Earth antenna 150 метров и эксперименты с ней

[UF3K_Vlad]

У меня похожая картинка была когда не приходил сигнал с эфира, и на водопаде видны цифровые шумы звукокарты

Аналогичное подозрение, хотя физически сигнал приходит (проверил). Ладно, устроим подробный разбор полетов, где что не так. Жаль времени на подготовку немного не хватило.
PS: Да нет, перепроверил при малой децимации (64), все приходило на вход звуковой карты, и на спектрограмме видно.
Вот вопрос, что теперь делать с нарезкой фалов. Превращать их в .wav  утилитой Маркуса я умею. Но у них неудачное  начало, скажем 03:06-03:36, 03:36-04:06 и т.д. Этот сдвиг в 6 мин надо где-то в ebnaut-rx указать?

[RU5C]

У меня тоже много вопросов. По видимому, что-то не так с конфигурационным файлом. При работе его входной уровень становится чрезвычайно низким, выходной вообще ноль, спектрограмма едва шевелится в районе -160db, файлы-то пишутся, но в них нет никаких пиков, декодирование выдает случайные пары знаков и все. По видимому, смотрим просто шум звуковой карты.

[UF3K_Vlad]

спектрограмма едва шевелится в районе -160db

Довольно близко к этому и у меня, в р-не -150 -140 дБ. Тут надо осмыслить, что может происходить при столь больших частотных разрешениях. Первое, и самое очевидное, амплитуды должны оставаться на месте, но с увеличением децимации они у меня ползут вниз.

[RU5C]

Мне кажется, проблема в том, что конфигурационные файлы не делаются с нуля, а небольшим видоизменением уже существующих. Смотришь иной раз, а там включены какие-то фильтры, да еще с переносом частоты, к тому же разные в левом и правом канале. А в правом канале вообще нужен фильтр?

[UF3K_Vlad]

Ну там (в правом канале) идет чуть ли не дельта-импульс 1 pps и поток NMEA, который где-то в р-не 10 кГц заканчивает основную плотность своего спектра т.к. 9600 бит/сек, но нужно еще и гармоники пропустить. С/Ш там очень большой, поэтому фильтровать что-то особого смысла не вижу.
Глядя на уровни до 96 кГц, у меня самое мощное это 35 кГц БП компьютера и 66,(6) RBU (чуть слабее) и там до ДД2 звуковой еще как до Луны. А вот выше 96 кГц наверное есть смысл физический аналоговый ФНЧ поставить (у меня пока не сделан). Что касается цифровых фильтров, он там широченный - http://prntscr.com/u90n2i

[rn3aus]

Друзья, через пару часов буду дома и постараюсь все разъяснить и развеять сомнения.

[rn3aus]

Итак, дорогие друзья, давайте разбираться!

Но у них неудачное  начало, скажем 03:06-03:36, 03:36-04:06 и т.д. Этот сдвиг в 6 мин надо где-то в ebnaut-rx указать?

Да, для этого служит параметр Time offset. Как его вычислить и какой файл из множества выбирать - расскажу чуть ниже.

Компоненты, задействованные в работе:
- правый канал R0, для коррекции SR. Все что дальше отключено и не важно.
- левый канал:
     blackbox1 - в нем нам нужен подавитель импульсных помех Noise blanker. Порог у него достаточно высокий, 10dB, он подавляет мощные импульсы.

     фильтр - он довольно широк, узким его делать не надо, так как иначе будет длинный звон от каждого попавшего в него импульса (первый NB не вычищает все импульсы, иначе от сигнала остались бы лишь жалкие обрывки). Фильтр несколько сглаживает возникшие после NB1 паузы, не пускает дальше фон переменного тока и прочий мусор вне полосы сигнала.
    blackbox2 - здесь еще один Noise Blanker, порог его ниже, 6dB. Вычищает выбросы фильтрованного сигнала.

Эти три компонента очень важны. Довольно критичны пороги NB! Лучше их не менять, так как они были подобраны после многих экспериментов.

Наличие сигнала можно контролировать компонентом Input Monitor. Входной сигнал, содержащий не частые импульсы и бороду между ними, должен занимать примерно треть высоты осциллографа и лишь при самых мощных щелчках заходить в красную область. Если сигнала почти не видно и нужно включать увеличение - плохо, нужно увеличивать усиление МШУ.
В точке L5 будет видна почти-синусоида с перерывами в ней, амплитуда сильно меньше, чем у входного сигнала.

PS Почему-то у меня не прикрепляются картинки

[EW8HP]

Первое, и самое очевидное, амплитуды должны оставаться на месте, но с увеличением децимации они у меня ползут вниз.

