SPERIMENTAZIONE 70 MHz

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1 SPERIMENTAZIONE 70 MHz Dip. di Ingegneria Industriale e dell Informazione e di Economia INDICE - AGGIORNAMENTO SULLA BANDA DEI 70 MHZ - RISULTATI ESPERIENZE PRECEDENTI - PERCHE' DI UNA NUOVA SPERIMENTAZIONE? - RISULTATI CONSEGUITI NEL CORSO DEL PRIMI RISULTATI PER L ANNO CONCLUSIONI A cura di: Piero Tognolatti, Emanuele D Andria, Emilio Cutolo, Marco Vona, Mario Di Fonso

2 AGGIORNAMENTO BANDA 70 MHz NEL 2012 LA BANDA DEI 70 MHz RISULTA ASSEGNATA I RADIOAMATORI DI 29 PAESI TRA CUI : - 24 EUROPEI (16 SU BASE PERMANENTE) ; - 5 EXTRAEUROPEI (SUD AFRICA, NAMIBIA, BAHRAIN, EMIRATI ARABI, SOMALIA) DI PROSSIMA ASSEGNAZIONE : - UNGHERIA SOLO RADIOFARI IN : - AUSTRIA - CIPRO - USA

3 ALLOCAZIONI RADIOAMATORI SUI 70 MHz NEL 2012

4 AGGIORNAMENTO BANDA 70 MHz CONDIZIONI SPERIMENTAZIONE 2012 FREQUENZE: MHz LARGHEZZA BANDA: ± 12.5 khz POTENZA: 25 W ERP ANTENNE : VERTICALI E ORIZZONTALI NO EMISSIONI ENTRO 30 KM DA CONFINI STATO - NO APPARATI ED ANTENNE PRODOTTE DALL'INDUSTRIA - APPARECCHIATURE E ANTENNE RADIOAMATORI PARTECIPANTI CAMPAGNA DI SPERIMENTAZIONE AUTOCOSTRUITE E/O ADATTATE

5 AGGIORNAMENTO BANDA 70 MHz ESEMPI DI APPARECCHIATURE ED ANTENNE IMPIEGATE DAI RADIOAMATORI SUI 70 MHz

6 RISULTATI ESPERIENZE PRECEDENTI Precedenti sperimentazioni NUMERO DI RADIOAMATORI ITALIANI COINVOLTI : (MEDIA PER ANNO) FENOMENI STUDIATI: - TROPO SCATTER; - E - SPORADICO - METEOR SCATTER Esiti del 2007 compendiati nel Rapporto Tecnico

7 RISULTATI ESPERIENZE PRECEDENTI TROPO SCATTER - I SEGNALI VHF & UP ATTRAVERSANTI LA TROPOSFERA VENGONO CURVATI E IMMESSI IN CONDOTTI TROPOSFERICI CONSENTENDO COLLEGAMENTI OLTRE LA PORTATA OTTICA - FORMAZIONE DEI CONDOTTI FAVORITA NELLE ZONE DI ALTA PRESSIONE (ESTATE) - POSSIBILITA' SUPERAMENTO DISTANZE DI km IN PARTICOLARI CONDIZIONI DI CALMA TROPOSFERICA E O TRATTE RADIO SU MARE OSSERVAZIONI I SEGNALI IN 70 MHz VIA TROPO SONO CARATTERIZZATI DA: I0JX aircraft scatter - MAGGIORE INTENSITA' CHE NELLA BANDA DEI 50 MHz - EVANESCENZA MOLTO PIÙ PROFONDA (LUNGHI PERIODI PERDITA SEGNALE) - PRESENZA FLUTTER E DOPPLER PER RIFLESSIONI MULTIPLE (es. riflessione su aeromobili)

8 RISULTATI ESPERIENZE PRECEDENTI METEOR SCATTER - I SEGNALI VHF & UP VENGONO RIFLESSI DALLE SCIE IONIZZATE PRODOTTE DALLA COMBUSTIONE DELLE METEORE CHE ENTRANO NELL'ATMOSFERA DELLA TERRA (strato E ) - SFRUTTABILE 24/24 PER 365 GG/ANNO. MASSIMI IN CORRISPONDENZA DEGLI SCIAMI METEORITICI. DURATA DELLE RIFLESSIONI DEI SEGNALI DA POCHI MICRO SECONDI (PING) A QUALCHE MINUTO (BURST) - DISTANZE RAGGIUNGIBILI SONO TRA E km (ottimale km) - SOSPETTO COINVOLGIMENTO NELLA FORMAZIONE DI NUBI DI Es sporadico OSSERVAZIONI I SEGNALI IN 70 MHZ VIA METEOR SCATTER SONO CARATTERIZZATI DA: - MAGGIORE INTENSITA' CHE NELLA BANDA DEI 50 MHz - DURATA BURSTS MINORE CHE IN 50 MHz - PRESENZA FLUTTER E DOPPLER PER RIFLESSIONI MULTIPLE (SCIAMI)

