Tip para la recepción del Goes 16 por XQ6DLW (Demys)
Estimados colegas debo aclarar ante todo que los puntos que tocare en esta pequeña explicación sobre la recepción del Goes 16 se basa en pruebas y experimentación con un conocimiento base de electrónica. Pues no soy ingeniero electrónico, solo un simple electricista curioso y experimentador como radioaficionado que soy, si tiene conocimientos y encuentra cualquier error técnico, solo compacto lo que aprendí y solo quiero romper el mito y el silencio que muchos han creado sobre la dificultad de la captura de este espectacular satélite. Dicho todo esto comenzamos.
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Como todos sabrán el satélite Goes 16, es netamente meteorológico. Es una fuente de información constante las 24 horas del día y el cual envía imágenes cada 30 minutos. El mismo es utilizado para la observación y estudio de nuestro clima en diferentes regiones y así prevenir eventos lamentables como los Huracanes, por lo que dicho satélite se encuentra a 36 mil kilómetros de distancia a 75.2W casi sobre el ecuador, abarcando la cara visible del planeta, junto a su hermano Goes 17 y como el Goes 14 y 15 el cual se encuentran en reserva, estos dos últimos envían una transmisión de datos más lentas demorando más su captura de imágenes.
Comenzare estos tip por lo más importante, la antena:
Para estos satélites que poseen una débil señal en el orden de frecuencia de los 1Ghz se debe requerir de un plato de mayor diámetro posible, el cual modificando su guía de onda se obtendrán resultado excelentes cosa que no redundaré ya que hablare de la antena actual que estoy utilizando, y el cual ya casi me se de memoria. Y hablo de nada mas y nada menos que la antena de wifi de 2.4 Ghz.
Según muchos entendido este modelo de antena no es la más ideal teóricamente y les doy toda la razón. Pero para el que no tenga mucho espacio o busque algo de estética, valla que va muy bien.
Como sabrán, esta antena está bien alejada de la frecuencia que se requiere el Goes, ya que al ser de Wifi su frecuenta esta establecida en los 2.4 Ghz, por lo que muchos experimentadores han optado por invertir el segundo reflector opuesto a su posición original para obtener una cierta cercanía a la frecuencia de 1.6941 Ghz(frecuencia del Goes 16) y un separador de 2.5 cm desde la base plástica del reflector secundario, como muestra en la siguiente imagen
Imagen obtenida de la web rtl.sdr.com
Pero en mi caso no obtuve un resultado que me convenciera pues opte en modificar el dipolo interno de la antena. Como todo dipolo se puede calcular pero para no entrar en detalles muy técnico y buscando la simplicidad de la explicación expongo lo realizado por mí, y sé que no es nada del otro mundo pero la idea es romper el mito de lo difícil y mostrar que no hay que ser muy erudito para obtener buenos resultado. En las próximas imágenes expongo el esquema del dipolo interno original y después el modificado.
Esquema Original
Esquema Modificado
A la hora de extraer el dipolo tenga en cuenta que la protección plástica de la antena va introducida con pegamento por el centro del aluminio que soporta el dipolo a más de 10 cm de largo, por lo que aconsejo con una pistola de calor o algo que induzca temperatura, calentar levemente el aluminio he ir forzando hacia afuera suavemente el platico de la cubierta sin dañarlo para poder llegar al dipolo central.
Como se muestra en la imagen del esquema del dipolo modificado, simplemente será agregar dos pedazos de tramos de cobre planos, como el espacio en la base plástica de protección del dipolo es justo a la medida no podremos agregar estos tramos de forma horizontal, si no se posicionaran verticalmente y lo que hacemos con esto es buscar la resonancia del dipolo a la frecuencia deseada.
Hecho estos pasos, volveremos a colocar la pieza de aluminio con el dipolo en la base del plato como estaba originalmente, colocaremos un separador de 1.5 a 2 cm entre el reflecto secundario y la base platica , mantener el segundo reflecto en posición original pero cuando tengamos la antena ya posicionada al satélite lo deberemos abrir lentamente he ir buscando la mejor señal nunca poniéndolo totalmente plano dicho reflector..