Такое может происходить когда Вы просматриваете спектр на краю алиас-фильтра после децимации. Децимацию увеличиваете, уменьшается частота Найквиста и более сильно давятся частоты за её пределами. У меня такое было.

UPD: Пробовал расшифровать аудиофайлы - ничего.

[rn3aus]

Далее, настройки FFT.
Основная цель этих настроек - сделать время накопления (окно FFT) несколько больше, чем наиболее длинный сеанс передачи. Например, зимняя ночь, наиболее подходящая для дальних передач - имеет длительность около 12 часов, сюда не включаем утро-вечер, когда начинается подъем-опускание ионосферы. Значит, длительность окна FFT должна быть больше этой величины. В данных настройках используется длина окна в 13,27 часов. Длиннее уже не зачем.

Как добиться такого длительного накопления? Выбрать правильным образом коэффициент децимации и количество отсчетов FFT. Нам нужна очень ограниченная часть всего принимаемого спектра, гораздо меньше одного герца. Все остальное нам не нужно. Так зачем же тогда вычислять FFT из гигантского количества отсчетов, и далее экспортировать их? Гораздо лучше выполнить предварительно их децимацию, сократив таким образом обрабатываемую полосу до необходимого минимума. Тогда FFT будет вычисляться легко и быстро, файл экспорта будет небольшой и, кроме того, при децимации увеличивается внутренняя разрядность сигнала  и будет возможно находить очень слабые сигналы на фоне мощных шумов.
Центральная частота, относительно которой будет вычисляться FFT в данном случае 8270.1 (запмоним ее, она потребуется для вычисления Freq offset)
Почему? Обычно ebnaut передачи было принято осуществлять несколько выше, чем окна на грабберах (которые от 8270.0 до 8270.02), чтобы не засвечивать их широкополосным ebnaut.

В общем вот это сочетание коэффициента децимации и длины FFT является оптимальным для приема ebnaut, так как обеспечивают требуемую длительность накопления (13 с половиной часов), и минимально достаточную полосу обзора. Не вижу смысла как-то менять эти параметры. Зачем? Расширять полосу обзора не нужно, выше и ниже ничего нет и никогда не будет...

[rn3aus]

Все это делалось с одной целью (точнее с двумя): подготовить сигнал, удалив из него импульсные помехи, сократить до минимума его полосу и сохранить длинные записи принимаемого сигнала в каком-то компактном виде для дальнейшей обработки.
Оказалось удобнее, проще и максимально экономно в плане объема делать это путем периодического экспорта вычисленных и уже немногочисленных после децимации отсчетов fft в текстовый файл. Это наглядно, кросплатформенно, допускает многочисленные последующие обработки.
Экспорт делается вот здесь. Важный параметр - количество экспортируемых отсчетов, оно равно половине установленной длины fft (смотри картинку выше). Так что если Вы все-таки изменяли те настройки (децимацию и длину), то не забудьте сделать это и здесь!

Каждый такой файл содержит запись сигнала за 13,27 часов! А как часто появляются новые файлы? Это задается здесь:

То есть раз в полчаса.
Вот допустим была у нас некоторая передача, длиной в 7 часов. В скольких файлах этот сигнал будет присутствовать полностью? Если все окно fft 13,27 часа, а сигнал 7, то у нас есть запас в 6,27 часа.За это время будет сформировано 6,27 часа \ 30 мин = 12 (почти 13) файлов. В первом из них сигнал будет ближе к концу записи, в последнем - у самого начала.

[rn3aus]

А как понять, какой файл выбирать из всей этой кучи, которая возникает по мере наблюдений?
Довольно просто: имя файла содержит отметку времени, соответствующую середине окна fft
Например: ebnaut22_AUG_0918_8270-1pps.txt - если середина окна наступила в 09:18, то во сколько же окно началось? 09:18 - 13.27/2 = 09:18 - 6.635 = 09:18 - 06:38 = 02:40
С этого момента начинается запись. Одна из моих передач начиналась в 03:00 и длилась около 7 часов . Значит этот файл подходит и искомый сигнал содержится в нем целиком и находится близко к началу (нужно будет отбросить примерно 20 минут).
В общем, от времени в имени файла (а не в его свойствах, время создания и пр.) нужно отнять шесть с половиной часов. 

[rn3aus]

Подходящий файл нашли. Что дальше?
Обрабатываем его утилитой ebnaut_ifft3b.exe. Но сначала нужно заполнить файл sr.txt
Первое значение в нем точная измеренная компонентом Sample rate correction SR. Но ведь она все время плавает! Да, нужно взять некоторое среднее (на глаз) значение, с точностью до одного-двух знаков после запятой. Это легко сделать. Главое, чтобы единицы герц были правильны. Ну и десятые тоже.
Дальше в файле указываем коэф децимации и длину ффт. И наконец центральную частоту ффт. Все эти параметры мы видели на вкладке FFT.

