar’ display below shows how Es scatter brings 49750 kHz TV carriers and sidebands visible as vertical lines on the radio spectrum strips.

Link to the remote screen of 6 m TV ‘ham radar’: maanpuolustus.net/pages/tutka/
Andrei’s home page with solar-terrestrial propagation data: uz7.ho.ua/packetradio.htm

Eilen oli vahvaa ja pitkäaikaista Es:ää. Keliä on mahdollisesti tulossa tänäänkin, jos sen aiheuttavat ukkoskuurot kasvavat jatkuvasti purkautuviksi ukkossoluiksi, tai ukkosrintamaksi.

Tutkanauhoilla pätkittäin yhdensuuntaisina näkyvät ‘marianneraidat’ ovat ukkos-EDS-heijastuksia etäisistä TV-lähetteistä. Ne näkyvät alkuun lyhyesti, sitten muutaman minuutin ajan.

Tällainen EDS-jaksojen piteneminen on usein merkki nousevasta ukkos-Es-radiokelistä.

maanpuolustus.net/pages/tutka/

T: - Juha -

Radioharrastajien monipaikkatutkan eli ‘hamssitutkan’ havaintoaseman ruuduilta otetuissa oheiskuvissa näkyy esimerkki Flightradar24:lle ja vastaaville ‘nettitutkille’ näkymättömästä lennosta. Sen S-muotoisen dopplerjäljen jyrkkyys kertoo koneen ohittaneen kuunteluaseman lähes sen yli lentäen. Koneen jälki näkyy samaan aikaan esiintyneiden revontulten ensimmäisessä liitekuvassa vasemmalla Pietarin TV:n nauhalla ‘lumisateena’ näkyvän hajaspektriheijastuksen lomasta.

Oikealla Sekeen TV:n nauhalla revontuli- eli aurorakeli näkyy vaimeampana. Siinä erottuu kyseisen koneen dopplerjälki Sekeen TV-kantoallosta vasemmalle eroavana, mikä kertoo koneen lentäneen havaintoaseman yli koillisesta lounaaseen suuntautuvalla, yleensä Kaukoidästä saapuvien lentojen reitillä.

Nettitutkissa konetta ei näy mahdollisesti siitä syystä, että se saattaa olla vanhempaa mallia, jonka SSR-transponderi osaa lähettää vain mode-A/C-omatunnusta. GPS-sijaintihan näkyy vain nykyaikaisten ADS-B mode-S -transponderien omatunnuksissa. Muita koneita on seurattava ensiötutkalla, jos sellainen on käytettävissä.

Lentokone tunnistetaan ICAO-heksakoodista

Katsottaessa toisen liitekuvan otoksesta alla havaintoaseman PlanePlotter-softan Aircraft View - listan näyttämiä, suoraan 1090 MHz ADS-B-vastaanottimen havaitsemia SSR-omatunnuksia, konelistassa näkyy yksi havainto lennosta joka ilmoittaa itsensä vain mode-A/C -transponderilla. Tämän erottaa siitä, että GPS-koordinaattien sijasta Lat. - ja Long.- sarakkeissa on nollia.

Koneiden yksilökohtaiset ICAO-heksakoodit, eli jokaiselle koneella annetut tunnistenumerot näkyvät viimeisessä sarakkeessa. Tämän koodin perusteella ICAO-tietokantoihin pääsevä voi tunnistaa kunkin koneyksilön. Planeplotter-softan tunnistustietokannasta kyseistä koneyksilöä ei löydy, joten softa on jättänyt Flight-sarakkeen tyhjäksi, ja merkinnyt koneen rekisteritunnuksen sijaan Reg-sarakkeeseen ‘NO-REG’.

Listassa näkyvä lento saattaa olla havaintoaseman ohittanut tuntematon kone, tai se saattaa kuulua jollekin muulle koneelle. Jos se on jonkin muun koneen SSR-omatunniste, niin havaintoaseman nauhoilla näkyvä lentsikka on lentänyt ‘pimeänä’, eli ilman 1090 MHz SSR-transponderia.

Planeplotterin Aircraft View - listan Time-sarakkeen kellonajat ovat UTC, siis nyt kesällä Suomen aika -3 h. Tutkanauhoissa vasemmalla mustilla pohjilla näkyvät aikaleimat puolestaan ovat Suomen aikaa.

T: - Juha -

Hamssitutka 6 m bandin TV-kanavalla online: maanpuolustus.net/pages/tutka/


Myös Kilpisjärvellä harrastellaan passiivitutkan parissa.
http://hackaday.com/2015/06/05/building-your-own-sdr-based-passive-radar-on-a-shoestring/

  • Matti

Kiitos linkistä, Matti! Juha onkin tehnyt uuden nettisivun FM-dopplerivastaanottimestaan, hyvä! Voimakkaita ULA-FM-lähettimiä olisi tosiaan paljonkin dopplereiden sinkuiksi, mutta niiden käyttö vaatii koherentin eli samanvaiheisen kaksoisvastaanottimen kaksin antennein, ja spesiaalisoftan.