9 RISULTATI ESPERIENZE PRECEDENTI E SPORADICO (Es) - HOT SPOTS IONICI ALL'INTERNO DELLO STRATO E (TRA 100 E 150 km) - FORMAZIONE ED EVOLUZIONE RANDOMICA (CONTRIBUTO METEORITICO, SOLARE, TEMPORALESCO/SPRITES, CALMA GEOMAGNETICA) - MASSIMA FREQUENZA FENOMENO MAGGIO AGOSTO E DICEMBRE- GENNAIO - SFRUTTABILE SU FREQUENZE > 200 MHz - ELEVATA INTENSITA' SEGNALI RICEVUTI / FADING MOLTO PRONUNCIATO - DISTANZE COPERTE TRA I 1000 E 2000 KM (SINGOLO SALTO ) OSSERVAZIONI I SEGNALI 70 MHz VIA Es SONO : - PIÙ INTENSI CHE NELLA BANDA DEI 50 MHz E PARAGONABILI A QUELLA DEI 144 MHz - Es HOT SPOT PIÙ PICCOLI E FOOT PRINT A TERRA IN AREE PIÙ CIRCOSCRITTE - FORMAZIONE/DISSOLVIMENTO/MIGRAZIONE Es HOT SPOT > CHE IN 50 MHz - BANDA SPESSO INUTILIZZABILE PER FORTI SEGNALI Es DA TX FM OIRT (BANDA FM BROADCAST ANCORA ATTIVA NEI PAESI EX SOVIETICI MHz)

10 ESEMPIO DI INTERFERENZA DOVUTA A PROPAGAZIONE Es DA TX FM OIRT (BANDA FM BROADCAST ANCORA ATTIVA NEI PAESI EX SOVIETICI MHz)

11 RISULTATI ESPERIENZE PRECEDENTI BEACON I0JX/B - Frequenza: MHz - Potenza: 10 W ERP - Antenna: 4 Elementi YAGI UDA dir Manipolazione: A1A (telegrafia) - Funzionamento: H 24

12 RISULTATI ESPERIENZE PRECEDENTI BEACON I0JX/B STATISTICHE I0JX/B REPORTS 2008 I0JX/B REPORTS APRILE GIUGNO AGOSTO OTTOBRE DICEMBRE N. REPORTS MAGGIO GIUGNO LUGLIO AGOSTO N. REPORTS I0JX/B REPORTS 2008 PER TIPO DI PROPAGAZIONE TROPO MS ES I0JX REPORTS 2010 PER TIPO DI PROPAGAZIONE TROPO MS ES NUMERO REPORTS DI RICEZIONE IN CUI IL BEACON E' STATO SEGNALATO SUL SISTEMA DX CLUSTER : - ANNO 2008 N. 304 MAX DISTANZA ASCOLTO km (SCOZIA GM4JYB in IO88HP ) PROPAGAZIONE VIA Es - ANNO 2010 N. 166 MAX DISTANZA ASCOLTO km (SCOZIA SCOZIA GM4JYB in IO88HP ) PROPAGAZIONE VIA Es

13 RISULTATI ESPERIENZE PRECEDENTI BEACON I0JX/B I0JX/B REPORTS 2012 ATTIVITA' 2012 (Agg. Agosto 2012 ) FEB MARZO APRILE MAGGIO GIUGNO LUGLIO AGOSTO N. REPORTS I0JX/B REPORTS 2012 PER TIPO DI PROPAGAZIONE TROPO MS ES NUMERO REPORTS DI RICEZIONE: - N. 174 di cui 22 Tropo,, 1 MS, 151 Es DISTANZA MASSIMA DI ASCOLTO: km (NORVEGIA LA4LN JP50JA) Il BEACON e' rivelato uno strumento insostituibile per la segnalazione di condizioni di propagazione favorevole. (Alerts via DX cluster radio/ internet)