LOS LNA O AMPLIFICADORES
En el segundo tip, comentare sobre algo que ha creado controversia en varias ocasiones. Los amplificadores es tema que se ha discutido por mucho tiempo, ya que muchos proponen el LNA maravilloso de Nooelec. Dos amplificadores con un filtro intermedio componen este dispositivo y cortado para la frecuencia de los Goes, nada que perder tiempo ni trabajo, es llegar he instalar y recibir.
Link de nooelec: https://www.nooelec.com/store/sawbird-plus-goes-302.html
Pero qué pasa si usted no puede adquirir este dispositivo?.. Que para muchos su envío a veces es un poco más alto que el valor en sí del mismo, o la espera es considerable y usted desea experimentar con sus propios medios o con elemento un poco más asequibles.
Bueno te transmito mi experiencia. Yo uso 3 LNA, y a lo mejor dirás. Qué horror 3 amplificadores.
Pero analizamos. Si compramos un LNA de Nooelec estaremos usando en si dos amplificadores en uno con un filtro intermedio. Muchos colegas recomiendan usar un LNA junto a su antena y el Nooelec junto al SDR. Y en segunda opción favorable, es una línea activa USB y colocar en la antena el Nooelec y el sdr junto conectando este cable USB directo al pc. En mi caso use la primera opción.
Como dije anteriormente uso 3 LNA pero en realidad estoy usando dos. De cierta forma recree el amplificador de Nooelec de una forma casera al unir dos amplificadores con un filtro intermedio el cual me referiré mas adelante.
A continuación muestro las imágenes de los LNA usado, todos los amplificadores se venden en Aliexpress .
Imagen 1
Link: https://a.aliexpress.com/_m0NPRT8
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Imagen 2
Nota: Este LNA de la imagen (2) se puede polarizar con 5 v por el mismo coaxial por lo que se requiere un circuito Bias Tee
Link:https://a.aliexpress.com/_msqDiWI
Link bias tee: https://a.aliexpress.com/_m0n4VXG
En si, yo tenía dos placas o circuito del amplificador de la imagen (1) cuyos transistores estaban defectuoso. Buscando por internet con mis conocimientos básicos de electrónica encontré la información de un transistor Fet que me dio muy buenos resultado con nomenclatura FH1.
Link: https://www.ebay.com/itm/133582439082
Link datasheets: https://datasheetspdf.com/pdf-file/563383/WJCommunication/FH1/1
Pues sustituí los transistores originales dañados por este fet agregando solamente una resistencia de 10 M en el Gate sin modificar nada más del circuito. Pero esto no quiere decir que el amplificador con su transistor original no funcione. En la siguiente imagen represento la modificación.
Como necesitamos recibir una señal fuerte aprox 40 DB y lo más limpia posible, estos amplificadores deben tener un factor de ruido si es posible por debajo de 1 DB, en el caso del fet FH1 esta un poco elevado a 1.2 db, pero esta dentro de un buen rango. Aconsejo blindarlos y con buen contacto a tierra para evitar corrientes parasitas.
FILTROS USADOS
Bueno en este tip hablare de los filtros que uso, sin tanto detalles técnico ni teorías complejas. Pues probando y probando se me ocurrió como comentaba más arriba, unir dos amplificadores con un filtro intermedio. Tenía un filtro a mano nada pensado para esta frecuencia del Goes , si no de 88- 108 de fm de eso que venden también nuestros queridos amigos chinitos.
El mismo lo coloque de forma intermedia entre los dos LNA uniéndolos prácticamente en un mismo circuito. Y mi sorpresa fue al colocarlo en funcionamiento acompañado con el tercero LNA puesto en la antena, el rendimiento ha sido muy bueno para ser casi todo casero. En la siguiente imagen expongo el filtro usado.
Link:https://a.aliexpress.com/_m0oGEJo
En la siguiente imagen, muestro la configuración con la cual quedo los dos amplificadores con el filtro intermedio.
Teniendo la configuración de un LNA en la antena y dos LNA con intermedio el filtro, uso un cable de tv de 75 Ohm de 4 m, lo recomendado seria el LMR 400 de baja perdida, pero el coaxial para señal satelital de tv funciona igual si no tenemos nada más a mano, siempre teniendo en cuenta que el coaxial debe ser lo más corto posible entre la antena y el SDR.
