Aircraft Scatter – What works? And what not?

[This article appeared as a cover story in the June 2022 issue of the specialist journal “Funktelegramm”. Publication here with kind permission of the publisher and editor-in-chief, Joachim Kraft, DL8HCZ].

That’s where the action is: Flight CAT405 flies between Hanover VOLMET and DK8OK and causes a characteristic Doppler trace in the VHF range – see mouse arrow. Receiver Winradio ‘Excalibur Sigma’, Antenna Dressler ARA 2000 [original], Software SDRC.

Again Godfrey, Dr. Westphal et al. have dealt with aircraft scatter – see here and here. And again they are catching fools with unscientific theses. Apart from the DARC, which enthusiastically welcomes these charlatanries and gives them – against all reason and physics – a lot of publicity, there is probably nobody who believes this blooming nonsense of people “who don’t know what they are doing” (physics Nobel laureate Prof. Joe Taylor, K1JT, on exactly this topic).

From different sides I was now asked to explain as simply as possible and directly comprehensible for everyone, what it is about this not so mysterious “airplane scatter”. And why the “thesis”, that one can trace aircraft movements over thousands of kilometers by WSPR log data, belongs to those stupidities, which are only believed by the “friends of the flat earth”.

Let’s start simple:

  • What happens when an airplane and a radio wave meet?

You can see this in the screenshot above. In the centre, the carrier of the aeronautical meteorological transmitter “Hanover VOLMET”, which transmits in AM with 50 watts (e-mail Deutsche Flugsicherung from 10.5.2021), runs in time from bottom to top. The window is only 400 Hz wide, so that one can just see the modulation sidebands on the left and right because of the 200 Hz audio highpass at the transmitter.

Clearly aircraft scatter: Doppler traces

But in the immediate vicinity of the carrier, there is all the more activity. You can see several Doppler traces of airplanes to the left and right of the carrier. They are caused by the radio waves of the transmitter being scattered by the metal hull of the aircraft and being received in addition to the original transmitter signal..

Since the aircraft is moving, the Doppler effect familiar from passing vehicles with a horn also occurs here: the Doppler frequency of the approaching object is initially above the frequency heard by vehicle drivers. As it approaches the pedestrian, however, he hears a tone that is first high-pitched and then falls until the vehicle is exactly at the same height with him. Then the observer and vehicle passengers hear the same pitch. It then drops again for the observer as the vehicle moves away. The so-called “Doppler frequency”, i.e. its shift with respect to the actually radiated frequency, depends on the (relative) speed at which the vehicle is moving.

Yes, and that’s exactly what happened when the Boeing 737-430 flew into the path of the radio waves between Hannover VOLMET and my location on its way between Copenhagen and Geneva. FlightRadar24 shows this nicely, see below.

Flight CAT405 crosses the route between Hannover VOLMET and DK8OK at 09:08:48 UTC on March 12, 2022.

If we compare the trajectory with the Doppler trace, we can trace the following:

The Boeing flies from north to south. So it enters with a high Doppler frequency, which then drops to exactly zero (“Zero Doppler”) when it crosses the direct line between transmitter and receiver. At this moment, it disappears in the carrier and comes out again in the lower sideband as it flies further south – the Doppler frequency drops because the Boeing is moving away.

For further consideration, our questions include the following:

  • What is the power backscattered from the aircraft?
  • By what amount does it increase the level of the carrier signal when it crosses the line between the transmitter and receiver?

First, let’s look at the situation in 3D with the transmitter, receiver and aircraft at 10 km altitude just above the “crossing point” in Matlab:

A transmitter (left), a receiver (right) a scatterer (top).

The path Hannover VOLMET -> DK8OK is the normal case. But a part of the energy of the transmitter is also “heard” by the metal hull of the plane and reflected back, or scattered.

The signal strength received directly at DK8OK and by the aircraft can be easily calculated. However, how much energy is scattered back from the aircraft depends on so many factors that one must resort to either measurements or modeling. The result is a diagram, quite similar to an antenna diagram. And a number, the so-called “backscatter area” or RCS (radar cross section).

Actually, this is not a single number, but a range depending on frequency, aircraft type, and relative direction to transmitter and receiver. For commercial and transport aircraft, the literature gives RCS values between 10 to 100 dBm2. The theory should not bother you here. Just this: the higher this number, the better electromagnetic waves are scattered back. Military stealth aircraft are mostly below RCS 10.

Stiff Kint (private communication: “Bistatic Radar Cross-Sections and the Detection WSPR Signals By Aircraft Scatter; March, 2022”) took the trouble to simulate the RCS for frequencies between 1 MHz and 120 MHz with the software NEC2C using a wire model of a Boeing 777-200ER. On none of the frequencies the RCS exceeds a value of 50. Mostly it runs between 20 and 40. For safety I nevertheless assumed a value of 50, performed the calculations and get the following picture:

The level ratios – see text.

Accordingly, the aircraft reaches an energy of -45 dBm2. This is converted into a signal of -28 dBm, which is received at a distance of 13 km with -96 dBm. It is about 36 dB below the original carrier. Does all this halfway agree with the actual observed levels? Despite some rounding and assumptions?

Theory – quite practical

By the Doppler trace we are here in the fortunate position to measure scattered and directly received signal in each case clearly and separately. A conversion of the above spectrogram into a number matrix facilitates these measurements, but also the determination of maximum and average values:

Here is the implementation of the spectrogram in Matlab. If we look closely, we also notice the pearl string effect of the Doppler signal, which is caused by phase changes.

Measurements then show that we are at about -65 dBm for direct reception in the peaks of the carrier, but the Doppler trace actually has a maximum value of -90 dBm. This answers the above question: Yes, the measurements show that the assumptions and calculation are basically correct.

“Level jump” due to addition of carrier and Doppler trace?

That leaves the next exciting question:

  • How large is the level jump of the carrier signal observed on its own at or near the “passage”?

To conclude by such “level jumps” rock-solidly on airplanes and even helicopters in thousands of kilometers distance is, after all, one of the pivotal points of the publications of Godfrey, Dr. Westphal et al.! [In his recent paper, Godfrey & Dr. Cotzee seem to detect even cars …]

Since we have measured scatter and original signal separately here, we only need to sum them uo and take the difference to the pure carrier.

So: -65 dBm (carrier) plus -90 dBm (scatter) and, after de-logarithmizing for power addition logarithmed again in dBm to measure the level increase of the carrier, we get -64.9863 dBm or:

an increase of 0.0137 dBm!

Gorgeous, as measurement uncertainties etc. are at least two orders of magnitude larger!

The fairy tale of the “trip wire

Godfrey, Dr. Westphal et al. now think that a shortwave signal forms a “tripwire” between transmitter and receiver: if an aircraft touches this virtual wire, the alarm sounds. And this shows up in an “anomalous” increase of the received signal level. Well.

Indeed, some kind of this concept does exist. But mainly in the range (far) above about 20 MHz. Radio amateurs use it blithely every day, supported by smart software like this one and this one. That it can be transferred to shortwave only in exceptional cases, I will be shown below. But first the concept “in action”:

It describes a connection between transmitter and receiver, which are outside their radio horizon. Thus the receiver can hear the transmitter either not at all or only with the smallest signal. But if an airplane (cruising altitude 10 km), the plasma tail of meteorites (approx. 80 – 130 km altitude), the space station ISS (400 km) or even the moon (examples here) can “see” the transmitter and receiver at the same time, then the scattered signal can be detected at the receiver.

Let’s take the French radar transmitter GRAVES as an example; Rob Hardenberg, PE1ITR, has produced a knowledgeable paper on it: “The 143.050MHz GRAVES Radar a VHF Beacon”. The transmitter on 143.050 MHz scans the sky for space debris with a high rms power using sector controlled antennas.

As the crow flies, the distance between GRAVES and DK8OK is 654 km, but the so-called “radio horizon” of the transmitter barely reaches 30 km. However, a meteor tail flaring up at an altitude of 80 km can see almost 1,200 km wide and thus has quite different dimensions in view: Casually, it can connect GRAVES and DK8OK via scatter, if it falls down at a suitable location. Unlike the above example with Hannover VOLMET, the carrier of the transmitter is then of course no longer visible. The Doppler signals on the other hand can be quite strong, see screenshot below from March 12, 2022 around 21:16 UTC. Mostly this is also the effect which connects two amateur radio stations outside their radio horizon via aircraft or meteor scatter.

Scatter at a meteor tail: Even if the carrier of GRAVES cannot be “seen” at a distance of 620 km, the meteor tail “sees” the transmitter and receiver at an altitude of about 80 km. Above the spectrogram of the short time flare, below the spectrum with the typical pearl string effect.

Of course, this is not necessarily a “trip wire” either, because it does not yet allow the position of the meteor tail to be determined.

However, to apply this concept generally to shortwave is only possible by completely ignoring the propagation mechanisms there: At least below about 20 MHz, a small carrier residue can still be found with sensitive methods even in the so-called “dead zone”. It propagates via “backscatter” caused by irregularities of the ionosphere. This effect can be simulated with the PropLab Pro propagation software also used by Godfrey, Dr. Westphal et al. – just as in 3D ray tracing the splitting of a single signal into several components that propagate along different paths. This in turn leads to Doppler traces due to the dynamics of the ionosphere as well as great circle deviations. Godfrey, Dr. Westphal et al. give these mundane matters a wide berth, however. At least here they will know exactly why.

The application of the concept of VHF propagation to shortwave propagation with its strongly fluctuating signals, which are also only collected every 110 seconds via WSPR log data, proves to be even more humbug. But let’s do that again: “Never Give a Sucker an Even Break” (W.C. Fields, 1941). So let’s take another look at least briefly at “Airplane Scatter on Shortwave”. There is, sure. But not as an Alfred E. Neuman [MAD] dreams of.

We take the AM carrier of the 500 kW transmitter of the Saudi Arabian Broadcasting Authority on 15,380 kHz, radiated from strong (+20 dBi) focusing curtain antennas (310°, Middle East direction) just outside the capital Riyadh, distance 4,360 km. The figure below shows in the spectrogram the carrier and a Doppler trace caused by aircraft scatter. Furthermore one sees the splitting of the carrier by magneto-ionic effects of the ionosphere, the thereby in immediate carrier proximity caused Doppler tracks plus meteorite scatter.

Two ionospheric hops – components of the spectrogram of the carrier of a powerful broadcast transmitter on 15,380 kHz.

If one looks at the matter in detail (see below), the landing approach of MH2090 at Hannover airport shows up more clearly in the now 12 Hz narrow window. Since this and the meteorite scatter have been brought out with more contrast compared to the previous image by reducing the dynamic range, however, the view of the multipath Doppler of the carrier signal is lost here.