14 PERCHE' DI UNA NUOVA SPERIMENTAZIONE? IL 24 CICLO SOLARE - CICLO UNDECENNALE MACCHIE SOLARI - MASSIMO DEL 24 CICLO PREVISTO NEL PERIODO INFLUENZA DEL CICLO SOLARE SU CIRCUITI IONOSFERICI A 70 MHz ULTIME PREVISIONI: MAX DEL 24 NEL 2013 CON SSN = 110 MACCHIE (MEDIATO)

15 PERCHE' DI UNA NUOVA SPERIMENTAZIONE? 24 CICLO SOLARE PROSSIMO AL MASSIMO Tentativo: Occasione l'osservazione/sfruttamento per tentare l'osservazione/sfruttamento fenomeni propagativi fenomeni sconosciuti propagativi su 70 MHz mhz quali : - TRANSEQUATORIALE (TEP) - AURORA BOREALE (AU) Verifica fenomeni propagativi conosciuti a frequenze inferiori (50 MHz) ma non su 70 MHz : - E SPORADICO MULTI HOP e BACK SCATTER - FIELD ALIGNED IREGULARITIES FAI

16 PROPAGAZIONE TRANSEQUATORIALE - TEP Trattasi di concentrazioni anomale di ioni negli strati E F della ionosfera che si creano su fasce equidistanti a nord e sud dell' equatore magnetico con formazione di condotti ionosferici di raccordo CONTRIBUISCONO IN MANIERA DETERMINANTE: - Flusso solare nel periodo del massimo del ciclo - Altezza del sole rispetto all'equatore magnetico PERIODI E ORARI FAVOREVOLI ALL'INSORGENZA DEL FENOMENO: - Equinozi ( marzo maggio e settembre novembre) - 17 alle 22 UTC (anche oltre) DISTANZE RAGGIUNGIBILI km

17 PROPAGAZIONE TRANSEQUATORIALE - TEP IPOTESI DA VERIFICARE: Possibili collegamenti in 70 MHz tra Italia e: - SUD AFRICA - NAMIBIA ANNO 2011 Ascolti in TEP del SUD AFRICA (ITALIA) 1 collegamento assoluto TEP del mondo GRECIA - SUD AFRICA (SV2DCD ZS6WAB) ANNO 2012 Vari ascolti del Beacon del Sud Africa ZS6WAB/B ( MHz) dalle H alle H UTC 1 collegamento assoluto TEP ITALIA - SUD AFRICA (IZ8DWF ZS6WAB) di km OSSERVAZIONI - Periodo concorde previsioni - Sud Italia favorito (a lat. 42 segnali dal Sud Africa già marginali) - Impiegato modo di trasmissione digitale ISCAT - Forte distorsione segnali flutter dovuto a vortici nei condotti TEP - Forte sproporzione potenza/antenne tra stazioni (numerosi ascolti unidirezionali )

18 PROPAGAZIONE TRANSEQUATORIALE - TEP SETTEMBRE NOVEMBRE periodo/anno favorevole per la TEP QSO ZS6WAB I0JX 22/09/2012 REALIZZATI COLLEGAMENTI CON SUD AFRICA ANCHE IN FONIA A LATITUDINI DI 42 N (ROMA) ASCOLTATO BEACON V51VHF DALLA NAMIBIA WAY AHEAD TEP Picchi si attività solare con numero di macchie oltre (2013 ) che dovrebbero consentire espansione dei condotti e coinvolgimento nel fenomeno delle latitudini più elevate Verifica aperture propagative via strato F2 anche a 70 MHz con NAMIBIA/SUD AFRICA (frequenti sui 50 MHz) dopo intensi brillamenti solari (segnali elevati e privi di flutter ) AUSPICABILI ULTERIORI APPROFONDIMENTI

19

20 AURORA BOREALE - AU - Riflessione dei segnali VHF (fino a km) causato da cortine aurorali - Flares (brillamenti) solari e Coronal Mass Ejections (CME) responsabili - Segnali VHF con forte distorsione (telegrafia favorita fonia difficile/impossibile) - Cortina Aurorale a distanze non maggiore di km tra i corrispondenti - Antenne direttive (guadagno > 10 db) e potenze di almeno 100 W - Osservazione del fenomeno su 70 MHz in ITALIA: SCONOSCIUTO

21 AURORA BOREALE - AU IPOTESI DA VERIFICARE: Possibili collegamenti in 70 MHz tra Italia e: - Paesi NORD EUROPA OSSERVAZIONI - Conferma fenomeno a 70 MHz : NO (SI fino a Latitudini di + 50 N) - Massima frequenza fenomeno: equinozio ed elevata attività solare ( ) - Potenze insufficienti - Sistemi trasmissione digitali da sperimentare per verifica/sfruttamento eventuali condizioni AU marginali a latitudini < 45 N AUSPICABILI ULTERIORI APPROFONDIMENTI

