Analog UHF TV DXing usando um satélite militar russo

“TV DX” refere-se ao ato de receber transmissões de televisão de transmissores muito distantes que não seriam alcançáveis ​​em condições normais. Normalmente, isso é feito quando surgem condições atmosféricas específicas, permitindo que as ondas de rádio viajem em um caminho que antes não podiam. Isso também é chamado de “propagação anômala” e acontece com mais frequência para frequências mais baixas. No entanto, como praticamente todas as transmissões de TV passaram para UHF (e alguns VHF superiores), TV DXing tornou-se menos comum, embora ainda não impossível, uma vez que certos mecanismos de propagação ainda funcionam para UHF e acima.

Outro fator que torna a TV DX muito menos comum na era de hoje é o fato de que a maioria das transmissões mudou para modulação digital. A transmissão digital é mais eficiente com o uso do espectro em comparação com a analógica, que veio com portadoras de vídeo e áudio definidas com uma concentração de potência muito maior. Embora isso seja bom para a visualização comum, resulta em condições DX que exigem um nível de sinal mais alto recebido (embora, quando isso aconteça, forneça o sinal com clareza total).

Em suma, com o analógico “o que você recebe” é “o que você recebe”. Mesmo um sinal fraco pode resultar em uma imagem de baixa qualidade, enquanto uma imagem de alta qualidade requer um sinal mais forte. Com o digital, na maioria das vezes você não decodifica nada até que seu sinal atinja um certo nível, quando você obtém uma imagem claramente legível.

No entanto, apesar de tudo isto, devido a um conjunto de circunstâncias bastante estranhas, consegui há poucos dias receber uma emissão de TV analógica UHF proveniente de um transmissor a mais de 3500km de distância. Então, vamos fingir que você não leu o título do post e fazer a pergunta retórica; Como isso é possível?

A história extraterrestre

Para entender o pano de fundo por trás disso, temos que voltar ao tempo mais simples de 2019. Foi então que o radiotelescópio do Observatório Parkes detectou seu primeiro sinal candidato SETI para o projeto Breakthrough Listen - agora conhecido como o (in)famoso “BLC -1” - na frequência de 982 MHz.

A partir de agora, acredita-se amplamente que o sinal era de uma fonte (humana) menos intrigante, no entanto, na época, muitas teorias sobre sua origem surgiram como sempre. Um dos mais fundamentados era do radioamador de longa data Scott Tilley. Ele notou que a frequência em que o BLC-1 era ouvido era consistente com a banda de downlink usada pela antiga constelação de satélites soviética “Molniya”, na órbita de nome idêntico.

Estes eram principalmente satélites de comunicação, usados ​​pela URSS para transmitir dados militares e civis para áreas no norte, onde a cobertura de satélites geoestacionários era ruim ou totalmente inexistente. O programa Molniya foi muito bem sucedido, com 164 satélites sendo lançados no total antes que a constelação envelhecida fosse substituída pela nova série Meridian.

Os satélites Molniya e Meridian usam um tipo de transponder que ouve uma seção do espectro de rádio e retransmite tudo o que detecta em uma seção diferente. VHF, UHF e bandas ainda mais altas foram observadas sendo usadas por esses satélites, no entanto, como mencionado anteriormente, de interesse específico foi o downlink do transponder UHF superior conhecido por ter sido usado por Molniya, sobrepondo a mesma frequência onde o BLC-1 foi detectado .

E, de fato, logo após o anúncio da detecção do BLC-1, Scott descobriu que essa frequência Molniya ainda está em uso pelos satélites Meridian.

Uma coisa que ajudou na (re)descoberta deste transponder foi uma forte emissão de portadora em torno de 992,45 MHz. Após uma inspeção mais próxima com uma antena de maior ganho, esta acabou por ser a portadora de vídeo de um sinal SECAM de transmissão analógica de TV, mesmo com uma portadora de áudio FM fraca 6,5 ​​MHz mais alta, revelando que esse transponder específico nos satélites Meridian estava de fato transmitindo um canal de TV analógico inteiro.

Mais algumas inspeções e observações do sinal por Scott e outros também ajudaram a identificar a fonte como a estação de TV de música Türkmen Owazy, transmitindo do Turcomenistão. Por sorte, esta nação que por acaso usa a frequência perfeita para que seu canal de TV seja captado por um antigo satélite soviético ex-soviético, também ainda usa o padrão analógico SECAM para transmissão, uma verdadeira explosão do passado e uma nova oportunidade inesperada para uma TV analógica DX auxiliada por satélite na década de 2020.

Alinhamento de satélite

Recebi meus primeiros sinais dos satélites Meridian no início de março de 2022, depois que uma série de eventos específicos trouxe mais atenção a esses satélites militares russos. Assim como muitos outros antes, observei que diferentes sinais podem ser ouvidos no transponder dependendo de onde o satélite está localizado atualmente, em relação à superfície da Terra.

