Credit: NASA
Dave Jones EEVBlog heeft het opnieuw gedaan.
Geen stiekeme bezoek aan een Large Hadron Collider tentoonstelling, deze keer. Geen peperdure Gigahertz oscilloscoop met alle opties met enkel een stoomconnector los uit een vuilcontainer opgediept. (Aprilvis van dit jaar). Deze keer bezocht hij de NASA Deep Space Antenne in Tidbinbilla, Canberra in Australië, en kon hij ‘life’ meemaken hoe met Voyager 2 wordt gecommuniceerd.
Dit is zijn interessante video’s voor radiospecialisten waarin de technische aspecten van de telecommunicatie uitvoerig worden beschreven. Ik ben zelf een tijdje bezig met radiosignalen te decoderen met een HackRF zoals JT65, WSPR en het is interessant om te lezen hoe signalen die zwakker zijn dan de ruis toch gedecodeerd kunnen worden.
De eerste video is een uitvoerige technische uiteenzetting. De schotelantenne heeft een vorm van een Cassegrain telescoop: een parabole primaire schotel (een Cassegrian telescoop gebruikt echter spherische spiegels??? Kan hier iemand dit verschil met de uitleg verklaren?), met een spherische reflector en een detector achter de schotel vangt het signaal op. De LNA (Low Noise Amplifier) wordt gekoeld tot 4,5 Kelvin om ruis tegen te gaan. Voyager gebruikt een 2,4 GHz S-band uplink en een 8,4 GHz X-band (+ S-band) downlink. Voyager is vreemd genoeg niet het zwakste signaal die ontvangen kan worden door de schotel: de schotel kan signalen ontvangen tot -170 dBm, en dit wordt bij de MAVEN Mars Exploratie missie en de Mars Rover missies gebruikt. Voyager gebruikt echter een 20 Watt high gaan antenne waardoor het signaal bij aankomst op Aarde nog -159 dBm bedraagt. Dan passeert het signaal oa nog een dichroic spiegel die de X-band en de S-band splitst en een fixed-polarizer die het signaal split in een linksdraaiende en een rechtsdraaiende signaal, zodat het signaal van Voyager 2 dat linksdraaiend is afgescheiden kan worden. Doordat de primaire ontvanger op de Voyager 2 uitviel, moesten ze overschakelen naar de secundaire ontvanger, die een slechte frequentie locking mechanische had. Daarom worden er nu regelmatig testsignalen op verschillende frequenties uitgestuurd om te bepalen op welke frequentie de Voyager 2 zal locken als er data overgestuurd moet worden.
Credit: NASA
Hierna wordt het signaal gedecodeerd. De Mars missies gebruiken Turbo codes, en halen 3 megabit. Bij Voyager 2 heeft het signaal een symbool-SNR = -6,5 tot -7 dB, er worden 320 symbolen/seconde multiconvolutie encoding gestuurd, met een 1/6 bits. Met MCD2 codering kunnen ze het signaal +3 dB (verdubbeling) de bit SNR verbeteren naar 6 bit-SNR . Telemetrie van de voyager wordt ontvangen aan 160 bits/seconde.
De tweede video is een rondleiding “in-the-field” in de nieuwe operating room. Hier zie je dat ze naast Voyager 2 ook andere missies opvolgen waaronder WIND en Mars missies zoals Opportunity.
UPDATE: Er is nog een derde video verschenen!
De URL van de live website die de status aangeeft van de Deep Space Network.
1 dB = decibel, logaritmische schaal, 10 dB = factor van 10 in de energieoverdracht
Tienvoud van spanning of stroom: energieoverdracht bedraagt dan Uˆ2/R of R*Iˆ2 => 20 dB
1 dBm = logaritmische schaal de energie van het signaal om 1 mW over te dragen aan te duiden