22 E SPORADICO MULTI SALTO - Es Multi Hop - Favorevole posizionamento di 2 HOT SPOT di Es (formazione condotti?) - Meccanismo noto ai 50 MHz, possibile copertura elevate distanze (> di km) - Presenza fenomeno su 70 MHz: SCONOSCIUTO

23 E SPORADICO MULTI SALTO - Es Multi Hop IPOTESI DA VERIFICARE: Possibili collegamenti in 70 MHz tra Italia e: - ISLANDA - ISOLE CANARIE - ISOLE AZZORRE - BAHRAIN - USA/CANADA (cross band 50 / 70 MHz) IW0FFK - CU3EQ Azzorre 12/06/2012 CT1HZE VE9AA (cross- band) Portogallo - Canada OSSERVAZIONI - Conferma fenomeno a 70 MHz: SI (precedenti sperimentazioni mancanza corrispondenti) - Collegamenti realizzati tra ITALIA e BAHRAIN /ISOLE CANARIE/ISOLE AZZORRE/ISLANDA - Massima frequenza del fenomeno nel mese di giugno - Segnali intensi, evoluzione rapida del durata fenomeno e aree collegate circoscritte - Distanze raggiunte oltre km (2 salti) - Confermata possibilità sfruttamento fenomeno oltre km (3 salti) Portogallo costa est USA/CANADA in cross-band 50/70 MHz)

24 CT1HZE VE9AA (cross- band) Portogallo Canada (TX 70 MHz) (TX 50 MHz)

25 BACKSCATTER da E SPORADICO Es BCKS - Fenomeno di diffusione randomica segnali prossimi alla MUF dell' HOT SPOT di Es - Meccanismo noto sui 50 MHz - Consente collegamenti nella cosiddetta zona di silenzio ( km) su vaste aree - Le stazioni coinvolte puntano le antenne verso una zona di riflessione comune - Segnali deboli ma costanti presenza di flutter e doppler dovuto a percorsi multipli - Necessarie antenne direttive (guadagno > 10 db) e potenze di almeno 100 W - Presenza fenomeno sui 70 MHz: SCONOSCIUTO

26 BACKSCATTER da E SPORADICO Es BCKS IPOTESI DA VERIFICARE: Possibili collegamenti in 70 MHz nella cosiddetta zona di silenzio durante intense aperture di Es - Conferma del fenomeno a 70 MHz : NO (Potenze impiegate insufficienti?) - Massime possibilità nei mesi di giugno agosto OSSERVAZIONI - Verifica efficacia impiego sistemi di trasmissione digitale a banda stretta per sfruttamento condizioni marginali AUSPICABILI ULTERIORI APPROFONDIMENTI

27 Stazioni Francesi in collegamento via Es Backscatter a 28 MHz

28 FIELD ALIGNED IRREGULARITIES FAI - Fenomeno di riflessione dei segnali dovuti a irregolarità nello strato ionosferico E - Meccanismo noto sui 50 MHz. Il segnale riflesso da un'area FAI subisce deviazioni fino a 90 dalla linea di congiunzione tra due corrispondenti - Consente collegamenti fino a km - Segnali deboli ma costanti presenza di flutter e doppler - Necessarie antenne direttive (guadagno > 10 db) spesso provviste elevazione - Potenze di trasmissione 100 W - Presenza fenomeno sui 70 MHz: SCONOSCIUTO

29 IPOTESI DA VERIFICARE: FIELD ALIGNED IRREGULARITIES FAI Possibili collegamenti in 70 MHz con scatter deviato (FAI) - OSSERVAZIONI - Conferma del fenomeno a 70 MHz : NO (Potenze impiegate insufficienti?) - Massime possibilità nei mesi di maggio agosto - Verifica efficacia impiego sistemi trasmissione digitale per sfruttamento condizioni propagazione marginali AUSPICABILI ULTERIORI APPROFONDIMENTI

30 Attività degli ultimi giorni.

31 TECNICHE NUMERICHE ALLO STATO DELL ARTE CONSENTONO UN MONITORAGGIO CONTINUO DEL CANALE PROPAGATIVO Joseph Hooton Taylor, Jr. (born March 29, 1941) is an American astrophysicist and Nobel Prize in Physics laureate for his discovery with Russell Alan Hulse of a "new type of pulsar, a discovery that has opened up new possibilities for the study of gravitation. Ham call sign K1JT Esempio di reporting prodotto da WSPR nel caso delle HF

