Prijem meteo-druzic v L pasme.

[maxmiz]

Ahojte. Pred nejakym casom som zacal pracovat na vybaveni pre prijem meteo druzic v L pasme (1.7GHz). V tejto teme chcem postupne zverejnovat progress tohto projektu.

-- Spojený príspevok 15 Aug 2018, 23:41 --

Pre prijem budeme potrebovat tieto veci:
1. Prijimac (pre niektore druzice by mal stacit obycajny RTL-SDR. Ale je lepsie ak sa zaobstara prijimac s vacsou sirkou pasma: 6MHz)
2. Antenna (Parabolicka)
3. Konvertor s LNA (Sice niektore SDR prijimace su schopne prijimat signal aj v GHz, je predsa lepsie mat konvertor ktory prevedie signal do nizsieho pasma. Napriklad na 140MHz. LNA je potrebny kvoli tomu, ze sumove cisla vstupnych obvodov SDR vacsinou su dost biedne a preto pre zabezpecenie dobrej citlivosti treba mat LNA s dobrym sumovym cislom)
4. Sledovacie zariadenie (rotator schopny navadzat antennu na satelit.)

-- Spojený príspevok 16 Aug 2018, 00:04 --

Zacnem konvertorom.
Ako predlohu som pouzil design od Radeka Vaclavika OK2XDX. http://hobitus.com/en/research/high_res/converter/ Je to overeny konvertor a ma dobre referencie. Jedna nevyhoda: pouzivaju sa v nom zastarale sucastky, ktore je problematicke najst. Preto som sa rozhodol pre modifikaciu. Nahradil som FET tranzistor, Gain-block, PLL obvod. PLL obvod som tiez pouzil stary: MC12179. Ale ten sa da este zohnat na Ebay alebo Aliexpress. A zaroven nepotrebuje processor, nakolko ma pevnu delicku.
Plosny spoj bol vyrobeny v Cine. Prva verzia bola zla: nakolko som sa sekol a namiesto materialu FR4 0.8mm som nechal vyrobit z FR4 1.6mm. Kvoli tomu charakteristiky planarnych filtrov sa stali uplne nevyhovujuce.

[maxmiz]

Toto sú výsledky merania filtrov na prvej verzie plošného spoja. 10dB útlm v priepustnosť pásme - dosť zle.

[daqq]

Super projekt!

[maxmiz]

Dakujem!

[zawin]

Držím palce vo vývoji

[maxmiz]

Diky, Ondro!

-- Spojený príspevok 20 Aug 2018, 09:56 --

Kym konvertor je vo vyrobe, popisem konstrukciu antenny.
Pre frekvenciu 1.7GHz bude vhodne pouzit parabolicku antennu. Pre paraboly plati ze cim vacsia plocha zrkadla tym vacsi je zisk a uzsi vyzarovaci uhol. Pre nas pripad postaci antenna s priemerom 1.2m. Tu su priklady vypoctu parametrov radio-kanala pre prijem NOAA satelitov. Vieme ze NOAA satelity lietaju na orbite vo vyskach zhruba 500km. Cize ich vzdialenost od prijimacej stanice sa meni v rozmedzi 500-2500km. Sirku pasma HRPT signala sa tiez meni v zavislosti na satelitu. Pre nas pripad nech je rovna 3MHz. Datovy prenos bude 3Mbps. Vyzarovaci vykon EIRP sa nachadza v rozmedzi 45dBmi a 51dBmi. Zoberieme ten horsi pripad: 45dBmi. Teoreticky zisk 1.2m paraboly pre frekvenciu 1.7GHz je zhruba 25.6dBi. Ked to dame do kalkulacky vychadzaju take vysledky:

Ako vidime - Link margin je v kladnych cislach. Cize tato antenna bude postacovat. Toto cislo je dost zavisle aj od pouziteho LNA. Neda sa ocakavat ze primeme signal s dobrym pomerom S/N ak vystup z antenny podame rovno na vstup SDR. Aj ked SDR ma deklarovane ze je schopne spracovat take frekvencie, vacsinou NF (sumove cislo) SDR je dost zle: 3 az 7dB. Dobre LNA maju NF <1dB.

[m6r3k]

Prečo nerátaš s tým že tam budeš mať aj hydrometeory ? Budeš to prevádzkovať iba za pekneho počasia ?
inač pekná práca
Tanier bude plný alebo sito ?