The strong signal visibly illuminates MH2090’s landing approach.

For nine consecutive days, I recorded the 19-m broadcast band and checked literally hundreds of stations. Always the same story:

  • You need a strong signal from the radio transmitter, because only this is able to illuminate especially airplanes in the immediate region of the receiver and cause a Doppler trace.
  • Level fluctuations due to ubiquitous fading are orders of magnitude above aircraft tracks.
  • Meteorite tracks often pass closer to the carrier (WSPR measures within a bandwidth of 6 Hz!) than aircraft Doppler. That they are detected is therefore more likely than the influence of aircraft.
  • Small-scale effects within the ionosphere, unpredictable by statistical ionospheric models such as IRI-2007 (PropLab), alter the signal in terms of Doppler and amplitude, which cannot be even approximately accounted for by the coarse-quantitative methods used by Godfrey, Dr. Westphal et al.

And this is only a part of the ionospheric effects alone. Others are added, see below.

Why a strong signal is needed is shown in comparison in the following figure, taken at the same time with a weaker signal from Saipan (Marianas, 11,300 km away): no aircraft Doppler of the MH2090 landing approach in the immediate vicinity of DK8OK. The energy simply is not sufficient for scattering.

As you can see, you see nothing: Nothing to see at the much weaker signal of Radio Free Asia from Agignan Point/Saipan, 100 kW with curtain antenna towards Myanmar. The illumination is not sufficient to show the landing approach of MH2090.

But even with the strong signal, everything dissolves into noise if you only look at the level. Below the levels of the Saudi Arabian transmitter over two hours – in the upper representation in 1-second intervals, below then averaged in WSPR manner over blocks of 110 seconds each.

In the same way, the original WSPR software also measures the SNR:

The program measures the average signal power over the full transmission.  It measures the average noise power (per Hz of bandwidth) in whatever noise baseline segments (no signal present) are available.  It then scales the noise power up to what would be contained in 2500 Hz bandwidth, and calculates SNR = (average signal power)/(average noise power).

Information from K1JT, April 5, 2022

So only the lower plot is what the WSPR log data gives! And a “drift”, which is however little meaningful.

Above, the transmitter level recorded every second over two hours. Below, the level values summarized in 110-second blocks (“WSPR mode”), mean [average] 47.3 dB, standard deviation 2.5.

Godfrey, Dr. Westphal et. al. do, after all, make the lower recording of the level in 110-second blocks the basis of their argument. Since I can see exactly when an aircraft is visibly illuminated, by observing the Doppler traces in the spectrogram, I have marked these clear sightings in the diagram below – each individual sighting with three adjacent points.

Four aircraft Dopplers were clearly visible in the spectrogram on this day. They are marked with three blue dots each. The level curve underneath does not clearly indicate this at any point. On the contrary, there are only “false positives”.

What Godfrey, Dr. Westphal et al. are doing now is to catch the aircraft from “anomalous” level jumps alone by means of a hat trick that I do not quite see through. What exactly is “anomalous”, can be defined by oneself. But it should be a positive and visible level jump! If one follows the descriptive statistics, it should be “outliers” in their sense. I have checked the level curve according to several of these established methods: not a single detection of even a single aircraft. On the other hand, if the threshold is set accordingly, only false positives are reported – i.e. aircraft where there are none by any stretch of the imagination.

Have I now bored you enough with my long explanations about all too obvious things? Wait – three more things: What does it mean for the carrier signal when the scatter signal is added? Not much, as we already saw above with Hanover VOLMET. The graph below takes a carrier signal of -50 dBm (about S9+20dB on shortwave). The red line shows by how many decibels this carrier is raised when the Doppler signal is between -50 dBm (easy: +3 dB, since doubling) and -130 dBm. The result is very sobering: In the spectrogram, where Doppler and carrier signal can be measured separately, the Doppler signal is always about 20 to 50 dB below the carrier signal.

Moreover, a Doppler trace passes through the 6 Hz filter of the WSPR software within only a few seconds. And only in this time Aircraft-Scatter has the possibility to contribute to the total signal averaged over 110 seconds, from which the SNR is calculated. If one generously assumes 11 seconds in which the Doppler signal contributes to the total signal, one may subtract another 10 dB …

How then with the signals described above and the standard deviations seriously anything else than mumbo jumbo could be read out, nobody understands. Except the President of the ´ DARC, of course. And those who, gladly for money, wave incense for him.

Nothing happens: Even if a Doppler signal doubled that of the carrier, the 3 dB increase in the overall level would be lost in the normal fading.

Oh yes, second last point: “Doppler and drift”. The latter is reported in the WSPR log data. Can we make it short – who has ever looked at spectrograms of the WSPR range knows the sub-optimal quality of many WSPR transmitters. If not: the three screenshots below will convince anyone. Most WSPR transmitters generate the drift themselves. While Doppler shows up on shortwave by traces mainly next to the carrier, but does not shift the whole signal. Like just an unsteady transmitter oscillator … Not to be taken into account are also insufficient receivers …

“Again ye come, ye hovering Forms”: Twelve hours of WSPR signals on 20 m in the 400 Hz window. Solid benchmarks, on the basis of which one can see helicopters spiraling into the icy air of Antarctica via signal strength and drift over thousands of kilometers, look different.
A detailed look at about eight passes of 110 seconds each does not convey pure confidence either. Above all: nowhere is aircraft Doppler to be seen! The “crooked” signals are due to insufficient frequency stability of the transmitters …
… which is certainly particularly clear here in the area marked in red.

All my measurements, and here I come to the announced third as well as last point, were made with a professional SDR at almost 100 dB dynamic range on RF level and under careful qualitative analysis of all signal components at below 0.05 Hz resolution bandwidth. The WSPR log values, on the other hand, are noted at 2,500 Hz bandwidth, at audio level and from a very heterogeneous set of receivers and only quantitatively. Noise, interference, AGC effects and many more have an impact on this data, but can neither be clearly recognized, nor even calculated out.

The following screenshot thus shows what else can happen in the other 92 percent of the total captured bandwidth and what affects AGC, noise, etc. More than a helicopter taking off in Antarctica, that’s for sure …

2500 Hz bandwidth is seen by the receiver and WSPR decoder, 8 percent of which is taken up by the WSPR signals (light center), 92 percent by the rest. And within this bandwidth, this can have a more significant effect on the SNR values calculated from the audio signal than an airplane several thousand kilometers away – for example, due to the AGC.

Possibly Godfrey, Dr. Westphal (this one a former DARC chairman) et al. started their investigations with good intentions. However, they would have had to find out quickly that physics opposes their wide-ranging conclusions. Instead of writing a scientific paper, which could have been argued with, they preferred to go to the tabloid media without any technical knowledge. Irresponsibly, they raise the hopes of hundreds of relatives and the lay public, which their method cannot fulfill. In denunciatory manner they also instrumentalized the DARC for this attitude, which not only jumped over this little stick beaming with joy, but seems to prevent a professional discussion in specialized media by mobbing.

If this article contributes to a repression-free discussion with facts and arguments – as it should be a matter of course – my intention is fulfilled.

P.S.: Allegedly Richard Godfrey, a pensioner from Hesse, wants to apply for a patent for his GDTAAA method and therefore keeps a low profile with a disclosure. Many an unsuspecting person is already dreaming that the entire air traffic control will switch to this method, which will also make the previous investments in high-powered over-the-horizon radars with their smart evaluations superfluous. As far as we can hear, however, the experts are not even laughing about it, but are just shaking their heads at these (radio) amateurs.

Flugzeug-Scatter – Was geht? Und was nicht?

[Dieser Artikel erschien als Titelgeschichte in der Juni-Ausgabe 2022 der Fachzeitschrift “Funktelegramm“. Veröffentlichung an dieser Stelle mit freundlicher Erlaubnis des Herausgebers und Chefredakteurs, Joachim Kraft, DL8HCZ.]

Da geht die Post ab: Flug CAT405 fliegt zwischen Hanover VOLMET und DK8OK und verursacht dabei im VHF-Bereich eine charakteristische Dopplerspur – siehe Mauspfeil.
Receiver Winradio ‘Excalibur Sigma’, Antenna Dressler ARA 2000 [Original], Software SDRC.

Erneut haben Godfrey, Dr. Westphal et al. sich mit Flugzeug-Scatter beschäftigt – siehe hier und hier. Und erneut begeben sie sich mit unwissenschaftlichen Thesen auf Dummenfang. Außer dem DARC, der diese Scharlatanerien begeistert begrüßt und ihnen – entgegen aller Vernunft und Physik – eine große Publizität verschafft, gibt es wohl niemanden, der diesen blühenden Unsinn von Leuten glaubt, “die nicht wissen, was sie tun” (Physik-Nobelpreisträger Prof. Joe Taylor, K1JT, zu genau diesem Thema).

Von verschiedenen Seiten wurde ich nun gebeten, doch möglichst einfach und für jedermann unmittelbar nachvollziehbar zu erklären, was es mit diesem gar nicht so mysteriösen “Flugzeug-Scatter” auf sich hat. Und warum die “These”, man könne durch WSPR-Logdaten Flugzeugbewegungen über tausende von Kilometern nachvollziehen, zu jenen Dummbeuteleien gehört, die nur von den “Freunden der Flachen Erde” geglaubt werden.

Fangen wir ganz einfach an:

  • Was passiert, wenn sich ein Flugzeug und eine Funkwelle begegnen?

Das seht ihr im Screenshot oben. In der Mitte verläuft zeitlich von unten nach oben der Träger des Flugfunk-Wettersenders “Hanover VOLMET”, der in AM mit 50 Watt sendet (E-Mail Deutsche Flugsicherung vom 10.5.2021). Der Ausschnitt ist nur 400 Hz schmal, so dass man wegen des 200-Hz-Audio-Hochpasses beim Sender die Modulations-Seitenbänder links und rechts nur knapp sehen kann.

Eindeutig Flugzeug-Scatter: Doppler-Spuren

Dafür tut sich in unmittelbarer Nähe des Trägers umso mehr. Man sieht links und rechts vom Träger mehrere Dopplerspuren von Flugzeugen. Sie entstehen dadurch, dass die Funkwellen des Senders an der Metallhülle des Fliegers gestreut und zusätzlich zum ursprünglichen Sendersignal empfangen werden.

Da sich das Flugzeug bewegt, kommt es auch hier zum vom mit Signalhorn vorbeifahrenden bekannten Doppler-Effekt: Die Dopplerfrequenz des herankommenden Objektes liegt zunächst oberhalb der Frequenz, die die Fahrzeuginsassen hören. Beim Herannahen vernimmt der stehengebliebene Fußgänger aber einen erst hohen und dann fallenden Ton. Bis das Fahrzeug mit ihm exakt auf derselben Höhe ist. Dann hören Beobachter und Fahrzeuginsassen dieselbe Tonhöhe. Sie sinkt dann für den Beobachter auf dem Bürgersteig wieder, wenn sich das Fahrzeug entfernt. Die sogenannten “Doppler-Frequenz”, also ihre Verschiebung gegenüber der eigentlichen Frequenz, hängt von der (Relativ)geschwindigkeit ab, mit der sich das Fahrzeug bewegt.