Link LMR400: https://a.aliexpress.com/_mLaNYYS
Para mejorar más la señal incorporé un filtro a la entrada del sdr cercano a los 1.7 Ghz recuperado de un repetidor de celulares, pero esto es opcional . Ya que va en dependencia de la contaminación en ruido que tengas en tu domicilio o lugar donde tendrás todo para recibir al Goes. En la siguiente imagen te dejo un ejemplo con su link si lo requieres hacer igual que yo.
Link: https://a.aliexpress.com/_mrYDlJk
Imagen de la señal final obtenida con el programa SDRSharp
Radio definida por software o SDR
Este punto es muy importante, ya que este dispositivo es el que permitirá la recepción de la señal del satélite, pues será una parte vital del proyecto de los Goes.
Yo uso el RTL-SDR, el cual presenta unas características muy buenas por su calidad en su construcción y sensibilidad.
Pero como en todo lo electrónico, su debilidad es su temperatura a partir de la frecuencia de los 1 Ghz en adelante aumenta y se coloca inestable, afectando así su recepción.
Pues recomiendo refrigerar de forma pasiva o activas con un buen disipador o con celdas peltier. Eso lo dejo a consideración de cada cual. Yo solo use un buen disipador de aluminio y fue mas que suficiente.
Link de la celdas peltier: https://a.aliexpress.com/_mNKgGqQ
Unas de las ventajas del sdr mencionado es que posee la capacidad de activar su propio bias tee o alimentación para el LNA, con un voltaje de 4.5 v y unos 500 mah y estaría bien si vas a ubicar ,el sdr con el amplificador junto en la antena. Pero en caso de utilizar un cable coaxial, recomiendo la alimentación del LNA de forma separada he independiente al sdr.
Hay muchos otros sdr que tienen un rango más amplio, llegando a los 2Ghz ya que el rtl-sdr llega a los 1.7 Ghz. Si consigues cualquier otro con más rango estaría mejor. Solo ten en cuenta que sean originales, en el caso de copias chinas algunos son muy inestables, no poseen bias tee etc. Y los resultados no serán agradables.
Orientación de la antena y el satélite
A lo mejor te han dicho que posicionar un satélite en el cielo con las antenas de plato o rejilla es muy difícil en las frecuencias de 1Ghz en adelante, no te preocupes yo también lo pensaba.
Realmente para nada es difícil, existen aplicaciones muy interesantes para la ubicación del satélites. Hace un tiempo existía una app llamada Satellite AR. Pero por desgracia la misma no está en funcionamiento o presente errores por motivos que desconozco.
Te recomiendo la app SatFinder, búscalo en el Play Store he instálalo en tu celular.
Luego de instalado puedes buscar el satélite deseado, en este caso el Goes 16 aparece con el nombre de Goes Eas, Star One 75.0 W.
En su pantalla principal veras varios elementos, el cual te orientara la elevación de la antena, como el azimut. También incluye una brújula para tu ayuda.
Luego iras a los tres puntos en la posición derecha superior. Buscaras la primera opción Vista AR, apuntas al cielo, ya que la misma aplicación te dará la ubicación del satélite y te dirá con exactitud dónde está. Pues a esa posición marcada debes apuntar la antena.
Otra herramienta de gran ayuda seria la web dishpointer.com ,la misma te marcara con una línea la dirección al satélite. Pudiendo ampliar el mapa y reconocer algún punto de orientación que tengas, como una esquina o alguna referencia ya sea objeto distante. Solo debes poner tu ubicación el nombre del satélite y calculara la orientación.
Mayor información: https://www.rtl-sdr.com/rtl-sdr-com-goes-16-17-and-gk-2a-weather-satellite-reception-comprehensive-tutorial/
Para una elevación de la antena a la hora del ajuste más exacta, te recomiendo la aplicación Nivel de burbuja-Transportador, también lo encontraras en Play Store.
Coloque el celular con la aplicación abierta de forma horizontal en conjunto con la antena y vera los grados de elevación que tiene en el momento.
Nota: Todas las pruebas de señal para empezar lo puedes realizar con cualquier programa para SDR, ejemplos como SDRConsole o SDRSharp etc.
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Instalación del Goestools en Raspbian
En este punto hemos llegado a lo último dentro de todo los tip que les he dejado. Por lo que ahora abordare la instalación del programa Goestools en Raspbia.