[maxmiz]

To bol len priblizny vypocet. Nechcel som robit podrobny rozbor radioveho kanala. Mozem sem hodit tu kalkulacku co pouzivam, aby aj ostatni sa mohli pohrat.
Tanier je plny: Kovosat 120 s vlastnym ziaricom. Za chvilu to budem tu rozoberat.

[maxmiz]

Ak som pisal vyssie, pre prijem pouzijem antennu KOVOSAT 120 s vlastnym ziaricom. Zisk parabolickych antenn je zavisly na ploche zrkadla a u paraboly s priemerom zrkadla 1200mm dosahuje 25.6dBi. Vzorec na vypocet mozete najst tu: https://www.everythingrf.com/rf-calcula ... tenna-gain
Dolezita vec: effektivita antenny je zavisla na konstrukcii ziarica. Neda sa pred zrkadlo umiestnit klasicky dipol a ocakavat, ze z takej konstrukcii vyzmikame najvacsi mozny zisk. Pre konstrukciu ziarica plati princip: ziaric musi ozarovat plochu paraboly tak aby intenzita EM pola na okrajoch paraboly bola o 10dB nizsia ako v strede. V pripade ze chceme potlacit postranne vyzarovacie laloky, ten rozdiel moze byt az 20dB.
Na to aby sme mohli spravne navrhnut taku zostavu, potrebujeme vediet geometriu samotnej paraboly. Na potulkach internetom som nasiel ze KOVOSAT 120 ma F/D = 0.4 (pomer fokus/diameter). Ked ze D=1200mm, F=480mm. ABy sme vyratali uhlovu velkost paraboly, potrebujeme poznat aj hlbku. Ten vyratame z tohto vzorca:

d=187.5mm
Cela geometria nasej paraboly je teda takato:

Hladany uhol je rovny 128 stupnov.

[maxmiz]

Pokracujem. Teraz potrebujeme navrhnut vhodny ozarovac pre nasu parabolu. Satelity, ktore nas zaujimaju vysielaju s RHCP polarizaciou. Cize cela nasa antenova zostava musi byt tiez RHCP. Ked ze ozarovac prijima odrazeny od paraboly signal, musi byt LHCP polarizovany.
Mame take poziadavky na ozarovac:
1. kruhova polarizacia LHCP
2. smerovy
3. nizky zisk (aby sme dosiahli vyzarovaci uhol priblizne 120°/-10dB)
Ako vyhovujuci ozarovac mozeme pouzit helix antennu s nizkym poctom zavitov. Rozmery su uvedene v nasledujucej tabulke.

Problemom takej antenny je, ze jej impedancia je odlisna od impedancie vedenia. Konkretne impedanciu tohto ozarovaca mozeme vidiet na grafe.

A tak VSWR nam vychadza 2.8. Co nie je az take strasne ale pre lepsie fungovanie potrebujeme aby VSWR bol <2. Riesi sa to impedancnym transformatorom na vstupe antenny. V nasom pripade ho urobime tak ze stvrtku prveho zavitu helixa nahradime pasikom paralelnym odrazacu. Jeho impedanciu nastavime na 50 Ohm. Jeho sirku vypocitame za pomocou programu AppCad. Vysiel nam pasik sirkou 10mm vo vzdialenosti 2mm od odrazaca.

Vychadza nam takato konstrukcia

Teraz mozeme sa pokusit odsimulovat taku konstrukciu v simulacnom programme. Vyzarovaci diagram vychadza takyto. AKo vidime vyzarovaci uhol pri poklesu signalu na okrajoch 10dB priblizne 130°.

VSWR nam kleslo pod 2.

V simulacnom programe poskladame do kopy celu zostavu. A odsimulujeme ju.

Toto je vyzarovaci diagram celej zostavy. Ako vidime zisk dosahuje hodnotu 24.8dBi. Co zodpoveda teoretickej parabolickej antenne s priemerom 1.2m a effektivitou 67%.

[bobo87]

Ahoj, kedze RF je ide kusok mimo mna, tak je to zaujimave vidiet riesenie nejakeho konkretneho problemu takto krok po kroku.

[maxmiz]

Po diskussii s kamaratom, musim opravit jednu chybu.
Pri navrhu transformatora sa pouzivaju ine pravidla. Pre stvrtvlnovy transformator plati" Zin = ρ^2/Zout, kde Zin je vstupna impedancia (50 Ohm), Zout - vystupna impedancia (110 Ohm), ρ - vlnovy odpor transformatora. ρ v nasom pripade vychadza na 74 Ohm. Pri navrhu v AppCad to vychadza na 5mm siroky pasik vo vzdialenosti 2mm od odrazaca.