Ja, und genau das ist auch passiert, als die Boeing 737-430 auf ihrem Weg zwischen Kopenhagen und Genf in den Weg der Funkwellen zwischen Hannover VOLMET und meinem Standort flog. FlightRadar24 zeigt das sehr schön, siehe unten.

Flug CAT405 kreuzt am 12. März 2022 um 09:08:48 UTC die Strecke zwischen Hannover VOLMET und DK8OK.

Vergleichen wir die Flugbahn mit der Dopplerspur, so können wir mühelos folgendes nachvollziehen:

Die Boeing fliegt von Norden nach Süden. Sie steigt also mit einer hohen Dopplerfrequenz ein, die dann auf genau Null (“Zero Doppler”) sinkt, wenn sie die direkte Linie zwischen Sender und Empfänger kreuzt. Sie verschwindet in diesem Moment im Träger und kommt bei weiterem Flug gen Süden im unteren Seitenband wieder hervor – die Doppler-Frequenz sinkt, weil die Boeing sich entfernt.

Für die weitere Betrachtung stellen sich uns unter anderem folgende Fragen:

  • Wie hoch ist die vom Flugzeug zurückgestreute Leistung?
  • Um welchen Betrag erhöht diese Leistung den Pegel des Trägersignals beim Überqueren der Linie zwischen Sender und Empfänger?

Sehen wir uns zunächst einmal die Lage in 3D mit Sender, Empfänger und Flugzeug in 10 km Höhe kurz über dem “Kreuzungspunkt” in Matlab an:

Ein Sender (links), ein Empfänger (rechts) ein Scatterer (oben).

Die Strecke Hannover VOLMET -> DK8OK ist ja der Normalfall. Aber ein Teil der Energie des Senders wird auch von der Metallhülle des Fliegers “gehört” und zurückgeworfen, gescattert.

Die direkt von DK8OK und vom Flugzeug empfangenen Signalstärke kann man leicht ausrechnen. Wieviel Energie allerdings vom Flieger zurückgestreut wird, hängt von so vielen Faktoren ab, dass man entweder auf Messungen oder Modellierungen zurückgreifen muss. Deren Ergebnis ist ein Diagramm, durchaus ähnlich einem Antennendiagramm. Und eine Zahl, die sogenannte “Rückstrahlfläche” oder RCS (radar cross section).

Eigentlich ist das keine einzelne Zahl, sondern ein Bereich, der abhängig von der Frequenz, dem Flugzeugtyp und der relativen Richtung zu Sender und Empfänger ist. Für Verkehrs- und Transportflugzeuge gibt die Literatur RCS-Werte zwischen 10 bis 100 dBm2 an. Die Theorie soll euch hier nicht weiter bekümmern. Nur soviel: je höher diese Zahl, desto besser werden elektromagnetische Wellen zurückgestreut. Militärische Stealth-Flieger liegen daher zumeist unter RCS 10.

Stiff Kint hat (private Kommunikation: “Bistatic Radar Cross-Sections and the Detection WSPR Signals By Aircraft Scatter; March, 2022”) sich die Mühe gemacht, anhand eines Drahtmodells einer Boeing 777-200ER die RCS für Frequenzen zwischen 1 MHz und 120 MHz mit der Software NEC2C zu simulieren. Auf keiner der Frequenzen überschreitet der RCS einen Wert von 50. Zumeist liegt er zwischen 20 und 40. Zur Sicherheit habe ich dennoch einen Wert von 50 angenommen, die Berechnungen durchgeführt und erhalte folgendes Bild:

Die Pegelverhältnisse – siehe Text.

Das Flugzeug erreicht demnach eine Energie von -45 dBm2. Die wird in ein Signal von -28 dBm umgesetzt, das in 13 km Entfernung mit -96 dBm empfangen wird. Es liegt um rund 36 dB unter dem Originalträger. Stimmt das alles halbwegs mit den tatsächlich beobachteten Pegeln überein? Trotz einiger Rundungen und Annahmen?

Theorie – ganz praktisch

Durch die Dopplerspur sind wir ja hier in der glücklichen Lage, gescattertes und direkt empfangenes Signal jeweils für sich eindeutig und getrennt zu messen. Eine Umsetzung des obigen Spektrogramms in eine Zahlenmatrix erleichtert diese Messungen, aber auch die Ermittlung von Maximal- und Durchschnittswerten:

Hier die Umsetzung des Spektrogramms in Matlab. Bei genauem Hinsehen bemerken wir auch den Perlenschnur-Effekt des Dopplersignals, der durch Phasenänderungen verursacht wird.

Messungen zeigen dann, dass wir bei direktem Empfang in den Spitzen der Träger bei etwa -65 dBm liegt, die Dopplerspur aber tatsächlich einen Maximalwert von -90 dBm aufweist. Damit ist obige Frage beantwortet: Ja, die Messungen zeigen, dass die Annahmen und Berechnung grundsätzlich stimmen.

“Pegelsprung” durch Addition von Träger und Doppler-Spur?

Bleibt die nächste spannende Frage:

  • Wie groß ist der Pegelsprung des allein für sich beobachteten Trägersignals beim bzw. in der Nähe des “Durchgangs”?

Durch solche “Pegelsprünge” felsenfest auf Flugzeuge und gar Hubschrauber in tausenden von Kilometern Entfernung zu schließen, ist ja schließlich einer der Dreh- und Angelpunkte der Veröffentlichungen von Godfrey, Dr. Westphal et al.!

Da wir hier Scatter und Originalsignal getrennt gemessen haben, brauchen wir sie nur noch zu addieren und dann die Differenz zum puren Träger bilden.

Also: -65 dBm (Träger) plus -90 dBm (Scatter) und, nach dem De-Logarithmisieren für die Leistungsaddition wieder in dBm logarithmisiert, um die Pegelerhöhung des Trägers zu messen, erhalten wir -64,9863 dBm oder:

eine Steigerung von 0,0137 dBm!

Tolle Wurst! Messunsicherheiten etc. sind um mindestens zwei Größenordnungen größer!

Das Märchen vom “Stolperdraht”

Godfrey, Dr. Westphal et al. meinen nun, dass ein Kurzwellen-Signal zwischen Sender und Empfänger einen “Stolperdraht” (tripwire) bildet: berührt ein Flugzeug diesen virtuellen Draht, so gibt der Alarm. Und der zeigt sich in einer “anomalen” Steigerung des empfangenen Signalpegels. Nunja.

Zwar gibt es dieses Konzept tatsächlich. Allerdings vor allem im Bereich (weit) oberhalb von etwa 20 MHz. Funkamateure wenden es munter tagtäglich an, unterstützt von smarter Software wie dieser und dieser. Dass es sich auf Kurzwelle nur in Ausnahmefällen übertragen lässt, zeige ich weiter unten. Zunächst aber einmal das Konzept “in action”:

Es beschreibt eine Verbindung zwischen Sender und Empfänger, die außerhalb ihres Radiohorizontes liegen. Der Empfänger kann somit den Sender entweder gar nicht oder nur mit kleinstem Signal empfangen. Wenn aber ein Flugzeug (Reisehöhe 10 km), der Plasmaschweif von Meteoriten (ca. 80 – 130 km Höhe), die Raumstation ISS (400 km) oder gar der Mond (Beispiele hier) gleichzeitig Sender und Empfänger “sehen” können, dann kann man am Empfänger das gescatterte Signal nachweisen.

Nehmen wir den französischen Radar-Sender GRAVES als Beispiel; Richard Walker hat dazu ein kenntnisreiches Papier: “Aufzeichnung von Meteor-Echos durch Forward Scattering” in deutscher Sprache erstellt, Rob Hardenberg, PE1ITR, in englischer Sprache – “The 143.050MHz GRAVES Radar a VHF Beacon”. Der Sender auf 143,050 MHz tastet mit einer hohen Effektivleistung über sektorgesteuerte Antennen den Himmel nach Weltraumschrott ab.

Die Luftlinie zwischen GRAVES und DK8OK beträgt 654 km, der sogenannten “Radiohorizont” des Senders reicht jedoch kaum 30 km weit. Ein in 80 km Höhe aufflammender Meteoritenschweif sieht jedoch fast 1.200 km weit und hat somit ganz andere Dimensionen im Blick: Lässig kann er, wenn er an geeigneter Stelle niedergeht, über Scatter GRAVES und DK8OK miteinander verbinden. Anders als beim obigen Beispiel mit Hannover VOLMET ist dann der Träger des Senders natürlich nicht mehr zu sehen. Die Doppler-Signale hingegen können recht kräftig ausfallen, siehe Screenshot unten vom 12. März 2022 gegen 21:16 UTC. Zumeist ist das auch der Effekt, der zwei Amateurfunkstationen außerhalb ihres Radiohorizontes via Flugzeug- oder eben Meteor-Scatter miteinander verbindet.

Scatter an einem Meteoritenschweif: Auch wenn der Träger von GRAVES in 620 km Entfernung nicht zu “sehen” ist, so “sieht” der Meteoritenschweif in ca. 80 km Höhe Sender und Empfänger. Oben das Spektrogramm des kurzzeitigen Aufflammens, unten das Spektrum mit dem typischen Perlenschnureffekt.

Natürlich handelt es sich auch hier nicht unbedingt um einen “Stolperdraht”, denn die Position des Meteoritenschweifes lässt sich dadurch noch nicht bestimmen.

Dieses Konzept jedoch generell auf Kurzwelle anzuwenden, ist nur unter völliger Ignorierung der dortigen Ausbreitungsmechanismen möglich: Zumindest unter etwa 20 MHz findet sich mit empfindlichen Methoden auch in der sogenannten “Toten Zone” immer noch ein kleiner Trägerrest. Er breitet sich als “Backscatter” über Irregularitäten der Ionosphäre aus. Dieser Effekt kann wunderbar mit der auch von Godfrey, Dr. Westphal et al. genutzten Ausbreitungs-Software PropLab Pro simuliert werden – ebenso wie beim 3D-Raytracing die Aufspaltung eines einzigen Signals in mehrere Komponenten, die sich über unterschiedliche Wege ausbreiten. Das wiederum führt zu Dopplerspuren durch die Dynamik der Ionosphäre ebenso wie zu Großkreisabweichungen. Godfrey, Dr. Westphal et al. machen um diese alltäglichen Dinge allerdings einen großen Bogen. Wenigstens hier werden sie genau wissen, warum.