Últimamente se ha visto un problema para instalar dicho programa en una Raspberry, pues hay varios reporte de usuarios el cual goestools les da un error a la hora de instalar. Por lo que supongo, que pueda ser la actualización de unas de las librerías en Raspbian para Raspberry la que impide la instalación del programa.
Pues realice tres intentos en una Raspberry sin éxito. Por lo que decidí utilizar una vieja PC que disponía, instalándole Raspbian para PC y no he teniendo ninguna dificultad para instalar el programa para los Goes.
Aclaro que para instalar un sistema operativo Linux como el programa Goestools, debe tener un mínimo de conocimiento en esta materia. Pero no se preocupe hay mucha información y tutoriales de cómo usar Linux en internet. Cosa que no entrare en detalles he iré directo a los pasos de instalación.
Lo primero será buscar y abrir la consola de comando de Raspbian como se muestra en las siguientes imágenes.
Para poder actualizar con todos los permisos debemos entrar como súper usuario por lo que debemos escribir el siguiente comando.
- sudo su
Luego procederemos a descargar las actualizaciones por lo que escribiremos
- sudo apt update
Esperamos unos minutos a que termine de descargar, y al terminar procederemos a instalar estas actualizaciones con el comando.
- sudo apt dist-upgrade
Si en algún momento nos pregunta que si deseamos instalar le damos (S) y damos Enter.
La instalación puede demorar unos minutos, todo depende de su pc.
Después de que termine la instalación necesitamos reiniciar el pc. Por lo que escribiremos el próximo comando.
- sudo reboot
Esperamos a que reinicie el pc y volvemos a entrar a la consola de comando de Linux, repitiendo el primer comando.
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Ahora procedemos a instalar algunas dependencias necesarias para el Goestools colocando el siguiente comando.
- sudo apt install git build-essential cmake libusb-1.0 libopencv-dev libproj-dev
Esperamos a que termine
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Ahora instale la librería librtlsdr para el funcionamiento del RTL-SDR con los próximos comandos.
- git clone https://github.com/steve-m/librtlsdr.git cd librtlsdr
- mkdir build cd build
- cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX:PATH=/usr -DINSTALL_UDEV_RULES=ON ..
- sudo make -j2 install
- sudo cp ../rtl-sdr.rules /etc/udev/rules.d/
- sudo ldconfig echo ' blacklist dvb_usb_rtl28xxu ' | sudo tee --append /etc/modprobe.d/blacklist- dvb_usb_rtl28xxu.conf
Volvemos a reiniciar nuestro pc
- sudo reboot
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Al iniciar nuestra pc, vuelva abrir la consola de comando y pruebe el SDR que debería estar ya funcionado con el siguiente comando.
- rtl_test
Debería salir el siguiente resultado en la consola.
Found 1 device(s):
0: Realtek, RTL2838UHIDIR, SN: 00000001
...
Esto quiere decir que el sdr está instalado y se puede ejecutar ya. Para salir de la comprobación, aplique Control + C
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Ahora procederemos a instalar el programa Geostools con los siguientes comandos.
- git clone https://github.com/pietern/goestools.git
-cd goestools
- git submodule init
- git submodule update --recursive
- mkdir build
-cd build
- cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX:PATH=/usr ..
- sudo make -j2 install
Después limpiamos nuestra consola para continuar con el comando
- clear
Salimos de la carpeta de instalación de goestools aplicando el siguiente comando
- exit
Volvemos a entrar con el primer comando
- sudo su
Ahora crearemos un archivo que será el que controlara al SDR y los parámetros de Goestools con el siguiente comando.
- sudo nano goesrecv.conf
Esto nos creara un archivo parecido a un txt o testo plano, donde copiaremos y pegaremos lo siguiente.
[demodulator] mode = "hrit" source = "rtlsdr"
[rtlsdr] frequency = 1694100000 sample_rate = 2400000 gain = 5 bias_tee = false
[costas] max_deviation = 200e3
[decoder.packet_publisher] bind = "tcp://0.0.0.0:5004" send_buffer = 1048576
[monitor] statsd_address = "udp4://localhost:8125"
Para guardar aplique Control+O y para salir Control+X
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Después de todos estos pasos debería esta ya instalado el programa Goestools. Para ver los paquetes de datos de los goes abra la consola y aplique el siguiente comando tal cual.
