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zoom RSS ADS-B その後 RTL1090 アンテナ、プリアンプ、フィルター

<<   作成日時 : 2014/08/14 14:49   >>

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忙中閑あり、短時間の作業と、手を掛けずに出来ることを目指して、ADS-Bについて実験してみました。最初に、ポチッと購入した、第一電波工業のD555について、さすがにプロが設計したアンテナです。5/8λ2段で、5.5dBiの公称性能ですが、給電点地上高4.5m(窓の外50cmに設置した結果、200km強が見えています。
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室内のJ-POLEアンテナでは、受信範囲は、200km弱とD555と比較して少し狭いようです。飛行高度で範囲が異なります。
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次に、製作したアンテナ、2本半 製作しているアンテナは、基本的にエレメントと同軸の外皮導体が接続されていることが、第1の条件です。雷や静電気の気中放電から受信装置を保護する為です。

最初は、5/8λグランドプレーン(受信範囲は、J-POLE以下でした、計算では遜色無いのですが、自由空間での基本性能の差が出ているようです)。
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2番目は、1/2λ2段コ・リニア(75Ω仕様)衛星テレビ用の同軸を採用することで、低コストでできる事を狙っています。
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給電部は、F型接線をアルミチャネルで支えています、アンテナエレメントは、垂直に設置します。再現性も良く、適当に作っても、SWRが3以下には収まります。安くて性能が良さそうです。防水も自己融着テープとビニルテープで簡単に処置できます。スタブの間隔を広げたので、雨の影響も少なくなっています。
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製作図面です。元は花子でした。印刷して、原寸の型紙として使いました。画像に変換してあるので、この図を印刷しても型紙にはなりません、あしからず
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受信性能は、D555と同等でした。なかなか良い性能です。(ただし、120MHzの航空バンドは受信できません)
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最後に、調整前の、3段5/8λコ・リニア外観です、最初のGPで概略の寸法を決めて、1/2λ位相スタブをで170mmのエレメントを2本接続した物です。給電インピーダンスを、50Ωと75Ωに対応できるよう、アンテナ最下部の3/8λの位相スタブのタップ位置で調整できるようになっています。MMANAでの確認は済んでいるのですが、微調整できるように、エレメントは、φ3mmの真鍮棒を、ニチフのB5.5圧着端子で繋いでいます。今日は時間切れで調整まで行き着きません。
基本のGP部分(最下段のエレメントだけは、GND(ラジアル)と上部エレメントの容量結合の影響を受けるので、5%位エレメントが短くなっています。(約7mm短い、163mm)
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次に、プリアンプとフィルターの効果について

最初にデコーダソフトの比較です。
プリアンプ無しの状態で、AdsbScopeのフレームレートで、ADSB#とRTL1090を比較してみました。結果として受信ゲインを最適化した場合に、最新のRTL1090ベータ103の方が、20%位高い値になりました。

アンテナと受信ドングルの間に、20dBのプリアンプ(NF3dB位)を接続してみました、R820Tのゲインを最大にすると、フレームレートが低下します。10dB位ゲインを絞ると、フレームレートが最大となりました。プリアンプ無しに比較すると、プリアンプで、+10dB位に設定すると、最適なS/Nが期待できるようです。

フィルターの有無について、以前の記事で作成した1090MHz(帯域幅200MHz)のバンドパスフィルターをプリアンプの後に入れて見ました。フレームレートが、30%位上昇するようです。R820Tのゲインは、フィルターの損失分約6dBを補う必要がありました。フィルターの接続場所は、プリアンプの後が良いようです。
条件は、フィルターに大きな損失がある場合、そのままNF(S/N)の悪化になります。プリアンプで増幅した場合には、損失の影響が少なくできます。アンテナが同調型であれば、ある程度のフィルター効果が期待できます。また、プリアンプの直後であれば、フィルターのインピーダンスマッチングが簡単です。

総じて、私の環境(羽田の着陸空路の下)では、同じアンテナの設置条件下、プリアンプやフィルターの有無で、長距離の性能は殆ど変わりません。ただし、近距離の信号のデコード品質は確実に向上するようです。受信場所によっては工夫により、良い結果が期待できそうです。

時間が無いので、定性的な記事には出来ませんが、とりあえず今日はここまでです。
また、内容にうそがあるかもしれませんが、今は酔っていません。

ところで、飛行高度2万フィートの信号を受信しようとすると、地球の曲面による影響で、320km前後に境目ができるようです。飛行高度がこれ以上であれば、400km以上の可能性が出てきます。
また、私の所から、富士山や、筑波山、その他近場の山の裏側は、明確に受信できません。

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