Als noch größerer Humbug erweist sich die Anwendung des Konzeptes der VHF-Ausbreitung auf die Kurzwellen-Ausbreitung mit ihren stark schwankenden Signalen, die man via WSPR-Logdaten zudem nur alle 110 Sekunden erhebt. Aber tun wir uns auch das nochmal an: “Never Give a Sucker an Even Break” (W.C. Fields, 1941), was der deutsche Verleih etwas tapsig mit “Gib einem Trottel keine Chance” übersetzte. Werfen wir also nochmals zumindest einen kurzen Blick auf “Flugzeug-Scatter auf Kurzwelle”. Gibt es, klar. Aber nicht so, wie der OM Waldheini sich das erträumt.

Wir nehmen den AM-Träger des 500 kW starken Senders der Saudi Arabian Broadcasting Authority auf 15.380 kHz, abgestrahlt von stark (+20 dBi) bündelnden Vorhangantennen (310°, Richtung Mittlerer Osten) etwas außerhalb der Hauptstadt Riyadh, Entfernung 4.360 km. Die untenstehende Abbildung zeigt im Spektrogramm den Träger und eine durch Flugzeug-Scatter verursachte Doppler-Spur. Des Weiteren sieht man die Aufspaltung des Trägers durch magneto-ionische Effekte der Ionosphäre, die dadurch in unmittelbarer Trägernähe verursachte Doppler-Spuren plus Meteoriten-Scatter.

Zwei Ionosphärensprünge – Komponenten des Spektrogramms des Trägers eines starken Rundfunksenders auf 15.380 kHz.

Schaut man sich die Sache im Detail an (siehe unten), so zeigt sich im nunmehr 12 Hz schmalen Fenster der Landeanflug von MH2090 am Flughafen Hannover deutlicher. Da dieser und der Meteoriten-Scatter gegenüber der vorigen Abbildung durch Reduzierung des Dynamikbereichs kontrastreicher herausgearbeitet wurde, geht hier allerdings der Blick auf den Multipath-Doppler des Trägersignals verloren.

Das starke Signal leuchtet den Landeanflug von MH2090 sichtbar aus.

An neun aufeinanderfolgenden Tagen habe ich das 19-m-Rundfunkband aufgenommen und buchstäblich hunderte von Sendern überprüft. Immer dieselbe Leier:

  • Du brauchst ein starkes Signal des Rundfunksenders, denn nur dieses ist in der Lage, vor allem Flugzeuge in der unmittelbaren Region des Empfängers auszuleuchten und eine Dopplerspur zu verursachen.
  • Die Pegelschwankungen durch allgegenwärtiges Fading liegen um Größenordnungen über den Flugzeugspuren.
  • Meteoritenspuren führen oft dichter am Träger (WSPR misst innerhalb einer Bandbreite von 6 Hz!) entlang als Flugzeug-Doppler. Dass sie erfasst werden, ist daher wahrscheinlicher als der Einfluss von Flugzeugen.
  • Kleinräumige und durch statistische Ionosphärenmodelle wie IRI-2007 (PropLab) nicht vorhersagbare Effekte innerhalb der Ionosphäre ändern das Signal hinsichtlich Doppler und Amplitude, die mit den von Godfrey, Dr. Westphal et al. genutzten grob-quantitativen Methoden nicht auch nur annähernd berücksichtigt werden können.

Und das ist nur ein Teil der allein ionosphärischen Effekte. Andere kommen ja hinzu, siehe unten.

Warum man ein starkes Signal braucht, zeigt im Vergleich die folgende Abbildung, die zur selben Zeit mit einem schwächeren Signal aus Saipan (Marianen, 11.300 km entfernt) aufgenommen wurde: kein Flugzeug-Doppler des MH2090-Landeanfluges in unmittelbarer Nähe von DK8OK. Die Energie reicht zum Scattern nicht aus.

Wie Sie sehen, sehen Sie nichts: Nix zu sehen beim deutlich schwächeren Signal von Radio Free Asia aus Agignan Point/Saipan, 100 kW mit Vorhangantenne Richtung Myanmar. Die Ausleuchtung reicht nicht aus, den Landeanflug von MH2090 darzustellen.

Doch selbst am starken Signal löst sich alles im Rauschen auf, wenn man ausschließlich den Pegel betrachtet. Unten die Pegel des saudi-arabischen Senders über zwei Stunden – in der oberen Darstellung im 1-Sekunden-Takt, unten dann in WSPR-Manier gemittelt über Blöcke von jeweils 110 Sekunden.

In gleicher Weise misst auch die Original-WSPR-Software das SNR:

Das Programm misst die durchschnittliche Signalleistung über die gesamte Übertragungszeit. Es misst die durchschnittliche Rauschleistung (pro Hz der Bandbreite) in allen verfügbaren Rauschbasissegmenten (ohne Signal). Dann skaliert es die Rauschleistung auf den Wert, der in der 2500-Hz-Bandbreite enthalten wäre, und berechnet SNR = (durchschnittliche Signalleistung)/(durchschnittliche Rauschleistung).

Auskunft von K1JT, 5. April 2022

Nur die untere Darstellung ist also das, was die WSPR-Logdaten hergeben! Und eine “Drift”, die aber wenig aussagekräftig ist.

Oben der über zwei Stunden sekündlich notierte Senderpegel. Mittelwert [average] 47,2dB, Standardabweichung 4,46. Unten die in 110-Sekunden-Blöcken zusammengefassten Pegelwerte (“WSPR-Modus”), Mittelwert [average] 47,3 dB, Standardabweichung 2,5.

Godfrey, Dr. Westphal et. al. machen ja die untere Aufzeichnung des Pegels in 110-Sekunden-Blöcken zur Grundlage ihrer Argumentation. Da ich durch Beobachtung der Doppler-Spuren im Spektrogramm genau sehen kann, wann ein Flugzeug sichtbar beleuchtet wird, habe ich diese eindeutigen Sichtungen im Diagramm unten markiert – jede einzelne Sichtung mit drei nebeneinanderliegenden Punkten.

Vier Flugzeug-Doppler waren an diesem Tag im Spektrogramm eindeutig auszumachen. Sie sind mit jeweils drei blauen Punkten markiert. Der darunter gelegte Pegelverlauf lässt an keiner Stelle eindeutig darauf schließen. Im Gegenteil: Es gibt nur “falsch-positive” Meldungen.

Was Godfrey, Dr. Westphal et al. nun machen, ist, durch einen von mir nicht ganz durchschauten Hütchentrick allein aus “anomalen” Pegelsprüngen die Flieger zu fangen. Was “anomal” ist, kann man zwar durchaus selbst definieren. Aber ein positiver und sichtbarer Pegelsprung sollte es doch schon sein! Folgt man der deskriptiven Statistik, müsste es sich in deren Sinne dann also um “Ausreißer” handeln. Ich habe den Pegelverlauf nach verschiedenen dieser etablierten Methoden überprüft: kein einziges Erkennen auch nur eines einzigen Flugzeuges. Dafür, setzt man die Schwelle entsprechend, ausschließlich falsch-positive Meldungen – also Flugzeuge, wo beim besten Willen keine sind.

Hab’ ich euch nun mit meinen länglichen Ausführungen über allzu Selbstverständliches genug gelangweilt? Moment – drei Dinge noch: Was bedeutet es für das Trägersignal wenn das Scatter-Signal hinzukommt? Wenig, wie wir schon oben bei Hannover VOLMET sahen. Die untenstehende Grafik nimmt sich ein Trägersignal von -50 dBm (etwa S9+20dB auf Kurzwelle). Die rote Linie zeigt, um wie viele Dezibel dieser Träger angehoben wird, wenn das Doppler-Signal zwischen -50 dBm (einfach: +3 dB, da Verdoppelung) und -130 dBm beträgt. Das Ergebnis ist überaus ernüchternd: Im Spektrogramm, wo man ja Doppler- und Trägersignal voneinander getrennt vermessen kann, liegt das Dopplersignal immer rund 20 bis 50 dB unter dem Trägersignal.

Zudem durchläuft eine Dopplerspur das 6-Hz-Filter der WSPR-Software ja innerhalb nur weniger Sekunden. Und nur in dieser Zeit hat Aircraft-Scatter überhaupt die Möglichkeit, zum über 110 Sekunden gemittelten Gesamtsignal beizutragen, aus dem dann das SNR errechnet wird. Nimmt man großzügig 11 Sekunden an, in denen das Doppler-Signal zum Gesamtsignal beiträgt, so darf man nochmals 10 dB in Abzug bringen …

Wie dann bei den oben beschriebenen Signalen und den Standardabweichungen seriös irgendetwas anderes als Mumpitz herauszulesen wäre, begreift niemand. Außer der DARC-Vorsitzende, natürlich. Und jene, die, gerne gegen Geld, für ihn Weihrauch wedeln.

Nüscht passiert: Selbst wenn ein Dopplersignal den des Trägers verdoppelte, ginge der Anstieg des Gesamtpegels von 3 dB im normalen Fading unter. Und: A bissel Schwund is’ immer …

Achja, zweitletzter Punkt: “Doppler und Drift”. Letzteres wird in den WSPR-Logdaten vermeldet. Können wir kurz machen – wer sich schon mal Spektrogramme des WSPR-Bereiches angeschaut hat, kennt die sub-optimale Qualität vieler WSPR-Sender. Wenn nicht: die drei Screenshots unten überzeugen jeden. Die meisten WSPR-Sender erzeugen selbst die Drift. Während Doppler sich ja auf Kurzwelle durch Spuren hauptsächlich neben dem Träger zeigt, aber nicht das gesamte Signal verschiebt. Wie eben ein unruhiger Sender-Oszillator … Nicht berücksichtigen lassen sich überdies ebenso unzureichende Empfänger …

“Ihr naht [narrt?!] euch wieder, schwankende Gestalten”: Zwölf Stunden WSPR-Signale auf 20 m im 400-Hz-Fenster. Solide Maßstäbe, anhand derer man via Signalstärke und Drift über tausende von Kilometern Hubschrauber sich in die eisige Luft der Antarktis schrauben sieht, sehen anders aus.
Ein detaillierter Blick auf rund acht Durchgänge à 110 Sekunden vermittelt ebenfalls nicht das pure Vertrauen. Vor allem: nirgendwo ist Flugzeug-Doppler zu sehen! Die “krummen” Signale verdanken sich unzureichender Frequenzstabilität der Sender …
… was hier im rot markierten Bereich sicherlich besonders deutlich wird.

