home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Tech Arsenal 1 / Tech Arsenal (Arsenal Computer).ISO / tek-20 / ffteme12.zip / EMEFFT.TXT < prev    next >
Text File  |  1991-04-02  |  6KB  |  164 lines
  1.                          FFTEME Program Description
  2.  
  3.                             Mike Cook (AF9Y)
  4.                             Tel:  219-637-3399
  5.                             Huntertown, IN
  6.  
  7.      This program was designed for experimentation with FFT processing
  8. on weak radio signals reflected off the MOON.  For those not familiar
  9. with ham radio moonbounce or EME (Earth-Moon-Earth) communications,
  10. here are a few notes on the operation:
  11.  
  12. 1) Signals are transmitted at 144 Mhz (or higher), normally with high
  13.    power and large antenna arrays.
  14.  
  15. 2) Reflected signals off the moon suffer degradation from several
  16.    factors:
  17.  
  18.    a) Path loss of 252 db
  19.  
  20.    b) Background Galactic Noise
  21.  
  22.    c) Faraday Rotation due radio wave rotation in the ionosphere
  23.  
  24.    d) Libration Fading due to multipath and the irregular reflecting
  25.       surface of the moon
  26.  
  27.    e) Doppler Frequency Shift due to the movement of the moon relative
  28.       to the earth.
  29.  
  30.    f) Path Delay of greater than 2 seconds (but beneficial because
  31.       echoes can be heard by rapid switching from transmit to receive)
  32.  
  33.  
  34.      NOTE:  Additional details on the transmitted signal and equipment
  35.             used are discussed in the Appendix.
  36.  
  37.  
  38.      The FFTEME program performs a 1024, 2048 or 4096 point FFT on
  39. data retrieved from a file.  The program requirements are a
  40. coprocessor and VGA display.  The source code can be modified for use
  41. on computers without a coprocessor by converting the Single Var to
  42. Real Var but the arrays will have to be reduce from 4096 to 2048. This
  43. will result in a maximum 2048 point FFT.
  44.  
  45.      The data files are actual digitized recording of transmitted
  46. signals reflected off the moon.   As discussed in the Appendix, the
  47. recorded signal is corrupted by many factors.
  48.  
  49.  
  50.       Files Name      Description
  51.  
  52.        WWV600         AM Recording of WWV 600 hz tone used to
  53.                       calibrate A/D card sampling rate.  Try
  54.                       the following parameters for this and
  55.                       other data files until you get an idea
  56.                       on how the program operates.
  57.  
  58.                           Samples   = 4096
  59.                           Data Skip =    3
  60.                           Offset    =    0
  61.                           FFT Type  =    N
  62.                           Min Freq  =   50
  63.                           Max Freq  = 2000
  64.  
  65.                       Note the additional 60 Hz indication in the
  66.                       spectrum.  The maximum freq is shown in the
  67.                       lower right corner of the screen.
  68.  
  69.        Allones        Test BPSK signal at center frequency of 1030 Hz
  70.                       Shows the Sin(x)/(x) spectrum. Run again with
  71.                       Data Skip of 2 and Squared FFT to get the center
  72.                       frequency.
  73.  
  74.        KW329N         1500 Watt, 1365 Hz Carrier reflected off the
  75.                       moon with doppler shift.  Very good receive
  76.                       signal.
  77.  
  78.        KW329G         1500 Watt, BPSK moonbounce signal.  Use the
  79.                       Data Skip of 2 and FFT Squared selection to see
  80.                       the center freq.
  81.  
  82.        MED325B        60 Watt, 1365 Hz Carrier with doppler corrected.
  83.                       This signal could not be heard during the test
  84.                       but does show on the spectrum plot.
  85.  
  86.        LOW325L        10 Watt, 1365 Hz Carrier with doppler corrected.
  87.                       It's there but too far below the noise.
  88.  
  89.        MED331U        60 Watt, BPSK signal doppler shifted.  FFT
  90.                       "Squared" will not detected it.  A matched
  91.                       correlator will detected it if the frequency
  92.                       can be found.  A good challenge.
  93.  
  94.        KB8331G        An interesting recording of a morse code
  95.                       transmission from a local EME station.  The
  96.                       return moon echoes can be detected between the
  97.                       dot and dashes.  The spectrum show both signals
  98.                       with a doppler of 142 hz (vs a calculated
  99.                       doppler of 144 hz).  Use a narrow min/max
  100.                       spectrum range around the weaker echos to
  101.                       determine freq.
  102.  
  103.  
  104.  
  105.                                APPENDIX
  106.  
  107.  
  108.    My EME station (AF9Y) was used for these experiments.  It consists
  109.    of the following:
  110.  
  111.    a) Six 42 foot, 22 element antennas custom designed for EME work.
  112.       Gain of the phased array is 25.2 dBi;
  113.  
  114.    b) Up to 1500 Watts transmit power with 1 5/8 inch feedline;
  115.  
  116.    c) GaAs Fet Preamp, 0.25 db Noise Figure mounted at the antenna
  117.       combiner;
  118.  
  119.    d) ICOM-781 Transmitter/Receiver with MMT Transverter;
  120.  
  121.    e) 386 20Mhz Computer with Co-processor and COVOX Voice Board
  122.       (used for A/D and D/A).
  123.  
  124.    f) The station is capable of echoes off the moon with up to 16 db
  125.       S/N in a 50 Hz bandwidth.
  126.  
  127.  
  128. Encoded Test Signal
  129.  
  130. A computer generated BPSK signal is converted from digital to analog
  131. by the COVOX board and fed to the transmitter audio.  This signal is
  132. transmitted at 144 Mhz as an upper sideband signal for approximately
  133. 1.5 seconds.
  134.  
  135.  
  136. The BPSK signal consist of the following:
  137.  
  138.        8 cycles of 1365 Hz for a "chip"
  139.  
  140.        31 chips form a maximal code sequence:
  141.           1001101001000010101110110001111
  142.           (1 chip = 0 Phase Shift, 0 chip = 180 deg Phase Shift
  143.  
  144.           A positive or negative sequence is used to represent
  145.           a 1 or 0 data bit.
  146.  
  147.         7 positive data bits are transmitted during the 1.5 second tx
  148.           period.
  149.  
  150.         The data rate is aprox 5.5 bits/sec.
  151.  
  152.  
  153. The long term goal is to do both detection and match filter
  154. correlation in real time.  Squaring the data and integrating the FFTs
  155. should provide detection and frequency determination within a few
  156. cycles.  The match filter can then be swept over a narrow range of
  157. frequency and phase until correlation is achieved.
  158.  
  159. I am looking for another ham with enough of the basic equipment to
  160. allow long transmission experiments.  Please give me a call if
  161. interested.
  162.  
  163.                                        Mike Cook (AF9Y)
  164.