DCNYFJ
发布于 2026-06-24 / 84 阅读
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VHF波段气象卫星接收教程

简介

VHF波段因其天线制作较简单,极化失配影响较小对于初学者来说非常友善。

本文将详细!!!讲解如何接收METEOR M2系列气象卫星LRPT链路以获取气象云图。

注意!NOAA POES系列气象卫星已于2025年退役!

卫星

METEOR M2系列卫星是太阳同步极地轨道卫星,绕地球运行,高度约为地面800公里。它们的轨道选择使它们每天大致相同的太阳时经过同一地面位置,一天两次。

目前有两颗卫星以LRPT模式运行:METEOR-M N°2-3和N°2-4

METEOR-M N2于2023年1月因姿态保持系统故障退役,METEOR-M N2-2目前处于待命状态(仅遥测和转储)。

卫星

频率

模式

带宽

偏振

METEOR-M2-3

137.9 MHz

OQPSK 72k

100 kHz

RHCP

METEOR-M2-4

137.9 MHz

OQPSK 72k

100 kHz

RHCP

信号描述

METEOR-M2卫星的图像通过LRPT(低速率图像传输)广播,这是一种数字方案,采用PSK调制(更准确地说,METEOR-M N2用QPSK,后期卫星用OQPSK)。数据速率为72 K,足以支持三通道的JPEG压缩图像。

MC_blone接收的METEOR M2-3

硬件

SDR

只要质量好,任何SDR都可以。通常的选择是RTL-SDR。

远离HTOOL品牌和其他盗版!这些品牌SDR灵敏度极低,可能效果很差。也尽量不要使用仿版RSP1。这些SDR的敏灵度通常没有RTL好

(辨别盗版的方法如下图)

我推荐RTL-SDR V3,可以在淘宝"邻家HAM"这家店上找到。另一个不错的接收器是Nooelec NESDR SMArtee

当然,也可以使用其他SDR,比如HydraSDR RFoneSDRplay等。这些SDR在强干扰下表现更好,但价格也更高。

天线

综合讨论

METEOR M2卫星在VHF频段发射,这意味着几乎可以在任何地方轻松接收。

最重要的参数不是天线,也不是SDR。是遮挡!不用说,接收LRPT的最佳地点是楼顶,其次是任何足够平坦且人口稀少的地方,如农田。

远离人口中心也有帮助,因为开关电源、LED灯和电力线通信都会产生严重干扰,严重影响LRPT的接收,尤其是对初学者来说。

天线类型

有几种天线类型可用于接收流星LRPT信号:

  1. V型偶极天线(正V天线)

  2. QFH(四线螺旋)天线

  3. 旋转天线

  4. 八木天线

我强烈建议初学者用正V天线天体开始他们的接收,这种天线制作非常简单且价格极低。它也便携,几乎没有什么问题(图纸如下)

更高级的用户可以使用八木天线。图纸如下(MC_blone提供)

(滚木)

更更更高级的用户,比如希望建造自动化站点的人,会发现V偶极天线作为永久安装非常不理想。对于这些,我强烈推荐使用QFH天线。关于制作QFH天线的教程可以提供,但请记住,制作一个相对可行的QFH很简单,但要打造一个效果良好的QFH非常困难,并且需要使用矢量网络分析仪(VNA)进行调谐。

关于METEOR-M N°2-3的重要说明

由于新冠疫情等因素导致的储存时间过长,METEOR-M 2-3号天线展开故障。

LRPT天线未能正确展开,处于倾斜状态,这意味着辐射模式不均匀,导致大量衰落和信号在弱与强信号之间交替。

因此,QFH天线作为全向天线并不推荐用于METEOR-M N°2-3的工作,因为它的性能不如NOAA卫星(或METEOR-M N°2-4及未来卫星)。

而V偶极子则不是完全全向的。因此,通过手持天线并随着卫星移动调整其朝向和高度,可以在一定程度上补偿发射天线错位的问题。

其他定向天线,比如八木,效果更好,但它们都更笨重、笨重且难以制作,因此我不推荐初学者使用。而且对于永久/自动化的站点来说,除非你有天线旋转器或MC_blone的手,否则QFH是唯一有效的选择。