Em particular, o sinal de TV Türkmen Owazy geralmente seria muito fraco e pouco acima do ruído, no entanto, aumentaria muito a força apenas quando o satélite estava prestes a se pôr abaixo do horizonte do Turcomenistão, apenas para desaparecer rápida e completamente logo depois. Este é de fato o comportamento esperado de uma torre de TV sendo retransmitida por um satélite; a maioria dos transmissores de radiodifusão terrestre tem suas antenas configuradas de tal forma que concentram todas as suas emissões de rádio no horizonte ao seu redor - em alguns casos apenas em direções específicas, mas quase nunca acima. Isso obviamente ocorre porque qualquer sinal irradiado por uma torre de TV ou rádio para o céu seria simplesmente energia desperdiçada que poderia ter sido usada para melhorar a cobertura do solo.

No caso desta torre de TV, ela transmite essencialmente a grande maioria de seu sinal em um círculo ao seu redor, exatamente como o feixe de um farol traçaria. E como os satélites Meridian não são geoestacionários, algumas vezes por dia um dos ativos cruza esse feixe, permitindo que ele receba o sinal desta torre em plena potência (“cheio” em relação ao que é possível tão longe no espaço). Esse alinhamento dura apenas alguns minutos, antes que o satélite se posicione abaixo do horizonte da torre de TV ou até que fique acima do feixe, mas durante esse tempo qualquer estação receptora na grande área de cobertura do satélite, abrangendo uma grande parte do hemisfério norte, pode receber isso relativamente forte sinal de TV retransmitido.



Imagem acima: um diagrama simplificado mostrando o caminho que o sinal retransmitido faz entre a torre de transmissão, o satélite e o receptor final

Quando o sinal retransmitido é recebido, o caminho total do espaço livre percorrido por ele em seu caminho até o satélite e de volta ao solo é de mais de 60 mil quilômetros, muito maior do que a circunferência da Terra, tornando-se um sólido (embora questionável) legitimidade) contato TV DX. Pode-se dizer que isso não é nada impressionante, considerando que esta é uma operação de rotina para os inúmeros satélites de TV em órbita geoestacionária a uma altitude semelhante, embora na minha opinião falte a certa “mágica” que uma TV analógica retrô transmite de uma ditadura totalitária acidentalmente retransmitida por um satélite de comunicação militar russo de última geração.
Finalmente decodificando o sinal

Mesmo quando o satélite está alinhado com a torre de TV, a força do sinal retransmitido está longe de ser ótima. Por exemplo, mesmo durante seu momento de pico de força, eu não conseguia ver nem mesmo um pequeno traço da portadora de sinal de cor SECAM, embora o áudio FM ficasse perfeitamente claro às vezes e a portadora de sinal de brilho (preto e branco) ficasse alta o suficiente para que um imagem básica apareceu em um decodificador em tempo real que eu estava usando.



Imagem acima: captura de tela FFT/cascata do sinal de vídeo em preto e branco SECAM retransmitido pela Meridian

Como descrito anteriormente, a “vantagem” do analógico sobre o digital, pelo menos neste caso, é que, embora a maioria do sinal de 6,5 MHz ainda estivesse muito abaixo do nível de ruído para mim, pelo menos o sinal de brilho estava bem acima dele . Se esta fosse uma transmissão digital, eu precisaria que todo o sinal estivesse pelo menos alguns dB acima do ruído, além de um multiplex de canal DVB-T(2) inteiro provavelmente seria muito amplo para o transponder de qualquer maneira.

Depois de compartilhar minha recepção da imagem fraca, @2019Casandro entrou em contato comigo e desenvolveu um decodificador básico, mas perfeitamente adequado, logo depois. Processar a mesma gravação em seu decodificador mostrou resultados muito promissores, pois seu programa era muito mais adequado para sinais muito fracos como esse, então sintonizei a transmissão de TV novamente em um dia diferente para obter uma gravação ainda melhor. Depois de passar isso pelo decodificador, finalmente acabei com o vídeo que alguns de vocês provavelmente já viram, no qual é possível distinguir características claras do conteúdo. Nessa ocasião também gravei o sinal de áudio FM junto com o vídeo, para poder combinar os dois em uma experiência de visualização “adequada” (que você pode acessar clicando no link).