- varecv -v -i 1 -c ~ /goesrecv.conf
Al aplicar este comando debería a empezar a ver en la consola los siguientes parámetros.
2018-09-15T21:52:03Z [monitor] gain: 8.44, freq: -2121.4, omega: 2.589, vit(avg): 2400, rs(sum): 0, packets: 0, drops: 55
Si los vit están por encima de 2000 no hay señal del Goes, pero si están por debajo de 400 la señal es optima.
. Para detener la recepción de datos aplique Control + C
Los paquetes de datos le pueden servir para oriental la antena, como comentaba arriba los vit estan en 2000 puede ir orientando la antena y estos deberían empezar a disminuir mientras más fuerte sea la señal, tratando de llegar mínimo a 400 y drops debe quedar en 0.
Otra forma de ajustar los parámetros óptimos de recepción es trabajando con el archivo creado más arriba con el comando.
- sudo nano goesrecv.conf
Lo que modificaremos serán las siguientes líneas.
sample_rate = 2400000
gain = 5
En mi caso como tengo tres LNA mi mejores resultado fueron en sample rate = 2000000 y en Gain = 40, en su caso deben ir probando hasta que los vit comiencen a bajar, pero siempre antes verificando que la antena este en posición correcta con el satélite. Recuerde que para guardar los cambios en el archivo, aplique Control + O
Luego que haya obtenido un valores correctos como los vit en 400 o 300 y drops en 0, fíjese sin no tiene perdida de paquetes los cuales se deben mantener por encima de 50, si es así está listo para empezar a descargar las fotos enviadas. Sin cerrar la consola de Gorecv donde se reflejan los paquetes obtenidos, abra una segunda consola he introduzca el siguiente comando.
- vaproc -c /usr/share/goestools/goesproc-goesr.conf -m paquete --subscribe tcp://127.0.0.1:5004
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Cuando obtenga suficiente paquetes el goestools empezara a aparecer en la segunda consola lo siguiente.
Writing: ./goes16/m2/ch13/2018-09-15/GOES16_M2_CH13_20180915T231750Z.jpg
Writing: ./goes16/m2/ch13_enhanced/2018-09-15/GOES16_M2_CH13_enhanced_20180915T231750Z.jpg
Writing: ./goes16/m2/ch02/2018-09-15/GOES16_M2_CH02_20180915T231750Z.jpg
Writing: ./goes16/m2/fc/2018-09-15/GOES16_M2_FC_20180915T231750Z.jpg
Writing: ./goes16/m1/ch07/2018-09-15/GOES16_M1_CH07_20180915T231820Z.jpg
Automáticamente goestools empezara a crear carpetas en la ubicación home/pi donde ira guardando las diferentes imágenes de los distintos canales del Goes 16, también cartas meteorológicas y fotos compartidas del Goes 17.
Recomendación: todos estos procesos llevan paciencia. El goestools cada vez que se modifique su archivo con nano, debe detenerse y reiniciar y después volver a aplicar los comandos. No realizar configuración teniendo en funcionamiento el goestools ya que no cambian los parámetros.
*Recuerden si construyen sus LNA, estos deben ir blindados para evitar ruidos, que influyen en la perdida de paquetes y cortes en las imágenes.
*Coloque ferrita a los cables de alimentación de los LNA, evitara corrientes parasitas.
*Los computadores adicionales que tenga cerca del principal con el goestools, también ocasionan ruidos y pérdida de paquetes.
*Hay un periodo en el día, comprendido entre las 12.00 del mediodía y las 3.00 de la tarde, donde el sol se encuentre por detrás del satélite, la transmisión puede llegar a ser nulo. Así que no se preocupe si no ve señal.
*He comprobado que después que modifique el dipolo de la antena, la misma se puede mover de 1 a 2 grados de su posición, la señal se degrada pero no desaparece.
*Las tormentas y fuertes lluvias también degradan la señal.
Espero que le sirva de ayuda estas pautas que he puesto. Todo está basado en experiencias y porque no dolores de cabeza, para obtener un buen resultado utilizando piezas recicladas y lo más artesanal posible. Recuerde el que persevera triunfa y lo que se proponga lo alcanza.
Dejo una foto captada por mi estación:
