Мой анализатор VLF-спектра в MATLAB

При приеме сверхдлинноволновых сигналов часто возникает проблема в распознавании наличия слабого сигнала, которого почти не видно на спектрограмме-"водопаде", которая строится популярной у любителей сверхдлинных волн программой Spectrum Lab.

Я решил использовать тот факт, что спектр помех случаен, что позволит, накапливая результаты наблюдений, распознать наличие слабого полезного сигнала. При этом я предполагаю, что анализируемый радиосигнал подается на вход звуковой карты компьютера с выхода предварительного усилителя.

Скрипт-анализатор спектра

Код скрипта для математического пакета MATLAB vlf.m я разместил в репозитарии на Github: https://github.com/Dreamy16101976/VLF_MATLAB

При запуске скрипта запрашиваются:

  • нижняя частота среза ФВЧ (по умолчанию 6000 Гц)
    сверхдлинные волны
  • интервал для анализа спектра dt (по умолчанию 20 мс)
    VLF/ELF
  • число анализируемых интервалов N (по умолчанию 5000)
    very low frequency
  • нижняя частота интервала для построения спектрограммы
  • верхняя частота интервала для построения спектрограммы

Скрипт непрерывно производит анализ спектра и записывает результаты в текстовые и png-файлы (с именем вида YYYYMMDDHHMMSS.xxx) с картинками спектра:
мониторинг сверхдлинных волн

Для прерывания работы скрипта необходимо нажать сочетание клавиш CTRL-C в командном окне MATLAB или окне консоли, в котором выполняется скомпилированное приложение.

Параметры скрипта

Частота оцифровки (в герцах) задается жестко заданным в скрипте параметром Fs (желательно, чтобы звуковая карта позволяла использовать частоту не ниже 96 кГц).

На сглаживание спектра и его способность распознавать сигналы малой длительности влияет параметр N (при N=5000 длительность цикла составляет около 7 минут).

Компиляция скрипта

Скрипт можно компилировать в исполняемый exe-файл посредством команды:

mcc -mv -o vlf vlf.m

Результаты работы скрипта

Вот такие результаты я получил при запуске скрипта с параметрами dt=500 и N=1800:
(антенна ориентирована в направлении "северо-восток - юго-запад")
VLF сверхдлинные волны

А вот соответствующая спектрограмма-"водопад":
VLF сверхдлинные волны

1 - 18,3 кГц
2 - 18,9 кГц
3 - 19,6 кГц
4 - помеха
5 - 20,3 кГц
6 - 20,9 кГц
7 - 22,1 кГц
8 - 23,4 кГц
9 - 24,0 кГц

Исследование прохождения сверхдлинных радиоволн

Для изучения условий распространения сверхдлинных радиоволн я выбрал сигнал частотой 22,1 кГц. Он излучается британской станцией (позывной GQD), расположенной в Skelton (N 54° 43' 54.48" W 002° 52' 58.92") на большом расстоянии от Гомеля (места приема сигнала).

Я получил значения уровня сигнала с интервалом 1-2 часа, начиная примерно с 16 часов местного времени:

t, ч 0 1 2 3 4 5 7 9
уровень, x10-4 0,34 0,31 0,31 0,56 0,72 0,81 0,95 1,04

VLF 22100 прохождение радиоволн
Как видно, уровень сигнала днем намного слабее, чем ночью:

VLF 22100 прохождение радиоволн

VLF 22100 прохождение радиоволн

Это различие объясняется различными условиями прохождения радиоволн в разное время суток. Подробно я описал причину этого здесь.

Закат в день измерения наступил примерно через час после начала наблюдений.

На следующий день (10 декабря) я провел ряд непрерывных измерений перед и после закатом (он наступил в Гомеле в 16:42).

Продолжение следует

Яндекс.Метрика