Alle meine Messungen, und da komme ich zum angekündigten dritten sowie letzten Punkt, erfolgten mit einem professionellen SDR bei knapp 100 dB Dynamik auf HF-Ebene und unter sorgfältiger qualitativer Analyse aller Signalkomponenten bei unter 0,05 Hz Auflösungs-Bandbreite. Die WSPR-Logwerte, hingegen, werden bei 2.500 Hz Bandbreite, auf Audio-Ebene und von einer sehr heterogenen Empfängerschar und lediglich quantitativ und als Durchschnittswerte notiert. Rauschen, Störungen, AGC-Effekte und vielerlei mehr wirken sich auf diese Daten aus, lassen sich aber weder eindeutig erkennen, noch gar herausrechnen.

Der folgende Screenshot zeigt somit, was sich eben in den anderen 92 Prozent der insgesamt erfassten Bandbreite noch so tun kann und auf AGC, Rauschen etc. einwirkt. Mehr als ein startender Helikopter in der Antarktis, soviel ist sicher …

2500 Hz Bandbreite sehen Receiver und WSPR-Decoder, 8 Prozent davon nehmen die WSPR-Signale ein (helle Mitte), 92 Prozent der Rest. Und das kann – etwa durch die AGC – innerhalb dieser Bandbreite deutlichere Auswirkungen auf die aus dem Audiosignal errechneten SNR-Werte haben als ein Flugzeug in mehreren tausend Kilometern Entfernung.

Womöglich haben Godfrey, Dr. Westphal (dieser ein ehemaliger DARC-Vorsitzender) et al. ihre Un-tersuchungen mit guten Absichten begonnen. Sie hätten jedoch schnell feststellen müssen, dass die Physik ihren weitgespannten Folgerungen entgegensteht. Statt ein wissenschaftlichen Ansprüchen genügendes Paper zu verfassen, mit dem man sich argumentativ-fachlich hätte auseinandersetzen können, zogen sie den Gang in die Boulevardmedien ohne fachliche Ahnung vor. Verantwortungslos schüren sie damit bei hunderten von Angehörigen und in der Laien-Öffentlichkeit Hoffnungen, die jedenfalls ihre Methode nicht erfüllen kann. In denunziatorischer Weise instrumentalisierten sie auch den DARC für diese Haltung, der nicht nur freudestrahlend über dieses Stöckchen sprang, sondern durch Mobbing eine fachliche Diskussion in Fachmedien zu verhindern scheint.

Wenn dieser Artikel zu einer repressionsfreien Diskussion mit Fakten und Argumenten – wie er eigentlich eine Selbstverständlichkeit sein sollte – beiträgt, ist meine Absicht erfüllt.

P.S.: Angeblich möchte Richard Godfrey, ein Rentner aus dem Hessischen, sein GDTAAA-Verfahren zum Patent anmelden und hält sich deshalb bedeckt mit einer Offenlegung. Manch‘ Ahnungsloser träumt schon davon, dass die komplette Flugsicherung auf diese Methode umstellt, die auch gleich die bisherigen Investitionen in sendestarke Over-the-Horizon-Radare mit ihren smarten Auswertun-gen überflüssig macht. Soweit jedoch zu hören ist, lachen die Experten darüber nicht einmal, sondern schütteln über diese (Funk)amateure nur noch den Kopf.

“Flugzeug-Scatter und WSPR” in Fachzeitschriften

Endlich eine Basis für fachliche Diskussionen: Veröffentlichung in der Fachzeitschrift “Funkamateur” (5/2022, Hintergrund) und Titelgeschichte der Fachzeitschrift “Funktelegramm”, 06/2022.

Immer noch finden Richard Godfrey & Co. unter der Yellow Press enormen Zuspruch für ihre Schmonzette, nach der sie meinen, die Route von Flugzeugen (speziell Todesflug MH370) durch WSPR-Logdaten über tausende von Kilometern nachweisen zu können.

Allerdings haben sie sich offensichtlich bislang geweigert, ihre Luftschlösser in anerkannten Fachmedien zu veröffentlichen, wo diese von einem Fachpublikum entweder schon im Manuskript (peer review) oder nach Publikation begutachtet, nachvollzogen und diskutiert werden können. Sie hingegen bevorzugen die Laienpresse, deren Journalisten aus Faulheit und/oder Unkenntnis nur zu oft treudoof einseitig das wiedergeben, was Godfrey & Co. so zusammenphantasieren.

Auch wenn etwa der Entwickler von WSPR, Nobelpreisträger Prof. Joe Taylor (K1JT), diese Luftschlösser in das Reich des Unsinns von “Leuten, die nicht wissen, was sie tun verbannte und Prof. Bruce Ward, Mitentwickler des autralischen HF-Radars JORN, das ebenfalls im Reich des blühenden Blödsinns veortete, halten Godfrey & Co. wacker an ihren unwissenschaftlichen Tagträumen fest.

Start einer fachlichen Diskussion

Um eine ernsthaft-fachliche Diskussion außerhalb des oft selbst-referentiellen Internet anzustoßen, habe ich in zwei funktechnischen Fachzeitschriften dieses Thema mit den Augen eines Praktikers betrachtet, ohne dabei jedoch den theoretischen Hintergrund aus den Augen zu verlieren:

  • “Flugzeug-Scatter auf Kurzwelle”, FUNKAMATEUR 5/2022, S. 368-372 (Aufl. 32.600) und
  • “Flugzeugscatter: Was geht? Und was geht nicht?” FUNKTELEGRAMM, 6/22, S.

Das Manuskript des ersten Artikels hatte ich auch der CQ DL des DARC zur Publikation angeboten. Erfolglos, natürlich.

DARC: Wie Diskussionen verhindert werden

Wie man zudem hört, soll der Vorsitzende des DARC, Christian Entsfellner, DL3MBG, bei einem meiner Arbeitgeber gegen die Veröffentlichung im “Funkamateur“ interveniert haben. Auf Anfrage mochten freilich weder er, noch der DARC-Vorstand das kommentieren und schon gar nicht dementieren. Diese einer Nötigung gleichkämenden Intervention reihte sich mühelos in die mal erfolgreichen, mal weniger erfolgreichen Versuche von Vereinsfunkern ein, Funkamateure zu bedrohen, zu nötigen, zu mobben und zu diskriminieren.
[Zuletzt betroffen davon: Arthur Konze, DL2ART, den man bei Behörden denunziert hatte, nachdem er sich in seinem interessanten You-Tube-Kanal “Funkwelle” kompetent mit der Entwicklung der Funkamateure, der Vereinsamateure und den Ursachen für den Verfall vor allem letzterer beschäftigte.]
Dass sich hingegen wiederum der Arbeitgeber von Christian Entsfellner, die renommierte Rosenberger-Gruppe, zumindest innerhalb ihres Unternehmens ausdrücklich gegen Mobbing und Diskriminierung wendet, ist für ihren leitenden Mitarbeiter Entsfellner offenbar kein Grund, seinen DARC auf ebendiesen Sozial- und Ethik-Mindeststandard (SA8000) für den Umgang miteinander zu verpflichten.

Und dass Entsfellner etwa auf eine denunziatorische Mail von Godfrey überhaupt eingeht (schon dies durchaus eine Charakterfrage und eine Frage der Ethik dazu) sowie – wider alle Physik und Vernunft – hurtig dessen Scharlatanerien zum Gespött von Experten mit großer Fanfare weiterverbreitet, ist eine Schande für den Amateurfunk als technisch-wissenschaftliches Hobby.

Repressionen statt Diskussionen!

Ebenso seine diskriminierende Strategie des Mobbings, mit der er Diskussionen verhindert. Was er selbst ganz&gar treuherzig-zynisch bei einem virtuellen Mitgliedertreffen zugegeben hatte: “Wir” seien der “Elefant im Raum”, also ein offensichtliches Problem, das niemand anzusprechen wage. Und warum nicht? Auch das weiß Entsfellner aus augenscheinlich eigenem Tun ganz genau: “Aus persönlicher Angst vor Nachteilen und Repressionen.”
Ob daraus für ihn oder die bei diesen Worten ihres Vorsitzenden ebenso treu wie stumm dabeisitzenden Mitvorständler möglicherweise etwas folgt, eine seit 30 Jahren vielfach angeregte Verhaltensänderung, etwa? Etwa ein beherztes: “Wer im DARC mobbt und diskriminiert, der fliegt!“, gar?

Nee, natürlich nüscht. Soll ja so bleiben.

Der Ast, auf dem der Elefant sitzt …
Bebildert hatte Entsfellner diesen “Elefanten im Raum” und seine umständlich-pomadige Erklärung dieser Metapher aus jedem beliebigen Manager-Bullshit-Bingo übrigens mit einem Cartoon, der die Rückenansicht eines einsam auf einem dünnen Ast sitzenden Elefanten zeigt, der in eine menschenleere Savanne blickt (genau, wie auf dieser Peter Gaymann-Zeichnung der frühen 1980er-Jahre). “Voller Innenraum” in der Metapher = “menschenleere Savanne” im Bild – weißte nun Bescheid, wie der DARC tickt? Immerhin das mit dem dünnen Ast, auf dem der Elefant sitzt, lässt sich noch metaphorisch deuten – wie die menschenleere Savanne, in die er blickt.
Die bei Lumas liegenden Bildrechte zur Verwendung des Cartoons ließ er den Verein augenscheinlich einiges kosten. Wenn.

Durchaus passend zu dieser Haltung mehren sich leider die Hinweise, dass der “Entwurf der Strategie ’75 plus 100′ für DARC e.V.”, den ich noch vor Tagen für eine “brunzdumme Fälschung” hielt, möglicherweise doch echt sei. Inklusive Lob des SA-Mann als Märtyrer und Ansichten über freiheitlich-demokratische Regierungsformen, angesichts derer ich nur schwer zwischen “noch AfD oder doch schon Reichsbürger?” zu entscheiden vermochte. Auch hierzu natürlich nix Offizielles vom DARC. Ich hoffe doch sehr, dieser Sache bei Gelegenheit näher auf den Grund zu gehen.

Aircraft Scatter – Much Power, Little Glory

Figure 1: One of the strongest Doppler received via scatter from a DX station was from LX814 on April 11, 2022. The vertical signal in the middle of the spectrogram is the carrier from Kashi/Xinjiang at a distance of 5’109 km. The strongest Doppler is from LX814 [Airbus A320-214], Zurich-Hanover with touch-down at 07:10:53 UTC.

I was asked to give a short overview of how to calculate the received power, scattered by an aircraft on HF. The answer is easy if we focus on AM DX signals from broadcasting stations, illuminating an aircraft. In this case the spectrogram, Figure 1, shows the carrier as well as the scattered signal – the latter being the Doppler trace. We also can easily measure both signal strength and calculate their difference. This has been done for the maximum values of carrier and Doppler in Figure 2 below:

Figure 2: Level of carrier [-31.11dBm] and peak level of Doppler [-62.98dBm] at -10.2Hz from carrier; resulting in a difference of -31.87dBm. Measured at 07:07 UTC, at the maximum level of the Doppler trace.