32 Primi risultati relativi al 2013 Acquisizione di segnali beacon WSPR che mostrano l improvvisa comparsa e scomparsa di formazioni di E-sporadico capaci di influenzare la propagazione a 70 MHz (acquisizioni di IZ6QZB presso JN62qi)

33 Log dei segnali WSPR acquisiti il 12 Giugno 2013 da IZ6QZB, presso L Aquila (JN62qi) Timestamp Call MHz SNR Drift Grid Pwr (dbm) Reporter RGrid km az :58 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :50 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :30 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :28 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :22 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :20 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :18 G8VDQ IO91um 5 IZ6QZB JN62qi :16 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :12 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :10 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :08 G8VDQ IO91um 5 IZ6QZB JN62qi :06 G0MJI IO83ni 10 IZ6QZB JN62qi :04 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :00 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :54 G0MJI IO83ni 10 IZ6QZB JN62qi :52 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :48 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :44 G0MJI IO83ni 10 IZ6QZB JN62qi :36 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :34 IZ6QZB JN62qi 0.1 G0MGX IO93ga :30 IZ6QZB JN62qi 0.1 G0MJI IO83ni :28 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :26 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :24 IZ6QZB JN62qi 0.1 G0MGX IO93ga :22 G0MJI IO83ni 10 IZ6QZB JN62qi :20 IZ6QZB JN62qi 0.1 G3THQ IO91un :18 G8VDQ IO91um 5 IZ6QZB JN62qi :18 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :16 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :10 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :04 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :00 G0MJI IO83ni 10 IZ6QZB JN62qi :52 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :52 G0MJI IO83ni 10 IZ6QZB JN62qi :46 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :44 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :38 G8VDQ IO91um 5 IZ6QZB JN62qi :28 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :26 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi :22 IZ6QZB JN62qi 0.1 G3THQ IO91un :16 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :14 IZ6QZB JN62qi 0.1 G3THQ IO91un :10 IZ6QZB JN62qi 0.1 G3THQ IO91un :08 G8VDQ IO91um 5 IZ6QZB JN62qi :06 IZ6QZB JN62qi 0.1 G0MJI IO83ni :04 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :02 G0MJI IO83ni 10 IZ6QZB JN62qi :52 M0NKA IO92am 5 IZ6QZB JN62qi :26 G0MGX IO93ga 20 IZ6QZB JN62qi

34 SITO WEB FOURITALIA : CONCLUSIONI - Più di HITS (da 1 febbraio 2012) - Catalizzatore dello scambio di info sui 70 MHz - Strumento valido di divulgazione/scambio esperienze e conoscenze - Collettore dei dati (log) con i risultati dei partecipanti alla campagna sperimentale

35 CONCLUSIONI LA CAMPAGNA SPERIMENTALE 2012 HA CONSENTITO DI : - confermare che anche su 70 MHz hanno luogo fenomeni ionosferici conosciuti sui 50 MHz (TEP, E-sporadico multi hop ) ma mai osservati in precedenza ; - ipotizzare la possibilità di sfruttamento di ulteriori meccanismi di propagazione (Aurora Boreale FAI, Es back-scatter) ancora non osservati (limitazioni di potenza?); - verificare l'impossibilità di impiego della banda dei 70 MHz per i forti disturbi provenienti da stazioni broadcast dell' Est Europa (OIRT) in occasioni di intensi fenomeni di E- sporadico ; - sperimentare ulteriormente l'impiego di sistemi di modulazione digitale (ISCAT- WSPR) in grado di consentire il successo del collegamento anche in condizioni di segnale marginale ; - evidenziare che non si sono verificate, in quella attuale come nelle precedenti campagne di sperimentazione interferenze con l utente primario ; - stimolare l interesse verso le tematiche dell elettromagnetismo e delle radiocomunicazioni, rappresentando anche un valido strumento didattico; LA CAMPAGNA SPERIMENTALE 2013 STA CONSENTENDO L ACQUISIZIONE DI DATI MOLTO INTERESSANTI, GRAZIE ANCHE ALL IMPIEGO DI NUOVI METODI (WSPR). SI ATTENDONO FENOMENI INTERESSANTI NEI MESI A RIDOSSO DELL ESTATE/AUTUNNO 2013, PER EFFETTO DELL ELEVATO VALORE DELL SSN.

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