O efeito Doppler em imagens de SSTV via satélite.

Por PY4ZBZ em 15-02-2006, atualizado em 22-09-2006.

O efeito Doppler sobre a freqüência do sinais de subida e descida do satélite é um fenômeno bem conhecido pelos usuários de satélites. Mas qual é o seu efeito sobre imagens de SSTV analógica e transmissões digitais de imagens ?

Em 15-02-2006 fizemos uma transmissão SSTV pelo repetidor crossband da ISS, reconfigurado para retransmitir sinais do SuitSat (up 145,99 MHz e down 437,8 MHz). Mas como o SuitSat está com defeito, provavelmente na conexão do HT para a antena, fazendo com que o seu sinal seja extremamente fraco, impossibilitando totalmente a sua retransmissão pelo repetidor, aproveitamos o excelente sinal para fazer um teste em SSTV e pelo DIGTRX também. A imagem de SSTV foi transmitida por mim em Robot36 e recebida por PY4AJ, com o MMSSTV, na órbita 41398, as 12:15 UTC (sendo o teste presenciado por PY4BW, ZZ4GSV, PY2MOK e PY2MXK) :

Podemos observar uma pequena inclinação da imagem, que não é devida a um erro de ajuste de slant, mas pela velocidade relativa ISS-estações, que no momento da transmissão, era da ordem de 5,5 km/s (é o dado RotR do Orbitron). É exatamente esta velocidade relativa RotR que causa o efeito doppler nas freqüências de subida e descida do satélite, e também a inclinação da imagem SSTV. Com um editor gráfico, podemos determinar que a inclinação da imagem é de pouco mais de 3 pixels, para uma largura total de 320 pixels, Como em Robot36, a parte útil de cada linha dura 138 ms, podemos calcular: 138x3/320=1,3 ms de atraso da ultima para a primeira das 240 linhas da imagem. Realmente, a ultima linha está atrasada, pois a varredura SSTV é da esquerda para a direita, e o sinal foi atrasado pela velocidade relativa da ISS, que naquele momento estava se afastando (entre o TCA e o LOS). Durante estes 36 segundos necessários para transmitir a imagem, o satélite se afastou de 5,5x36=198 km em relação as nossas estações. Portanto, o sinal gastou 198/300=0,66 ms a mais para chegar da minha estação até a ISS, e mais outros 0,66 ms a mais para voltar da ISS até a estação do PY4AJ, totalizando 1,32 ms a mais que o tempo que levaria o sinal se a ISS estivesse parada ! Exatamente o deslocamento no tempo sofrido pela imagem, do inicio ao fim ! Em outras palavras, o tempo de ida+volta do sinal aumentou entre a transmissão da primeira e da ultima linha, fazendo com que cada linha seja recebida com um atraso cada vez maior, causando a inclinação da imagem. A figura seguinte mostra a posição e dados da ISS no meio da transmissão:

Se a transmissão fosse feita entre o AOS e o TCA, a imagem estaria inclinada ao contrario, pois o tempo de ida+volta do sinal diminui entre a transmissão da primeira para a ultima linha. Veja um exemplo de tempo de ida+retorno aqui.

Vejam também o efeito doppler na transmissão (analógica) de textos no" waterfall"  do DIGTRX, feita ontem (14-02-2006) no FO-29, em SSB, apos o TCA, onde se observa a diminuição da freqüência:

Antes (logo após o AOS) de transmitir esta imagem SSTV analógica, também fiz uma transmissão DIGITAL, em HamDRM 16QAM, com o DIGTRX, da imagem seguinte (duração da transmissão: 18 segundos apenas !), que o PY4AJ não copiou por erro de apontamento da antena, mas que eu mesmo copiei com um FT100D + laptop e um dipolo UHF, sendo a transmissão feita com outro FT100D + Athlon 2400 e uma Topfkreis VHF. Observe que em transmissão digital, o doppler não tem efeito nenhum, e nem pode ter, pois o que é transmitido é uma seqüência de bits, que chega tal qual, não tendo efeito algum a sua amplitude, fase, retardos, etc...

Vejam a incomparável diferença com SSTV analógica !

 É uma pena que no Brasil haja tão poucos usuários do DIGTRX, que é muito usado na Europa, Japão e EUA, tanto que consta no ARRL Handbook 2006.