Mean value of the carrier in the analyzed 10-minute’s part of the whole observation is -32.7dBm at a standard deviation of 4.98 – see Figure 3 below.

Figure 3: Variation of carrier 07:00 to 07:10UTC

Broadcaster’s Footprint

Backbone of all calculations is the well-established Radar Equation. Let’s think of it as a reliable, but Black Box. Critical points are in this case:

  • illuminating power
  • distance aircraft -> receiver
  • reflectivity of the aircraft at the specific frequency (radar cross section, or RCS)

I took a strong broadcaster, namely Kashi, running 500kW AM (250kW carrier) on 17’650kHz on a curtain array antenna with a gain of ca. 20dB towards Central Europe. Effective Radiated Power (ERP) of the carrier is 104dBm. An approximate calculation (free-space loss, the prevailing attenuating factor with propagation) over this distance of 5’109km and at 17’650kHz via Matlab’s fspl function yields an attenuation of 131.5dB, resulting in a signal of -27.5dBm. As 2-hop ionospheric HF propagation is not exactly free-space propagation,so a VOAAREA HF propagation simulation had been done, giving the transmitter’s footprint in dBW (add 30dB to get dBm):

Figure 4: A simulation of the footprint with VOACAP shows a receiving level at my location of around -35dBm [-65dBW].

Scattering Power

The illuminating power, a proxy for transmitter power within the -65dBW footprint in Figure 4, measures -32dBm. The minimum slant distance between the aircraft and my location measures 1000m. The RCS of this aircraft is given at 10 … 100, let’s generously take 100, because the wingspan of the given aircraft (35m) almost exactly measures 2*wavelength (17m) in this case providing strong forward and backward scatter.

What value can be caclulated from as scattered signal which me measured -63dBm at highest? According to the equation #6 given in OTH-B Radar System: System Summary of the University of Massachusetts Lowell, we land at a level of -62.1dBm, given the mean value of the carrier with -32.7dBm. This almost exactly matches the measured value of -63dBm.

Now some people claim to “see” and even identify aircraft not over a few tens of kilometers, but over many thousands of kilometers. Let’s check this. Figure 5 shows the development of reception levels over distance, sticking to the Kashi example as above. You see the signal peaking to slightly above -20dBm at about 1’800km distance from the transmitter. And you see the separation from one-hop to two-hop propagation at a distance of 3’000km from the transmitter.

Figure 5: How Kashi’s level develops over the distance from transmitter to receiver.

Please keep in mind that this is only a rough calculation, not taking into account several factors, among them:

  • fading of the carrier (see Figure 3)
  • pearlstring effect of the Doppler
  • change of effective RCS due to different horizontal and vertical illuminations angles

That’s a powerhouse – but what about WSPR?

In praxi, I observed Doppler traces only from aircrafts at a distance not more than a very few ten kilometres from my location – given that they are illuminated by a multi-hop DX signal from a strong broadcaster.

In contrast, some people claim to have not only observed, but even identified aircraft

  • over thousands of kilometres,
  • illuminated by a 5W transmitter

Let’s take a look on this, same conditions as with the Kashi case above. First, we do the VOAAREA simulation. I took extraordinary benevolent conditions, taking a 50W transmitter (WSPR mainly runs between 1 and 10W) at an isotrope antenna of 10dBi gain. The system loss mounts to about -50dB over the Kashi case. The VOAAREA simulation (Figure 6 below) largely reflects this situation, delivering a signal of about -115dBW/Hz [WSPR] over -65dBW/Hz [Radio China International].

Figure 6: Compared to Kashi (see Figure 4), the WSPR case lacks about 50dB.

How far will the scattered signals reach?

Now for the crucial question: How far will scattering from both signals (-65dBW from the broadcaster, -115dBW from WSPR) reach? You will find an answer in Figure 7, below:

Figure 7: Scattered Levels vs. Distance, see text.

From Figure 7 we see scatter from the strong broadcaster sinking into the noise from a distance aircraft-receiver of 200km. WSPR from DX is good only for distances up to 10km.

This calculation has been done under unusually generous conditions, among them:

  • RCS has been set to 100, where 10 … 50 would be the regular case, resulting in a much reduced performance
  • forward/backward scatter have been applied to the calculation as well as to the measurements. This seems justified where the aircraft heading was 295° and Kashi->DK8OK was 302°, resulting in backward scatter from the wings and, thus, the strongest signal
  • the wings of this Airbus A320 do perform like a dipole of two wavelengths
  • only the strongest signals have been taken into account
  • neither fading of the illuminating station, nor the pearlstring-effect of the aircraft – due to phase changes under moving – have been taken into account

In praxi, such a strong DX signal never showed Doppler traces at distances of more than, say, 60km. I owe this observation also to the physicist Dr. Victor Iannello, who kindly examined many of my spectrograms with a Python program written specifically for this purpose and determined the distances of even the faintest Doppler traces, as seen at .1Hz bandwidth (+10dB system gain).

Caveat: Please keep in mind that this case is valid only for DX (i.e., multi-hop) signals illuminating the aircraft. If aircraft is illuminated by a transmitter’s backscatter signal (at a distance of ca. 100 – 1’000km from the receiver), other mechanisms take place resulting in Doppler traces from aircraft at an height, which “sees” both transmitter and receiver – see for “radio horizon”. This speical case is not covered here, and plays no role either in the texts of the WSPR/MH370 proponents.

MH370 & WSPR: Richard Godfrey lügt weiter!

Unser Rentner aus dem Hessischen, Richard Godfrey, setzt seine Lügentour munter weiter fort. Er verunglimpft Personen, statt sich um den technisch-wissenschaftlichen Beweis seiner Behauptung zu kümmern, dass sich mit WSPR-Logdaten die Absturzstelle von MH370 auffinden lasse. Wenngleich ihn da der heutige DARC-Vorsitzende und leitende Mitarbeiter der Rosenberger-Gruppe, Dipl.-Ing. Christian Entsfellner, DL3MGB, entgegen aller Vernunft und Physik eifrig unterstützt, so äußert sich der ehemalige DARC-Vorsitzende Dr. Robert Westphal beinahe nur noch mit kunstvollen Vorbehalten dazu. Wie dem auch sei: wenigstens einige der Godfrey-Lügen, soweit er sie über mich verbreitet, möchte ich doch kurz richtigstellen.

So schreibt er:

Nils Schiffhauer behauptet, eine neue Zeitschrift gegründet zu haben, um eine Peer Review zu ermöglichen.

Zwar habe ich schon so einige Zeitungen gegründet, aber zu diesem Zwecke noch niemals und werde das auch nicht tun.

Nils Schiffhauer hat mich auf dem Blog von Victor Iannello öffentlich eingeladen, meine Arbeit offiziell zur Begutachtung durch ihn einzureichen.

Nein, ich hatte nicht nur in Victors Blog, sondern auch gegenüber dem DARC gegenüber angeregt, er, Richard Godfrey, möge seine Thesen zu einem Paper verdichten, das technisch-wissenschaftlichen Ansprüchen standhält und dieses dann einer Zeitschrift unterbreiten, die einem Peer Review unterliegt. Ich habe seine Thesen zur Genüge widerlegt. Aber das sagt ja nichts. Ich habe mich sogar dafür eingesetzt, dass er diesen Artikel bei der DARC-Zeitschrift “CQ DL” einreicht, deren Experten den Text ja inhaltlich vorher überprüfen (lassen) können.

Nils Schiffhauer ignoriert die Tatsache, dass er am 8. Dezember 2021 von meiner Website verbannt wurde.

Aha?! Ich denke, Richard trommelt laut, “jeder” könne auf seiner Website veröffentlichen? Also habe ich das eben nicht ignoriert, sondern sogar darüber geschrieben, dass Godfrey auch hier danebenliegt.
Übrigens ist Richard seit Anfang dieser Diskussionen um seine Scharlatanerien herzlich eingeladen, sich auf meiner Website mit Kommentaren zu beteiligen!

Nils Schiffhauer versucht weiterhin, meine Website zu hacken, wobei er jedes Mal eine andere IP-Adresse verwendet, ohne Erfolg.

Wie denn? Ich habe niemals “gehackt” und werde das auch nicht tun. Kleines Geständnis am Rande: Ich weiß nicht einmal, wie “hacken” operativ funktioniert und bin über ein Programmier-ABC nicht hinausgekommen. Das nur am Rande. Hacken ist ein Straftat. Dass Godfrey mich fälschlicherweise und öffentlich einer Straftat beschuldigt, könnte Folgen für ihn haben. Da inzwischen allerdings nicht nur ich der Möglichkeit, dass er am Ende schuldunfähig sein könnte, eine klitzekleine Wahrscheinlichkeit einräume, lasse ich das womöglich lieber auf sich beruhen.

Dann, gleiche Brüder, gleiche Kappen, springt er auf die DARC-Kampagne gegen fortschrittlich denkende Funkamateure auf.

Nils Schiffhauer wurde 1994 wegen seines schädigenden und den Club in Verruf bringenden Verhaltens aus dem Deutschen Amateur-Radio-Club ausgeschlossen und kämpft seither vor Gericht und in den Medien gegen diesen Ausschluss.

Tatsächlich wurde ich 1994 aus dem DARC ausgeschlossen. Und zwar einstimmig. Ich hatte, umgekehrt, die Politik des damaligen Vorstandes für vereinsschädigend gehalten. Unter anderem gab es unterschiedliche Standpunkt in der Haltung zur Frage: CW-Prüfung beibehalten (die Funktionäre) oder CW-Prüfung abschaffen, aber CW als Kommunikationsart munter zu fördern (meine Ansicht). Wenige Jahre später vertrat dann der DARC auch meine Ansicht. Natürlich. Da war es freilich zu spät: die Mitgliederzahlen sind gerade dabei, sich beinahe zu halbieren – ein massiver Schaden, für den die DARC-Funktionäre verantwortlich sind. Nicht ich. Im Gegenteil. Dass die Funktionäre ihre Verantwortung nicht wahrnehmen, ist eine andere Sache. Und ich kämpfe keinesfalls gegen meinen Ausschluss. Warum auch? Ebenfalls hier: Im Gegenteil, denn ich fordere dazu auf, aus dem DARC auszutreten! Und wieder einzutreten, wenn der dortige Sumpf ein wenig ausgetrocknet ist.

Gegen Nils Schiffhauer wurde ein Strafverfahren eingeleitet, weil er angeblich illegal den Funkverkehr der Polizei und anderer Sicherheitsdienste abgehört hat.