Получили wav файл. Запускаем ebnaut_rx, заполняем код, crc, длительность символа, количество символов сообщения.

Что указывать в поле Freq offset? Пусть мы ищем передачу на 8270.005. Насколько нужно сдвинуться от центральной частоты fft (8270.1)? Считаем: Freq offset= 8270.005 - 8270.1= -0.095 То есть сдвигаемся вниз, это понятно.

Ну а в поле Time offset? Пока не знаем! Нам нужно узнать точное время начала записи в файле. Для этого выбираем
наш wav файл. Запускаем декодер кнопкой Start. Немножко ждем, когда надпись initialising сменится на phase pattern 0,0,0,0, останавливаем. Видим на экране точный момент начала файла.

Посмотрите пример вот здесь: http://136.su/index.php/topic,6.msg18681.html#msg18681

Файл начался в 16:58:49.6, а передача началась в 21:00:00 - как же избавиться от этого сдвига?
С помощью поля Time offset!
Давайте опять считать: 21-17=4 полных часов=14400сек; и еще 60-59=1 полная минута=60 сек, и 60-49.6=10.4 сек от неполной минуты. Всего 14400+60+10.4=14470.4 это "чистый" сдвиг.
Как видим на картинке введено несколько иное значение. Дело в том, что необходимо еще учесть задержки, которые происходят внутри программы SpectrumLab при формировании экспорта fft. Эта задержкаа в точности равна длительности четырех отсчетов получаемого после преобразования wav файла. Она указана на экране:  Sample rate 0,342935
Четыре отсчета длятся 4/0,342935=11,664 сек. На эту величину запись искомого сигнала запаздывает, прибавляем:
14470.4 + 11.664 = 14482.064
И последнее: на передаче сектрумлаб вносит задержку начала передачи 0.3 сек. Добавляем сюда и получаем то, что и есть на учебном экране: 14482.364 сек

В общем не мудрствуя, для данных настроек децимации и длины FFT, можно просто к найденному чистому сдвигу добавлять 11,964 сек.

А что, это так важно? Все эти десятые доли при длине каждой посылки в десятки секунд?
Да, важно! При совсем хилом сигнале сдвиг на десятую секунды лишает декода! У нас же прием прямо у самой  границы Шеннона получается, тут на волосок сдвинулся и все, ничего не получилось. Сдвинулся в другую сторону - и вот она победа!

PS а почему тут в примере Freq offset=0? Потому что Стефан тогда вещал точно на 8270.1 и дополнительный сдвиг не требуется.

[rn3aus]

А по уровню шумовой поки спектра нормальной величиной можно считать -120 дБ.
Чем уже эквивалентная шумовая полоса fft, тем ниже на спектре шумовая полка. У нас здесь полоса 20 мкГц, что уже исходной полосы входного сигнала в 20е-6 / 24000 =8,33e-10=-90.8 дБ. Если входной сигнал в среднем был с уровнем -20 дб (тогда щелчки и трески будут уже часто перегружать АЦП), то получим на спектре -20-90=-110 дБ. Обычно входной сигнал делаем еще послабее, вот и появляется цифра -120 дБ.
Вот например хороший прием, спектрограмма должна быть примерно такой:

[rn3aus]

Если это не так - проверяйте свой прием! Проще всего оценить качество своего приема с помощью программы SAQ_RX
Если все нормально, вы должны видеть мощные сигналы служебных станций выше 16 кГц.
Хотя бы вот так, чтобы палки выступали на 20-30 дБ


Они всегда есть и очень мощны. Если Вы ничего подобного не видите, то прием у Вас отсутствует.

[RU5C]

Спасибо за подробные инструкции по обработке EbNaut файлов. Скопирую и сделаю файл-инструкцию, буду ею руководствоваться, пока не появится что-нибудь вменяемое. А так да, это все работает в тишайшем загородном месте. В городе это все пустое. Антенна довольно широкополосна, вход звуковой карты до предела загружен несущей 50 герц и ее гармониками. Сигналы на нужной частоте болтаются ниже уровня младшего бита АЦП. Увеличивать усиление еще больше довольно глупо, вход блокируется из-за цифрового клиппинга и уровень белого шума только возрастет. Можно попытаться поставить аналоговый полосовой фильтр на входе предусилителя и таким образом поднять усиление в цифровом тракте. Можно так сделать в качестве последней попытки и при отсутствии эффекта просто собирать марки или выращивать кактусы:(