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zoom RSS .ADS-Bアンテナとプリアンプ(フィルター)

<<   作成日時 : 2014/09/28 17:56   >>

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ADS-Bの受信を行う為に、プリアンプやフィルターを様々作って実験してみました。結論は、アンテナの特性が十分であれば、プリアンプもフィルターも効果が無い!
アンテナの設置環境が理想から外れるほど、プリアンプやフィルターの効果があります。ただし、効果は限定的であり遠距離の機影を受信する為には、プリアンプは無力です(空港の近隣に受信場所がある場合)。

今日の受信結果は、午後4時半からの30分で
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変更したのは、アンテナの高さを、6mから7.5mに1.5m高くしました。アンテナは、1/2λ3段コリニア(計算利得6.24dBi)です。地上高6mの時点では、プリアンプやフィルターは、データのデコードレートを向上させるには効果がありました。ところが、アンテナを7.5mに上げ、プリアンプを入れると、デコードレートが低下してしまいます。
7.5mで、プリアンプを入れてR820TのLNAのゲインを調整しても、RTL1090の転送レートは、250程度(たまに300を超える)です。ところがプリアンプを外すと、平均で300程度、最高で、450になりました。
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受信範囲も安定して、250kmを超えて、飛行ルートでは、300kmを超える程度になりました。
指向性の無いアンテナを空港から25kmの距離(着陸コースの下)で受信するのはこの位が限界のようです。

今回のアンテナは、羽田の滑走路に到着した飛行機も見えるようになりました。
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給電点が6mのアンテナでは、着陸機の高さが700ftまでしか見えませんでした。7.5mにすると、150ftまで全ての機体が見えます。大きな飛行機では、地上にいるのが判ります。
成田も、1500ft以上の飛行機が見えるようになりました。

2014/9/16の記事における、地上高の結果と比較すると、屋根(鋼板製)の影響が大きいようです。
プロットされた最大距離の変化から見ると:
計算高さ≒屋根からの距離
と考えられそうです。後、1m上げると1dB位は改善できそうですが・・・

ところで、アンテナの設計をしていて、疑問に思っていることがあります。
1/2λのアンテナでは、1/4λのショートスタブでマッチングをさせています。
このスタブについて
・疑問1:プロが設計する場合は、コイル状の位相エレメントを採用していますが、なかなか計算通りにマッチングがとれません。その為に、位相エレメントは、平行スタブになってしまいました。

疑問2:平行スタブを巻き込むと無指向性になるのですが、巻き込むと、位相スタブを短くする必要がありました。先人の記事では、平行フィーダーを調整後に巻いて小型化しているのですが・・・

疑問3:位相スタブでのマッチングは、ヘアピンマッチ等を含めて、計算で求められると思ってきました。実際にスクエアローアンテナは、シミュレーションの結果から給電部のインピーダンスを求めて、計算によりスタブの寸法を計算しました。(MMANAのスタブマッチング機能も同じ計算をしているようです。)実際に製作し測定すると、無調整でマッチングがとれました。
ところが、電圧給電アンテナでは、スタックする部分(非給電部)の位相反転スタブは、計算よりも少し短くなりました。これは、上下のエレメントの影響とスタブ部分のインピーダンスの非連続が影響しているのでしょうか?
電圧が最大となるので、周囲の影響が大きいようです。
さらに、給電部の1/4λのスタブ長は、計算よりも長くなりました。この給電部の分割位置は、スミスチャートや、伝送線路の計算では、50Ωでマッチングさせる為には、ショート端から、3%(1/4λ比)程度となります。実際に作ってみると、9%前後になるようです。この差異の原因が解りません。給電部分のインダクタンス成分の影響でしょうか?

話は変わって、今後は、中波やHFのアンテナを再検討しようとしています。
ただし、調整されたダイポールと比較できようなアンテナのアイデアがありません。今まで、ロングワイヤや非同調ループアンテナを作ってきましたが、結果が出ていません。少し時間がかかりそうです。

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コメント(2件)

内 容 ニックネーム/日時
お久しぶりです。金属屋根や地上高の影響が大、そしてちゃんと調整されたアンテナであればフィルタやプリアンプでは結果は改善されないというご見解は、確かに納得できます。そんなところに何ですが、以前予告したまま作業していなかったプリアンプキットをようやく準備しました。
http://ttrftech.tumblr.com/kit/adsbamp
お送りしますのでもしお手隙がありましたら試してみて下さい。
TT@北海道
2014/10/02 23:00
おおー!!今、なんとなく起きて、10/1の自分のブログを読み直していました。ふとコメント欄に、TT@北海道さまの名前を見て、内容に驚きと嬉しさで小躍りしています。計算では、もう少しの改善で、400kmを達成できそうなのですが、プリアンプもトランジスタ(2SC3356)では、1段では効果が無く2段増幅でもNFとゲインのバランスがとれず、同軸ケーブルを2本パラにしたインピーダンスを下げたフィルターもセミリジットにしないと特性が安定せず、困っていました。ありがとうございます。時間を見つけて試してみます。早起きは3文の。。。
今後ともよろしくお願い致します。
TOSHI
2014/10/03 06:06

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