Well done! Denn hier merkt man eine Spur juristischer Beratung. Obwohl auch das gelogen ist. Und Godfrey braucht sich ja nur bei seinen Vereinsfunkern, die mich mit Namen, Adresse und Vereinsfunktion bei den Behörden denunziert haben, erkundigen: ich wurde nicht wegen des angeblichen Abhörens von Polizei-, sondern von Flugwetterfunk (VOLMET, vom Sender Hannover hatte ich sogar eine QSL erhalten!) angeklagt. Und habe den Prozess mit Pauken und Trompeten 1997 schon in erster Instanz rechtskräftig gewonnen – selbst der Staatsanwalt plädierte für meinen Freispruch. Von einigen Strafverfolgern, die das Verfahren überhaupt nur mit spitzen Fingern aufnahmen, hörte ich, dass sie die Denunzianten als “Arschlöcher” bezeichneten. Einer Bezeichnung, der ich ausdrücklich nicht beipflichte.
Achja: Ohne dieses wegweisende “Burgdorfer-Scannerurteil” wäre übrigens das “Abhören”, Decodieren und die Weitergabe von ADS-B-Flugdaten zumindest in Deutschland illegal. Dank dieses von mir erstrittenen Urteils aber können diese Daten selbst Godfrey & Co. nutzen – “FlightRadar24” ist hier nur eines der Stichworte! Danke, gerne geschehen! (Streng juristisch liegt der Fall diffiziler, da das Urteil, nur vor einem Amtsgericht ergangen, lediglich für den gilt, der es erstritten hat.)

Godfrey beschreibt sich als Opfer von Hacking und Morddrohungen (letztere im Amateurfunk freilich so beliebt, dass der DARC sich bis heute nicht dagegen aussprechen mag).

Und gerade weil mich manches von Thesen und Vorgehen Richard Godfreys trennt:
Das hat niemand verdient, und das verurteile ich aufs schärfste!
Ich würde mich freuen, wenn sich da der DARC nun anschlösse.

Nochmals ein Vorschlag zur Güte:
Richard: schreibe einen Text, der in wissenschaftlich übersprüfbarer Form Deine Thesen zusammenfasst. Finde ein Zeitschrift von Format (vorzugsweise: Peer-reviewed), die diesen Text veröffentlicht. Hic Rhodus, hic salta! Dann kann man vernünftig und ohne Repressionen sowie öffentlich diskutieren. Jedenfalls dann, wenn die Sache nicht etwa in der CQ DL stattfindet, in der der DARC-Vorstand derartige Diskussionen und/oder Leserbriefe eher wegmobben dürfte.

Ich habe in der Mai-Ausgabe der Fachzeitschrift “Funkamateur” (Auflage 32.600) meine Erkenntnisse zum Thema “Flugzeug-Scatter auf Kurzwelle” auf fünf Druckseiten mit 13 Illustrationen leicht verständlich und ausführlich dargestellt. Ein 16-seitiger Artikel wird in der Juni-Ausgabe der Fachzeitschrift “Funktelegramm” die Frage “Flugzeug-Scatter – Was geht? Und was nicht?” ebenfalls problemlos nachvollziehbar und mit 18 Abbildungen beantworten.

Auf der eigenen Website kann jeder viel schreiben. Auch hier: Print is king. Fachkundige Redaktionen sorgen für eine ebensolche Qualitätskontrolle. Nun mach’ Du mal! Ich bin gespannt!

WSPR & MH370: Richard Godfrey lügt wie gedruckt

So lügt Richard Godfrey: Oben verspricht er noch, jeder könne alles in seinem Blog schreiben. Dann löscht er meinen Eintrag, der in diesem Screenshot noch auf Godfreys “Moderation“ wartet, dann aber umgehend gelöscht wird.

Im Blog mit dem großspurigen Untertitel “Serving the MH370 Community” treiben Richard Godfrey et. al. allerlei Unfug. Mit scharlatanesquen “Technical Papers” versuchen sie, Flugzeuge über Tausende von Kilometern anhand von WSPR-Logdaten zu orten. In unverantwortlicher Weise spielen sie mit den Hoffnungen von Hunderten von Angehörigen jener Passagiere, die beim Crash von Flug MH370 ums Leben kamen.

Während bisher keine seriöse technisch-wissenschaftliche Zeitschrift diesen schrägen Thesen Platz eingeräumt zu haben scheint, finden sie vor allem in der Yellow Press und beim Laienpublikum Anklang. Vorschlägen, die “Thesen” einem Peer-Review zu unterziehen, wollten die Autoren natürlich nicht nähertreten: Der mit viel Unwissenheit und beträchtlicher Eitelkeit mühsam aufgeblasene Ballon würde noch vor dem Abheben platzen. “Sie wissen nicht, was sie tun”, urteilte Physik-Nobelpreisträger und WSPR-Entwickler Prof. Joe Taylor, K1JT, über diese “verrückten” Experimente.

Hauptsächlich verbreiten Godfrey et al. ihre verdummenden “Thesen” über Godfreys Website. Ein Publikum, das etwas von Funkausbreitung, WSPR und bistatischem Radar verstehen würde, verwiese diese Thesen in einen Bereich, der nicht mehr in die Zuständigkeit der Physik, sondern in die der Sozialpsychologie fiele.
Die einzige Ausnahme, wenn es denn eine gibt, scheint der DARC, der Deutsche Amateur Radio Club, zu sein. Dessen Vorsitzender, Christian Entsfellner, DL3MBG, und seine Webseite machen kräftig Werbung für diesen unwissenschaftlichen Hokuspokus. Er sollte es besser wissen. Und ich bin mir sicher: Er weiß es besser. Das macht es alles – nur eben nicht besser.

“Radio DARC” – eine der Schleimtrompeten (S. Kracauer) des “Bundesverbandes” – überschlägt sich gar: “Die unglaubliche Geschichte – exklusiv auf Radio DARC! Die unglaubliche Geschichte – exklusiv auf Radio DARC!” [ab 39:35]

Auch der DARC scheint, wie Richard Godfrey selbst, eine ernsthafte technisch-wissenschaftliche Diskussion über dieses Thema mit allen Mitteln verhindern zu wollen. Godfrey behauptet sogar schamlos gegenüber einem Autor: “@Omar Ahmed, jeder kann sich an diesen Diskussionen beteiligen. Alles wird wie gewohnt auf dieser Website veröffentlicht. Es gibt nichts zu verbergen.” (am 22. März 2022 um 21:09 Uhr, siehe Screenshot oben).

Das ist eine Lüge.

Das Gegenteil ist der Fall: Eben nicht jeder kann sich mit Beiträgen an der Diskussion auf seiner Website beteiligen. Und nicht alles wird veröffentlicht. Schon gar nicht, “wie gewohnt – as usual“, und/oder wenn es sich um technisch-wissenschaftlich seriöse Beiträge handelt. Auch das zeigt der obige Screenshot des Blogs, aus dem u.a. folgender Eintrag nur kurz aufschien, um umgehend gelöscht zu werden:

Richard – auch dem neuen Paper entnehme ich keinen Beweis im technisch-wissenschaftlichen Sinne, dass aus den WSPR-Logdaten Aircraft Scatter über Tausende von Kilometern bestimmten Flugzeugen, darunter auch Hubschraubern, zugeordnet werden kann.
Meine Empfehlung: Suchen Sie sich eine technisch-wissenschaftlich orientierte Zeitschrift mit einer technisch kompetenten Redaktion. Veröffentlichen Sie dort Ihre Thesen und Beweise. Die CQ DL des DARC wäre ein Anfang, und man wird Ihnen sicher gerne behilflich sein. Vielleicht kann Ihr Manuskript auch einem Peer-Review unterzogen werden. Am Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR (ex-FGAN) gibt es genügend Experten und sogar Funkamateure, die Ihre Manuskripte bestimmt gerne begutachten.
Übrigens stimmt es nicht, dass auf Ihrer Website jeder einen Kommentar abgeben kann. Ganz im Gegenteil. Ich konnte (kann?) das nicht, und Sie haben mich beim DARC-Vorsitzenden verleumdet, ohne dabei eine einzige Zeile zur Physik zu verlieren. Die Tatsache, dass der DARC-Vorsitzende sofort über dieses Stöckchen gesprungen ist, sollte Ihnen den Schritt in die tatsächliche und wissenschaftlich überprüfende Öffentlichkeit erleichtern.
Ihre Bemühungen und Ihre Begeisterung in Ehren. Aber Sie sind auf dem falschen Dampfer.
73 Nils, DK8OK

Richard Godfreys unverantwortliche Tätigkeit ist eine Schande für alle Fachleute, die sich ernsthaft mit dem Thema “Funktechnik” beschäftigen. Und es ist höchst unethisch, mit den Hoffnungen der Menschen zu spielen. Dass der DARC das nicht nur mit allen Mitteln kräftig unterstützt, sondern sein 1. Vorsitzender, Christian Entsfellner, DL3MBG, sich dem Vernehmen nach sogar bei anderen Medien für eine Unterdrückung technisch-wissenschaftlicher Artikel zu diesem Thema einsetzen soll, ist ein weiterer trauriger Tiefpunkt des Vereinsfunks.

MH370 and WSPR: Richard Godfrey’s outright lie

This is how Richard Godfrey lies: At the top he still promises that anyone can write anything on his blog. Then he deletes my entry, which disappeared rather quickly….

In his blog under the loudmouthed subtitle “Serving the MH370 Community” Richard Godfrey et. al are up to all sorts of shenanigans. With charlatanesque “Technical Papers” they try to locate airplanes over thousands of kilometers based on WSPR log data. Irresponsibly, they are playing with the hopes of hundreds of people who are pinning their hopes on locating the crash site of flight MH370.

While so far no serious technical-scientific journal seems to have given space to these theses, they mainly find appeal in the Yellow Press and among the lay public. Suggestions to submit the “theses” to a peer review, the authors of course did not want to accede to: the balloon, laboriously inflated with a lot of ignorance and considerable vanity, was burst even before take-off. “They didn’t know what they were doing”, judged physics Nobel laureate and WSPR developer Prof. Joe Taylor, K1JT, about these “crazy” experiments.

Mainly Godfrey et al. distribute their stultifying “theses” via Godfrey’s website. An audience that prima vista would understand anything about radio propagation, WSPR and bistatic radar relegates these theses to an area that is no longer the responsibility of physics but of social psychology.
The only exception, if there were one, seems to be the DARC, the German Radio Amateur’s Association. Their chairman, Christian Entsfellner, DL3MBG, and their web page make strong advertisement for this unscientific mumbo-jumbo. He should know better. And I am sure: he knows better. Which makes it all – just not better.