关于METEOR-M N°2-3/4的重要说明

由于俄罗斯惯有的“超级”散热系统,卫星会常常由于温度过高导致姿态问题,所以在接收LRPT时信噪比会剧烈波动。甚至在最高仰角的时候丢失信号。你通常需要调整天线极化以稳定接收,根据经验通常是当信号下降时迅速从垂直往左/右45度切换至垂直往右/左45度,最好还是根据实际情况调整极化

LNA

滤波+LNA(甚至是与宽带LNA配对的滤波器)在接收LRPT时非常有帮助。

如果靠近FM广播发射站(~1公里 | 1/4英里)/其他干扰,你需安装带通滤波器,否则SDR过载从而收不到信号。

推荐使用TQP9036放大器,他在137增益更高。也推荐使用流金信号放大器

市场上的流金信号放大器大多数都是盗版,推荐去淘宝"SDR爱好者"那家店购买。

最好是将放大器接的尽量靠近天线,以防止平衡天线对馈线的辐射。

你也可以使用滤波+LNA一体板,可以在淘宝找到他们137 MHz SAW amplifier。 LNA的外观详述如下。注意只有标有1581滤波器的LNA适合(137 MHz SAW),其他的则适用于ADS-B及其他频率!

这些LNA需要供电:可以使用Micro USB和偏置三通(SDR供电,但是容易烧SDR)。通常会亮起蓝色LED灯,以确认LNA正在供电。

你也可以在一体板输出端(SMA公头,图中右边接口)接LNA(流金信号放大器)输入端,这样可以大大提升信噪比。

但是如果你电磁环境好的话,不必加一体板。

连接馈线不宜太长,推荐使用低损耗馈线

SatDump的设置

  1. 打开SatDump,进入Recorder标签页。

  2. Drive中选择你的SDR(如果没有识别到你需要点列表右边的刷新按钮,不要点太快,不然会崩溃)

  3. 调整增益(AGC)。

    • 如果你没有LNA,打开RTL AGC,并且RTL-SDR的GAIN可能需要几乎调到最大。如果你有LNA,RTL-SDRGAIN 25就够了(如果你使用SATDUMP1.2.2)

如果你使用的是SATDUMP1.2.3或者2.0.0,需要勾选RTL AGC和Turn AGC,不需要调整GAIN

选择采样率。RTL-SDR通常1.024就够了。1.024 Msps

  1. 点击Start

FFT(频谱)设置

  1. 展开FFT选项条,拉动第四和第五个拖动条让频谱线条靠近底部并且让他的波动比较大。

    如果你的设备性能不行,可以将第一个下拉调整的数字改的低一点。

    如果频谱过于杂乱可以拉高第6个拖动条

无标题.png

解码器设置

  1. 打开Processing选项条,搜索LRPT。选择METEOR M2-x LRPT 72k

  2. 勾选DC BlockingFill Missing Data这样可以修复图像中丢失数据的黑块

  3. 点击Processing最下面的选择框选择Primary然后查看频率是否跳转到137.9。

  4. 如果你愿意,可以打开面板,搜索 。这将为你提供更多关于卫星经过你上方的信息,比如它何时升空(称为AOS)和落下(称为视野),以及它在天空中的位置。TrackingMETEOR-M2 3

  5. 点击Start

在新发布的流星上测试模式时,可能需要选择信号是否同步。METEOR-M2-x LRPT 80k

注意!因为SATDUMP的一些软件问题,无法快速锁定信号,你需要在接收前预测你信号出现时的频率并将这个频率设置为中心频率,通常使用LOOK4SAT中的多普勒预测功能调整频率,切记接收时不要调整频率,不然会丢锁。

推荐新手先录制基带文件(Recording选项条,在下拉条中选择cs8以减小空间占用,然后点击start。结束后别忘了点stop),后期进行频率微调。

如果你的SDR有巨大的直流偏峰干扰,并且严重影响信噪比(如图)

1.你需要修改中心频率(LRPT信号中心频率(记得考虑算多普勒)+0.1MHZ)

