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Chapter 1 · DFH-1

信号长什么样

密集尾部确实在变化;但频率跟踪器报出的每一次跳变,不一定来自卫星。

源音频

两段录音,均为 20.009 MHz 短波 AM 信号经业余接收机解调后的音频部分。

CHINA1.mp3
33 s · 1970-04-25 · Sven Grahn (SM0CEK) @ Stockholm
ChinSat_70-04-27_0945Z.mp3
173 s · 1970-04-27 · Kurt DF7FU @ Germany

两段都可以从 dd1us.de 直接下载。173 秒的 ChinSat 包含 3 个完整的 60 秒循环,是本文主要分析对象。 CHINA1 只有 33 秒,相当于半个循环,用作 48 小时后的对照。

Archival montage of 1970 Chinese communications workers, guarded telephone lines, telemetry rooms, and signal analysis
插图:DFH-1 的信号不是孤立出现的;它背后是西部发射场、电话线守护、全国通信资源调度、遥测机房和后来的频谱分析共同构成的链路。

全频段频谱图

Full-file spectrogram of ChinSat recording, 0-4 kHz over 173 s
ChinSat 全 173 秒频谱图(0-4 kHz)。三个可见结构: 800-1400 Hz 数据带(音乐 + 遥测交替)、 2050-2300 Hz 缓慢下降的线(接收机本振与 RF 载波的拍频,包含 Doppler)、 2400-3000 Hz 稀疏点(数据带音调的 2 次谐波)。

一眼能看出的三个区域

数据带

800 - 1400 Hz

音乐和遥测数据都在这里。仔细看能分出两种不同的时域模式: 音乐是阶梯状的音符序列(6 个特定频率,每个持续几百毫秒), 遥测在名义 10 秒内传送,既有稳定平台,也有连续姿态波形。

漂移窄线

2050 - 2300 Hz

一条几乎线性向下倾斜的窄带信号。漂移率 −1.34 Hz/s。 接收机本振与载波的拍频是一种候选解释;其中可能同时包含多普勒与本振漂移,不能直接当成独立轨道验证。

谐波拖尾

2400 - 3000 Hz

音乐音调的 2 次谐波。振幅比基频低 23 dB。 这不是偶然的信号泄漏,是 502 所设计者故意在单音源上叠加的 —— 让纯正弦音色更"悦耳"。第 7 章详述。

单个遥测窗口的近景

High-resolution spectrogram of a single 10-second telemetry burst (43-55 s)
遥测附近 43–55 s 的频谱,使用 200 ms 窗;补零后的约 0.15 Hz 刻度不是独立分辨率。 平台顺序对应模拟换向输入。开头的三个参考电压占五个位置,不能从几个常见音高推出 4-FSK。
这幅图最初被读成四频同步标记

旧图注把约 922、1151、1276、1378 Hz 归为四个同步电平,并称之为“4-FSK 同步标记 + 模拟传感器值”。论文明确的前导只有 0、1.5、3 V 三种电压,约 1276 Hz 的平台属于测量区。

时域(音乐段局部)

Melody region 0-20 s with clear note structure
前 20 秒音乐段。可以数出 6 个不同音高——对应资料中提到的 "6 个音源振荡器代替音键"。水平线的清晰度说明这 20 秒尺度内的短期稳定度很高 (横线没有明显漂移);这必然意味着晶振基准——第 7 章 会从谐波结构论证它更像高 Q 的 LC 槽路。

论文与频谱的对应

刘承熙等人的论文确认音乐、空白、遥测、空白按 40/5/10/5 s 交替,遥测采用 PAM–FM–AM。固定顺序的平台和密集变化可以放进同一个模拟系统:五路已知电压建立同步和标定,后续主位置依次接入慢参数与连续姿态输入。

主开关有 32 路,图上几个位置可能连成同一个长平台或连续窗口,不能按可见音高的数量数通道。下一章直接按论文恢复换向顺序与参考电压,漂移窄线的接收机解释另在第九章比较。

早期的 4-FSK 解释与未经独立标定的速度推断

初步结论

就从频谱图本身,已经可以断言:

  1. 音频载波中不止一种信号:音乐主带 800-1200 Hz、遥测 tone 主聚 900-1400 Hz、 Doppler 拍频 2200 Hz 附近。音乐和遥测在频率上有显著重叠(900-1200 Hz 区间共用), 但时间上互斥(同一时刻只有一种);只有 Doppler 拍频在频谱上完全独立。 频率-时间联合分离是后面解码的基础。
  2. 时间上呈 60 秒周期:音乐段约 40 秒、静默 5 秒、遥测段 10 秒、静默 5 秒。 3 次重复在 173 秒内清晰可见。
  3. 音乐由 6 个离散频率构成:对应 502 所资料中的 "6 个音源振荡器代替音键"。
  4. 遥测段内有约 20 个离散 hold,每个约 300 ms,排列于 4 个主要电平 + 若干中间电平——典型的 4-FSK 同步 + PFM 模拟编码。
  5. 2200 Hz 漂移线是接收机副产物,但可以被利用:其漂移率直接给出 RF Doppler 信息。

下一章讲如何从这些离散电平推出帧结构——同步字在哪里、换向器时钟多长、 4-FSK 四个电平怎么约定。

2026 年 9 月重测

850 Hz 下限漏掉了什么

重新读取本地长录音,比较 51.6–54.2 s、110.6–113.2 s 和 169.5–172.1 s,三段尾部都有明显移动的低频主线及近似谐波伴随线。密集区域的快速运动是真的。论文现在确认,快参数通过多个并联的主位置连续传送;具体脉冲形状仍要结合传感器调理电路解释。

三段密集尾部、音乐对照与间隙对照的宽频带频谱图
400–3200 Hz 频谱。前三幅的运动主线及近似谐波伴随线支持真实频率运动;音乐对照中约 780 Hz 的主音位于旧跟踪器的下限之外。各幅色阶独立,不能据此比较绝对功率。

125.5–127.7 s 的强音乐音调约在 780 Hz,旧跟踪器只搜索 850–1500 Hz,反而会追逐较弱的峰。间隙和白噪声也能让“最强峰”产生数百 Hz 的跳变。因此,不再把这些区段称为持续的密集遥测。

时间轴不能删短

旧代码先删掉低幅度样本,再把保留下来的索引差当作 10、25、50 ms,时间尺度已被改变。新计算保留时间戳,只有间隔内每个样本都有效才比较。约 10 ms 的变化量第 90 百分位,三段尾部为 16.1、22.0、27.8 Hz,音乐对照为 1.9 Hz;间隙和白噪声却达到 346.4、443.4 Hz。这说明跳变量本身不是检测证据。

这些数值仍受筛选和 16 ms 窗口平滑影响,不是最大变化率。1 ms 或 2 ms 的步长也不代表同样短的独立时间分辨率;FFT 补零得到的细频率刻度同样不等于分辨能力。