Zaujimave je ze pri simulacii antenny s trafkom som na zaciatku urobil chybu a namiesto 10mm sirokeho pasika, impedancia ktoreho bola 50 Ohm som vlozil do konstrukcie 5mm siroky pasik, impedancia ktoreho je potrebnych 74 Ohm! Nuz, stastie praje blbym. A vysledky simulacie su spravne. Zverejnim ich este raz.

Pre trafko mozeme pouzit aj trosku inu konstrukciu a to taku, impedancia ktorej postupne sa meni zo Zin na Zout. Cize z 50 Ohm na 110 Ohm. Sirka pasika na zaciatku bude 10mm a na konci 2mm a tiez vo vzdialenosti 2mm od odrazaca. Vypada to takto:

VSWR je take:

Ako vidime, navrh je tiez funkcny, aj ked prva verzia ma lepsie parametre.

[TONIK1953]

Na 1545 MHz pro příjem ACARS via INMARSAT jsem zkoušel toto. RX RTL-SDR v.3 + LNA z modulu GPS meteosondy a nebo FUNcube Dongle Pro.

[maxmiz]

Super! Ako to islo?
Si myslim, ze pri prijme HRPT, bez konvertora, alebo aspon dobreho LNA take pripojenie nebude fungovat. Tam sa vyzaduje sirka pasma nad 3MHz - co znamena ze prijimac nazbiera viac sumu.

-- Spojený príspevok 18 Sep 2018, 14:55 --

Este pozeram, ze helix ziaric je bez impedancneho trafka. Tak ze tam musi byt utlm signalu tak 1dB.

[TONIK1953]

Na ACARS to chodilo pěkně- parabola jasně vyhrávala se ziskem. Potom jsem zbastlil spirálu a také to chodilo. Byly to pokusy, abych dokázal "machrům", že příjem i ze stacionárního satelitu kdesi nad Brazílii je možný i s minimálním vybavením za pár stovek. Meteosatelity mám zmáknuté NOAA a Meteor. Další jsou v plánu.

[m6r3k]

Na mikropasik si pouzil FR4 alebo si len potiahol kus plechu 2mm nad GND ? Trochu som z toho jelen kedze v App cade mas Epsilon = 1 ( vakum ).

Neskusal si miesto helix nasimulovat planarnu ? Impedancne by si to prisposobil vhodnym umiestnenim napajaca ( konektora )

[maxmiz]

Ak mas na mysli trafko pre helix, tak som simuloval len plesok vo vzdialenosti 2mm od odrazaca. Dielektrik - vzduch.
Da sa pouzit aj patch. Ma to celkom slusne vysledky. Posielam obrazok.

-- Spojený príspevok 18 Sep 2018, 21:56 --

Na ACARS to chodilo pěkně- parabola jasně vyhrávala se ziskem. Potom jsem zbastlil spirálu a také to chodilo. Byly to pokusy, abych dokázal "machrům", že příjem i ze stacionárního satelitu kdesi nad Brazílii je možný i s minimálním vybavením za pár stovek. Meteosatelity mám zmáknuté NOAA a Meteor. Další jsou v plánu.

Ano, na tieto druzice sa to da pouzit lebo maju uzku sirku signalu. Ale napriklad take Elektro-L s takou zostavou chytit sa neda. Pravdepodobne sa nebude dat ani s tou mojou zostavou

[m6r3k]

Jj trafko som myslel. ...Patch mi praveze pride jednoduchsia na reprodukovatelnost nez dajako komplikovane riesit stupanie, priemer, polomer,vzdialenost od GND ... Simulacka
Program pouzivas daco od Ansoft ? (Po grafickej stranke to nebude 4nec2 )

[maxmiz]

Asi ano. Len to vyzaduje presne vystrihnutie tvaru. Program - Antenna Magus. To je navrhovy soft. Simulacie riesim v CST.

[maxmiz]

Na ACARS to chodilo pěkně- parabola jasně vyhrávala se ziskem. Potom jsem zbastlil spirálu a také to chodilo. Byly to pokusy, abych dokázal "machrům", že příjem i ze stacionárního satelitu kdesi nad Brazílii je možný i s minimálním vybavením za pár stovek. Meteosatelity mám zmáknuté NOAA a Meteor. Další jsou v plánu.

Potom napis vysledky. Rad sa na to pozriem!