Imagem acima: Quatro quadros estáticos da transmissão de TV decodificada

Observe que o decodificador atualmente omite completamente qualquer sincronização de vídeo, em vez disso, simplesmente duplica a visualização em largura e altura. Isso não apenas reduz sua complexidade, mas tentar sincronizar um sinal tão fraco realmente acabou prejudicando-o (como visto na decodificação anterior em tempo real). Talvez uma maneira confiável de sincronizar seja desenvolvida no futuro, mas para esses propósitos de demonstração curtos, considero o método atual satisfatório. Não é como se você fosse assistir um dia inteiro de programação de TV turcomena através do Meridian de qualquer maneira (embora, se você for, eu o encorajo totalmente).
Hardware necessário

O transponder Meridian de 990 MHz não é particularmente forte, exigindo uma antena de alto ganho para que seja copiado com sucesso. Eu usei um prato offset de 2,5 metros com uma alimentação helicoidal LHCP sintonizada em 995 MHz (o Meridian é RHCP, o prato inverte a polarização). Logo após o feed foi um LNA de 990 - 1000 MHz, feito sob medida para mim por teroz.cz. Eu já tentei receber este transponder cerca de um ano atrás, mas sem esse LNA filtrado meu receptor foi sobrecarregado por sinais de rede celular próximos. Falando nisso, usei um HackRF SDR como receptor, embora apenas um RTL-SDR V3 ou equivalente seja suficiente. Na verdade, usei o Nooelec NESDR SMArt V4 junto com o HackRF durante minha última tentativa de recepção, com o vídeo de gravação do HackRF e o áudio da gravação do NESDR (mais fácil para mim do que o HackRF gravar toda a largura de banda sozinho).

Imagem acima: A antena parabólica de 2,5 m que usei para receber o Meridian. Observe que ele é montado de cabeça para baixo para permitir a recepção de satélites distantes de baixa elevação. Isso não é necessário para o Meridian, pois eles passam a maior parte do tempo acima do pólo norte

O braço de alimentação da minha parabólica está muito acima do solo, forçando-me a usar vários metros de coaxial entre a saída LNA e a entrada SDR, então para garantir que tudo isso aconteça, eu também uso uma linha de TV por satélite barata e barata amplificador que modifiquei para aceitar e passar pela alimentação de 5V de polarização em T. Isso provavelmente não será necessário se você usar coaxial curto e/ou um LNA de ganho mais alto (encomendei o meu com uma opção de ganho mais baixo de propósito, pois sabia que o emparelharia com o amplificador de linha).



Imagem acima: Foto do meu conjunto de alimentação Meridian 990 MHz

Uma antena menor provavelmente também funcionaria para receber sinais desse transponder. De fato, durante sua descoberta original, Scott Tilley simplesmente usou uma pequena hélice RHCP omnidirecional voltada para o céu. Embora isso não seja suficiente para decodificar qualquer coisa de forma realista, será satisfatório para aqueles que desejam simplesmente monitorar a atividade geral do transponder. Ir um passo mais alto e usar uma hélice direcional maior voltada para o satélite pode fornecer bons resultados, embora eu pessoalmente não tenha visto ninguém copiar nenhum sinal individual no transponder de 990 MHz com uma antena menor que um prato de 2m. Se você fizer isso, compartilhe sua conquista e me marque!

Outros sinais

Como mencionado anteriormente, a transmissão de TV do Turcomenistão é apenas uma das muitas coisas que você pode ouvir neste transponder. Scott Tilley tem detectado sinais consistentes com emissões de radar UHF do país atualmente sitiado da Ucrânia e, devido à banda de uplink usada, é comum ver outros sinais de transmissão e celular aparecendo de vez em quando. O transponder também tem seu uso pretendido pelos militares russos, sobre o qual não vou especular aqui, embora mais uma vez Scott Tilley tenha publicado uma extensa análise disso, se você estiver interessado.

O transponder de 990 MHz também não é o único usado pelos satélites Meridian. Dependendo da espaçonave individual, ele pode usar uma combinação de transponders com downlinks, incluindo 278 MHz, 484 MHz, 990 MHz e frequências mais altas na banda C e na banda X. Particularmente os de 278 e 484 MHz podem ser de seu interesse, pois podem ser recebidos com uma antena de tamanho muito mais conveniente e muitas vezes carregam algum tráfego interessante, incluindo repetidores de rádio amador ou controle de tráfego aéreo. Assim como os downlinks de 990 MHz, os de 278 e 484 MHz podem ser facilmente dominados por seus sinais de transmissão locais. Enquanto eu consegui receber o de 278 MHz, estou sem sorte quando se trata de 484 MHz, pois um multiplex de canal DVB-T2 decidiu se estabelecer nessa frequência.

[2022-03-28] A partir de hoje, apenas o Meridian 8 e o Meridian 9 têm um downlink de transponder ativo de 990 MHz. O Meridian 10 foi lançado há apenas alguns dias e em breve também poderá ativá-lo.

Se você conseguir receber consistentemente um dos transponders, não importa qual, ele permitirá que você basicamente ouça uma parte do espectro de rádio em qualquer lugar do hemisfério norte, desde que você cronometre suas sessões de audição adequadamente, tendo em mente o alinhamento de satélite necessário que descrevi usando a torre de TV turcomena como exemplo. No que diz respeito aos transmissores terrestres, os que estiverem perto da pegada do satélite terão maior probabilidade de serem captados por ele e retransmitidos. Claro que haverá muitas exceções, mas é uma boa regra geral. É claro que um transmissor terrestre precisa ser forte o suficiente para ser captado pelo satélite em primeiro lugar.