Koherentti vastaanotin on onneksi tehtävissä kahdesta halvasta SDR-tikkuradiosta. Sivulla tutkija Juha Vierinen esittelee näin rakentamaansa FM-kaksoisvastaria, joka workkii hänen omalla koodaamallaan softalla erotellen lentsikkadopplerit taajuusmoduloidusta suorasta ULA-kantoaallosta.

Tikkuvastaanotinten yhdistäminen samalle oskillaattorille on helppo työ, mutta softan teko vaativa. Kumpikin vastari on eri antennilla. Yksi antenni suunnataan lentokoneen doppleria kuulemaan, ja toinen antaa suoran referenssisinkun ulalähettimeltä. Kantoaallon ja dopplerin modulaatioiden vaihe-erosta softa laskee dopplererotuksen lisäksi kulkuaikaeron.

Keskustelua dopplerhavainnoista Juhan kanssa:

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 5218761835

Lisää keskustelua täällä:

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 3604979600

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 2122519111

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 8282050962

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 8782612646

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 3266440115

T: - Juha -

Tässä havaintoja Laatokan-Äänisen suuntaa ilmaisevalta vasemmanpuoleiselta Pietarin TV:n tutkanauhalta. Sille on piirtynyt useiden pienten, nopeiden koneiden yhtaikaisia kiemuroita. Oheiseen spektrikuvaan on näiden manööverien koukeroiset jäljet selvyyden vuoksi ympyröity. Ne on helppo erottaa reittikoneiden viistoista lähes suorista tai loivasti kaarevista dopplerjäljistä.

Kurvailevat koneet eivät olleet kotimaisia, eivätkä myöskään ADS-B-‘nettitutkissa’ näkyviä koneita. Lensivät siis tavan mukaan niinsanotusti ‘pimeinä’ siviililennonvalvonnalle. Yhden tutkanauhan perusteella ei voi laskea sijaintia, mutta ilmeisesti koneet toimivat rajojemme ulkopuolella.

Monipaikkatutkan puolen tunnin välein päivittyvä demoruutu netissä: maanpuolustus.net/pages/tutka/
Linkki ‘MP-tutkarobotin’ automaattisesti arkistoimiin tutkanauhoihin: maanpuolustus.net/muut/tutka/kuvat/
Maanpuolustusnetin ketju monipaikkatutkasta: maanpuolustus.net/threads/monipa … ost-321788

T: - Juha -

Yhtaikaa lentsikkadopplerien kanssa on syntynyt myös havaintoja luonnollisista taivasheijastuksista, kuten yläsalamoista. Wanhan kouluopin mukaan oletetaan yleisesti, että ukkossähkö syntyy pilvessä. Uskomus ‘ukkosgeneraattorista’ pilven sisässä on sitkeä, vaikkei kukaan olekaan onnistunut tyydyttävästi selittämään, miten ‘varausten erottuminen’ ukkospilvessä oikein syntyisi. Oletuksesta on ajan myötä tullut opinkappale. Siksi oletetaan myös, että yläsalamoita esiintyy vain ukkospilvien päällä. Heijastushavaintojen mukaan tämä pätee vain osittain.

Kaikkein matalimmat yläsalamat, ‘elosalamat’, esiintyvät yleensä lähellä ukkosrintamaa. Pintasalamien ja ukkospilven ilmavirtauksen kautta pilven huipulle kulkeutuneet suurjännitteiset varaukset purkautuvat pilven päällä tällaisina matalina yläsalamoina ylös alimpaan ionosfäärikerrokseen. ‘Elosalamapurkaus’ pysyy paikoillaan yleensä 20 - 30 minuuttia, vaikka ukkosrintama alla liikkuu eteenpäin. Kun etenevän ukkosrintaman väimatka korkeaan elosalamapurkaukseen venyy liian pitkäksi, sähköinen yhteys katkeaa, ja elosalamapurkaus loppuu nopeasti. Radioharrastajat havaitsevat elosalamapurkauksen loppumisen Es-kelin yhtäkkisenä päättymisenä. Näin syntyy ja päättyy ukonilmojen aikaan esiintyvä Es-radiokeli, ‘ukkos-Es’.

En tiedä vielä, onko elosalama sama kuin ‘keijusalama’ (sprite), koska en ole niitä nähnyt vierestä. Tämä ukkospilvien yläpuolinen sähkönpurkausilmiö tavallisesti näkyy ainoastaan tiheiden elosalamapurkausten välähtelynä korkealta pilvien lomasta, itse salamoiden peittyessä pilvien lomaan. Purkaukset tapahtuvat niin korkealla harvassa ilmassa, ettei edes niiden ääni kuulu tänne alas maanpinnalle. Vain aavemainen, äänetön taivaallinen välke havaitaan tänne alas.