2.在Processing选项条中,修改Frequency Shift-100khz

如果你还想获得更高的信噪比,也可以通过修改SATDUMP解码器的锁相环来实现

1.首先打开SATDUMP开发者模式(方法见文章"SATDUMP基本调整教程")

2.在Processing选项条下面修改pll_bw改为0.001,rcc_alpha改为1.333333333 。然后修改最底下的max_fill_lines1000

这些调整需要精确的起始解码频率(见上面提示),以及勾选Fill Missing Data

这通常会增加1~2的信噪比,以及降低误码率。

通过预测

我建议在安卓手机上使用 Look4sat 来预测卫星何时经过你的位置。卫星过境时将手机放置于天线主梁上,让红色光标对准黄色圆圈。

另外,如果你喜欢在电脑上安装这些软件(或者没有安卓手机),Orbitron和GPredict也非常出色。

我不知道iOS上有没有好的传球预测应用,最接近的是PulseSat,但有严重缺点,最重要的是启动速度极慢。作为替代方案,也可以直接在浏览器中使用网站 N2YO

接收图像

当卫星进入你的视线时,信号(一个凸起)会出现在瀑布上。解调器会开始工作。

你可以通过查看星座图,(那些绿色的点点)来调整天线,四个点越集中表示信号越强。你也可以通过查看信噪比数值来调整天线。且Viterbi后面的数字(即Reed-Solomon纠错块)是黄色或绿色,那么一切都正常,你收到的是完美的图像!

如果Viterbi NOSYNC,说明信噪比(SNR)太低了。别担心,这不会毁掉整个画面——信号不够强时只会出现一条黑线,如果你勾选了修复功能,可以将黑线修掉。

当卫星过境后,点击标签页中的Processing标签中的Stop然后再点击Drive中的Stop不要关闭SatDump,因为它会在后台开始处理数据!StopProcessingStop

如果你关闭了SatDump,也没什么大不了的。解决方法如下:

  1. 进入标签页Offline processing

  2. 搜索并选择它METEOR-M2-x LRPT 72k

  3. input Flie里面选择你解码输出的文件夹中的一个拓展名为.cadu的文件

  4. 在中选择一个空目录来输出文件Output directory

  5. Input level中选择cadu!!!。其他的都保持原样(不选择的话,直接解码会使文件大小变成0!)

  6. 勾选Fill Missing Data

  7. Start

在METEOR-M N°2-4测试模式时,可能需要选择信号是否同步。METEOR-M2-x LRPT 80k

数据解码与处理

解码完成后,图像数据会自动显示在Viewer

通过Viewer ,你可以根据自己的喜好生成复合图像,并与城市标志、海岸线、边界、经纬度网格等添加内容结合使用。

无标题-UvSm.png
yyq接收的METEOR M2-4

METEOR M2系列卫星LRPT链路在夏季的时候仅传ch1,ch2和ch3,冬季时仅传ch1,ch2和ch4

有的时候会因为卫星的数据处理系统失效导致时间戳和地理坐标不对,这个问题暂时无法解决。

常见问题

  • 切勿在RTL-SDR上使用250/3.2采样率,因为该模式存在bug,会导致信号严重下降。250 ksps

  • 如果你完全看不到信号:

    • 检查电缆是否牢固连接

    • 检查你是否已经把增益提升到足够多。

    • 检查你是否启用了偏置三通,或者LNA是否外部供电

    • 检查一下SDR是否正常工作。通常,开关放大器或者挥动和插拔V偶极子应该能在频谱图和瀑布图中看到一些差异。如果没有变化,请重新检查LNA电源和连接。

    • 用万用表检查导通性,确保内导线没有断裂(如果电缆弯曲太多,导线可能会断裂)。

    • 尝试重新点击Drive中的start有可能你的SATDUMP没有和RTL握手成功导致频率错误

  • 如果你几乎看不到信号,而频谱图看起来一点也不平坦,就像下面的例子,那你就遇到了中间隔断。

    • 搬到更安静的地方,比如郊区,靠近农田或其他人口稀少的地方

    • 购买带SAW滤波器的滤波LNA

    Immagine decodificata

编写人:DCNYFJ-BG4QAY


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