几个月前,Andrés Callej,EB4FJV在他位于马德里旧科尔梅纳尔的家中安装了一个2.3GHz信标。该信标具有2W的功率,在垂直极化时,通过一根全向天线辐射,并在2320.865MHz频率上发射一个信号单音和CW标识。

由于旧科尔梅纳尔离Andrés居住的Tres Cantos离笔者只有10公里远,所以信标信号很强。Madrid-Barajas机场离他家也很近(距离18R号跑道门口约15公里),有几条飞机路线会经过附近,特别是那些飞越Colmenar VOR的航线。因此,当听到信标时,很容易从飞机上看到反射。

7月8日,笔者录制了一段从10:04到11:03 UTC的信标,地点就在Tres Cantos外的郊区。在这篇文章中,笔者检测到航空器反射,并将它们与从adsbexchange.com网站获得的ADS-B飞机位置和速度数据相匹配。从这些数据中,可以找出哪些飞机的位置和飞行轨道所反射的信号较强,可以被检测到。

实验装置

本实验的接收机由连接到StellaDoradus 9dBi的2.4GHz 平板WiFi天线上的LimeSDR构成。笔者选择了这个天线,而不是一个更直接的网格抛物面天线,因为它的外形很小,较宽的辐射方向可以让我们接收来自不同方向的反射信号。天线连接到LNAH输入端。整个接收机装置安装在相机的三脚架上。

这个装置可以在下面的图片中看到,测试期间在笔者家里拍摄到的。这个位置的信号相当强。窗前有几棵树和一些高楼大厦挡住了直接视线。

如果接收机能直接看到信标,接收到的信号会非常强。在下图中,可以看到来自LimeSDR的本振的互调信号。因此,在这种设置下,能否接收弱反射的决定因素是LimeSDR的动态范围。

在这个位置试验了一段时间后,笔者决定把天线直接对准巴拉哈斯(国际机场),用汽车作为从信标到直接通路的临时屏蔽。效果很好,因为他将天线指向信标远处,并且车也减少了一点直达波信号。这可以在下面的两张图片中看到。注意第一张图片中的飞机。它正在从巴拉哈斯的36L跑道起飞,并产生一个可以在接收机中检测到的反射。

笔者位置是网格定位的IN80do68pw(或者40.62045ºN,3.69466640ºW)。天线的方位角设置为120°。在10:40 UTC,笔者将方位角改为80°,但在观察到的反射中没有产生任何明显的差异。

结果

录音是在GQRX中通过用宽滤波器记录SSB模式下的音输出来实现的。录音可在此处下载(738MB)。WAV记录是用脚本处理的,以生成保存到npz文件中的频谱数据。频谱数据的分辨率为每像素11.7Hz或0.43s。

下面就是一些瀑布图。为了便于观察,它被分成10分钟的截图。可以看到一些飞机散射的踪迹,特别是可观察到正向多普勒频移的现象。在最后一块的末尾,有点奇怪:一辆汽车在附近一条土路上行驶时产生的强烈反射,竟然这么强烈。这为其他的实验提供了更多的可能性:比如被动的雷达交通监控。