Suurjännitteinen läpilyönti maasta ionosfääriin

“Globaali ukkostiheys on jokseenkin vakio”, luin ilmatieteilijöiden opetuksista. Ukkosia siis lyö jatkuvasti yhtä paljon läpi vuorokauden. Ja maailmanlaajuinen yhteenlaskettu salamapurkausten ‘ukkosvirta’ on jatkuvasti jokseenkin vakio. Yläilmojen ja maan välillä on megavolttien luokkaa oleva suurjännite. Joka pyrkii jatkuvasti varautumaan. Pintasalamat ovatkin ymmärtääkseni tämän suurjännitteen purkauksia alimpien ionosfäärikerrosten ja maan välillä. Eivät ukkospilvessä syntynyttä sähköä. Ukkospilvi varausta kuljettavine pystyvirtauksineen on vain ‘märkä rätti anodilla’, jota pitkin korkeajännitteinen ilmasähkö pääsee helpoimmin purkautumaan eristävän alailmakehän läpi.

Sähkö etsii itselleen helpoimman reitin purkautua. Alempaan ionosfäärikerrokseen purkauduttuaan ukkosvirrat kulkevat sitä pitkin niihin paikkoihin, missä ne pääsevät helpoiten lyömään yläsalamoina läpi ylempiin johtaviin ionosfäärikerroksiin. Näin ukkossähkökin etsii helpoimman kulkutien. Vaikka pintasalamien esiintymistiheys siirtyileekin tiheimmäksi kulloisillekin ukkospilvialueille, niin yläsalamien tiheys vaihtelee vähemmän. Koska ukkosvirrat pääsevät kulkemaan ympäri maapallon, ionosfäärikerroksia pitkin.

Elosalamia korkeampien yläsalamien esiintymistiheys ei siis riipukaan pelkästään ukkosrintamien sijainneista, vaan myös ionosfäärin liikkeistä ja johtavuudesta. Ukkosvirtapiiri on maailmanlaajuinen. Maa ja inosfäärikerrokset ovat ukkosten purkausvirtojen yhteisiä puolijohtavia kulkureittejä, joita pitkin ne pääsevät johtumaan ilman salamointia. Ilmakerrokset ovat eristeinä puolijohtavien maan ja inosfäärikerrosten välissä. Näiden ilmaeristekerrosten yli suurjännite joutuu purkautumaan erilaisina pinta- ja yläsalamoina, päästäkseen seuraavaan johtavaan ionosfäärikerrokseen.

Electric Discharge Scatter - EDS

Pitkäaikaiset niin sanotut ‘meteoriheijastukset’ ovatkin käsittääkseni todellisuudessa korkeimpien yläsalamapurkausten heijastuksia, koska niiden radioheijastusspektristä puuttuu kokonaan nopealle meteorivanan syntyliikkeelle ominainen lineearisen liikkeen doppler. Minkä ylempänä sähkönpurkaus tapahtuu, sen pitempikestoinen se on, koska ilma on harvaa. Matalapaineinen ilma kykenee kuljettaa ionijohtavuutena vähemmän varausta, koska sen ionitiheys harvempi.

Matalapaineisessa ilmassa suurjännite kiihdyttää yläsalamapurkausta kuljettavia ioneja nopeampaan vauhtiin. Lisäksi yläsalamapurkaus laajenee suuremmalle pinta-alalle. Ilmeisesti näistä johtuen pitkäaikaisesta yläsalamapurkauksesta heijastunut radioaalto saa leveämmän hajaspektrin eli dopplerhajonnan, kuin matalasta yläsalamaheijastuksesta syntyvä lyhytaikainen radioheijastus.

Korkein ja pitkäaikaisin meille näkyvä ja kuuluva suurjännitepurkaus on lähes tyhjön hyvin harvassa ilmassa tapahtuva revontulipurkaus. Varausta kuljettavia ioneja on hyvin vähän, joten maailmanlaajuinen ukkosvirta joutuu purkautumaan jatkuvasti loistavina ‘teslavaloina’ auroralieskojen muodossa. Vastaavasti aurorapurkauksen ionit kiihtyvät ilmanvastuksen puuttuessa huimiin nopeuksiin, mikä näkyy auroran radioheijastuksen hyvin leveänä hajaspekrinä. Kiihtyvien ionien nopeushajonta on suuri, joten niin on radioheijastuksen dopplerhajontakin. Se hamsseille tuttu kähisevä ‘Aurora-tone’.

T: - Juha -

Linkit:

Thomas Ashcraftin valokuvia keijusalamista (sprites): heliotown.com/Catalog_Transi … vents.html

ja: google.fi/search?q=Thomas+A … B1AQsAQIGQ

Jürgen Bartels Hampurissa on mitannut ja luetteloinut doppler- ja EDS-havainnointiin sekä Es-keli-indikaattoreiksi sopivien TV-kantoaaltojen tarkkoja taajuuksia - dx.3sdesign.de/Band1-Offsets.htm

Radar Aurora Compared to Sodankylä Magnetogram: oh7ab.fi/foorumi/viewtopic.php?f … 2039#p2039


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


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

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.