Because he also seems to try, like Richard Godfrey himself, to prevent a serious technical-scientific discussion about this topic by all means. Godfrey even shamelessly claims to an author: “@Omar Ahmed, Everybody can be part of these discussions. Everything will be published on this website as usual. There is nothing to hide.” (on 22 March 2022 at 21:09).

This is an outright lie.

The opposite is true: Not everyone can participate with contributions to the discussion on his website. And not everything will be published. Especially not when it comes to technical-scientific serious contributions.
His irresponsible activity is a disgrace for all experts who seriously deal with the topic “radio technology”. And it is highly unethical to play with people’s hopes.

PropLab-PRO 3.2: “Dead Zone” now living!

Around Issoudun’s transmitter (data of reception see below), all propagation software will show a doughnut-like Dead Zone. – as around each and every station transmitting with an antenna having a low vertical angle for DX. PropLab-Pro’s Broaadcast Coverage map duly shows this effect. But …
… the new version nearly fills the gap by backscatter – like Mother Nature does! Here, only backscatter is shown to see how this new feature works. You may merge both results in Proplab’s Backscatter menue.

PropLab is the Gold Standard in available raytracing software for propagation analysis on HF. To its already unique features, like 3D-raytracing revealing x- and o-rays, an updated version added a “Backscatter” option. This even more mimics reality.

From most of their literature, radio amateurs know that there is a “Dead Zone” surroundig a transmitter, where no signal is said to be available from antennas radiating their electro-magnetic field with a low elevation angle for DX. However, a steeper angle for NIVS overcomes this. But from our practice we know that this “Dead Zone” isn’t flat dead but is filled with (weak) signals.

Those can be observed at best with strong broadcasting station some 50 to 1000km near to you, but pointing to region far away. In Central Europe, transmitters in Issoudun (France) and Nauen (west of Berlin/Germany) are great candidates for such effect, called backscatter.

Cary Oler, author of PropLab, now literally fills this gap, ans shown in the tow screenshots at top of this page.

Where’s the beef? OK, among radio amateurs, backscatter is not the preferred method of establishing contacts. The professionals, however, enjoy a relatively stable signal via backscatter. And for us radio amateurs and SWLs, it gives an explanation for some weird propagation, e.g., the near-enhancement of scattered signals by aircaft scatter – see screenshot at the bottom of the page.

Thanks, Cary, for continously improving PropLab!

P.S. (12MAR2022)
Today, Cary released version 31 which many improvements don’t reflect the small change of version numbers from just 28. He wrote:

There were some changes / improvements made to the signal strength calculations. We are using some improved absorption calculations. The latest update ( also includes some additional revisions, including the display of signal power in ray-tracings and broadcast coverage maps in dBm that may be more handy for people who work in dBm. A researcher at MIT also caught a bug in our backscatter engine that we have now corrected in the new version. Bugs were also squashed in the broadcast coverage maps. The broadcast coverage section now also supports large ray-tracing datasets much better than prior versions. The software doesn’t choke like it used to on large datasets of even a million ray-tracings or more. With prior versions, the software looked like it was hanging, it took so long. We also added a simple theoretical noise floor calculator in the antenna tab. And we have revised the manual again to discuss some of the new functionality and improve clarity on the backscatter features. All in all, this is a fairly substantial update given that we only bumped the version number from build 28 to 31.

RFI Issoudun, 500kW with an HR 4/4/.75 curtain array tansmitting towards Africa (190°) on 15’300kHz at 09:30 UTC on March 8, 2022. I am living about 900km east of this transmitter, well in the “Dead Zone”. But the carrier is recevied via backscatter (in the middle), and in this case it is beautifully anhanced by aircraft scatter just 10dB down at a Doppler distance of about 20Hz. The artifacts right near the carrier do stem from meteorite’s Doppler.

WSPR and MH370, revisited: Some notes on Fading

It seems to be a never ending story: again Richard Godfrey and Dr. Robert Westphal, DJ4FF, go on a fool’s errand regarding “WSPR and MH370”. Against all physics and reason, they continue to try to prove that it is possible to detect aircraft – and now: missiles – based on the log data of weak WSPR signals documented every 110 seconds. Even WSPR developer and Nobel laureate Joe Taylor, K1JT, has relegated this to the realm of unscientific folly: “Anyone who does this doesn’t know what they’re doing.”

Although in the aviation press and also among HF experts the support of these charlanteries is rapidly dwindling, the duo nevertheless succeeds in promoting them successfully and with great fanfare, especially among radio amateurs and their media – “because they don’t know what they’re doing” (both parties). There a scientific discussion is suppressed so far, on the contrary: One feels reminded of the flickering will-o’-the-wisp in the windows of burning asylums.

The duo’s latest folly is titled “SpaceX Falcon Launch and WSPRnet Detection,” to be precise: not doing that. In this, they stir together ignorance of HF propagation and apparent lack of expertise of what WSPR can and cannot do into an unpalatable mush. Again, it is a matter of inferring aircraft from data in the WSPR log when the signal-to-noise ratio in the logs behaves “unusually”.

With another new approach, I would like to show that what is ordinary about HF propagation is precisely its unusual nature. For this, I studied the carrier of the Riyadh radio station on 15380kHz (two hops) over four consecutive days for two hours each. The transmitter radiates with 500kW transmit power at a HRS4/4/.5 with about 20dB gain towards 310° and is thus able to provide also for some aircraft scatter detectable by Doppler traces.

The first question is: How do the signals develop, day by day? The figure below shows the levels on the four days with a resolution of one second.

Same hours, different days: The received level of Riyadh transmitter.

The second question is: Is there any correlation of the levels? The figure below clearly says: Nope.

Riyadh’s levels: Zero correlation. See correlation coefficients in the top left corner.

But the WSPR log saves only the average SNRs in chunks of 110 seconds each. So, the third question is: How do those chunks develop day by day? The figure below gives an overview:

Here, the levels of the first figure have been averaged over chunks of 110 seconds each to simulate WSPR log data.

This also calls for a correlation matrix:

Correlation matrix of 110 seconds’ chunks. 8 of 12 combinations do show no correlation, whereas with four combinations we see a “weak correlation” – by mere chance.

The fourth question gets us right to the core: Can we see from the SNR data, by their “unusual change” some aircraft scatter?
To scrutinize this question, I calculated the level difference of one chunk to the next. The idea behind it: If aircraft scatter is detected, there will be an “unusual” change of the level, most probably to a higher one. See below for this figure:

Differences from chunk to chunk: What is “usual”, what is “unusual” propagation? A few critical points have been marked in red, see spectrograms below.

Now let’s check the spectrogram of the HF recording to see where there are some real aircraft scatter, and if they correlate with the peaks of above figure. Here, I did this only for the first day because the result is similar on all days:

The spectrogram shows a nice aircraft scatter (LSB) at 06:48UTC, where the chunks show nothing unusual: the averaged level reads about minus .1 dB!

So, “nothing heard”, as they say in DXpeditions … Let’s try it vice versa: we not the biggest peak around 08:28UTC. According to Godfrey and consorts this should be “unusual”, and hint towards an aircraft! But see the spectrum below: Nope!

When we note the biggest peak in the chunks’ levels, no aircraft scatter can be found!

I am convinced that these easy-to-understand, yet scientific accounts of the actual propagation conditions should convince even the simplest mind: The detection of aircraft etc. with WSPR log data is not possible.

Last but not least, the figure below shows how little aircraft scatter affects the carrier signal. Moreover, most of the Doppler signal is outside the 6 Hz bandwidth of a WSPR signal. And for fun, everyone can calculate that the Doppler signal is at least 40 dB below the carrier signal. If the carrier signal is -50 dBm and the Doppler signal -90 dBm, the latter would be raised by 0.0004 dBm. If, yes, if this Doppler trace fell directly on the carrier …

Doppler & carrier: A strong Doppler from a strong broadcaster’s carrier. If you follow the course of the carrier and that of the Doppler, you will see that correlations are purely random.

Surely some proponents of the thesis that nevertheless airplanes are detectable at great distances from WSPR log data (admittedly only on an earth as a disk, which they may believe in …) will not be further disturbed by the physics presented here. What again does not disturb me. As a disgrace for the amateur radio, however, I feel, if these people bring their crazy mumbo-jumbo, as usual, with denunciatory mails to institutions of the amateur radio and these – obviously from low motives – also still give place to it. This makes amateur radio look technically dumber than the majority of radio amateurs actually are.

Therein lies the real scandal.

[Receiver: Winradio Excalibur SIGMA, Antenna: MD-300DX-2x5m, Software: SDRC & Matlab]


Since scientific discussion on the website “The Search for MH370” under the half-megalomaniac subtitle “Serving the MH370 Global Community” is suppressed by its operator Richard Godfrey, a pensioner from Hesse, my blog is explicitly offered for corresponding discussions and rebuttals. It may be easier to successfully suppress facts in this matter with denunciatory e-mails to the DARC chairman – to write such mails is as much a question of character as to follow them at all – but nevertheless it can be exciting to learn something more about “alternative physics”.

Here is my comment suppressed on Godfrey’s website:

Hi – the new paper by Westphal et al. attempts to demonstrate a rocket start from WSPR log data. However, it is not clear from the paper in which way this proof should have succeeded. Apparently, “SNR anomalies” of the HF propagation are used for this purpose without distinguishing the term “anomalies” from the “normal case”. It would be interesting if the authors could explain exactly this in a comprehensible way. I am also asked for the long announced paper, in which the authors wanted to dedicate themselves to HF propagation and aircraft scatter and in which hopefully also representations/calculations of the radar cross section find entrance. There is a lot of preliminary work on this that meets scientific standards – and the community is now eagerly awaiting a methodology that will make this surprisingly possible for WSPR log data as well.
How strong the dynamics of the ionosphere are, and that Aircraft Scatter is clearly not detectable in the sum signal, but only by FFT analysis, I have presented in my latest blog entry:
73 Nils, DK8OK

DARC e.V.: Doch Abgriff personenbezogener Daten!

Wie der DARC mehrfach mitteilte, sei der Zugriff auf oder der Abgriff von personenbezogenen Daten von seinen Servern “eher unwahrscheinlich”. Das, wiederum, ist ebenfalls “eher unwahrscheinlich”, und der Vorstand des DARC weiß es auch genau: am 28. Januar 2022 wurde ein Password – “personenbezogene Daten” – unter Identitätsmissbrauch abgegriffen und widerrechtlich genutzt. Dieser Missbrauch personenbezogener Daten wurde dem DARC umgehend gemeldet, der jedoch bis heute nicht reagierte. Auch in diesem Fall also ist Skepsis gegenüber Behauptungen des DARC angebracht. Man sollte seine offenbar unsicheren und beliebig manipulierbaren Server-Dienstleistungen besser mit besonderer Vorsicht genießen.

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