Spektrumanalizátor magaslégköri ballonon!
A spektrum monitorozó ballon várható újabb repülése 2014. június 27, péntek, 10:00.
A felbocsátás helye: Budapest, Gilice tér, Meteorológiai Állomás
************************************************************************
A ballon által bejárt útvonal itt (18 km alatt).
2014. június 13-án helyi idő szerint 10:00-kor a BME I-Q épület mögötti füves területről egy magaslégköri ballont eresztünk fel.
A ballon alá rögzített hasznos teher lényegében egy spektrumanalizátor, melynek célja a 430 .. 860 MHz-es frekvenciatartományban levő rádió és TV adók jelszintjének mérése az aktuális ballonpozíció illetve magasság függvényében.
A kísérleti hardver a következő:
A nyomtatott áramköri lap tartalmaz egy mikrovezérlőt, egy digitális adó-vevőt, illetve a spektrumanalizátor funkciót megvalósító rádió-vevőt.
Mellette látható az a GPS, amely 10-30 km magasságban is képes magassági adatot szolgáltatni.
Közelebbről a már becsomagolt mérőrendszer:
Az adó-vevő üzemi frekvenciája: 434,950 MHz USB üzemmódban.
Az adóteljesítmény 16 dBm (40 mW RF).
A spektrum mérés eredményeit nagyobb adatsebességgel, 2-GMSK modulációval sugározzuk le a Masat-1 elsődleges földi állomására (Etető: automatikus vétel, logolás, antenna forgatás és mérési eredmény szerverre feltöltés, stb.).
A fedélzeti telemetria adatok amatőrrádióval vagy USB-s DVB-T stick-kel is vehetők: RTTY (USB - 100 bit/s, 100 Hz löket), 434,950 MHz névleges frekvencia, hangszóró kimenet a PC hangkártyára.
A fedélzeti rendszer periodikusan sugározza a spektrumanalízis eredményeit (kb. 13 másodperc), utána RTTY üzemmódban a pozíció és státusz adatok következnek kis sávszélességgel, melyet a végén a hívójel követi Morzéban - HA5MRC - és a teljes kör kezdődik újra (21 másodpercenként van teljes spektrumkép).
A telemtria adatok dekódolásához ajánlott a DL-FLDIGI program használata.
A DL-FLDIGI program innen tölthető le.
Telepítés és a HAB verzió (High Altitude Balloon) indítása után értelemszerűen ki kell tölteni a vevőállomás adatait.
Érdemes minden adatot a valóságnak megfelelően megadni, ugyanis aktív Internet kapcsolat mellett a vett adatok alapján a ballon pozíciója kikerül a spacenear.us oldalra.
A program további beállítása a következő:
Op Mode >> RTTY >> Custom: Carrier Shift 200 Hz (100 Hz löket), Baud Rate 100 bit/s, 7 bits per character, none parity, 2 stop bits. (Az AFC funkciót - jobbra lent - nem biztos, hogy minden esetben érdemes bekapcsolva hagyni...)
A fedélzeti adó-vevő antennája a következő:
Ez az antenna lényegében dipól, azonban az iránykarakterisztikájában nincsen a diplónál megszokott minimumhely - csupán kb. 10 dB-es leszívás van. Ez a ballon hasznos terhének mozgása miatt kb. 10 dB jelszint ingadozást jelent a vételi oldalon, de nem tűnik el teljesen a jel.
Az adó-vevő antenna hungarocell gömbbe szerelt verziójának bemeneti reflexiója a következő:
A fedélzeti spektrumanalizátor szélessávú antennája egy tetőkapacitással terhelt un. zig-zag antenna:
A szélessávú antenna bemeneti reflexiója a következő (vevő üzemmódban megfelelő):
A két antenna egymásra merőlegesen helyezkedik el, valamint a szélessávú antenna vízszintes polarizációjú (a TV adóknak megfelelően):
Az összeszerelt hungarocell gömb a tömegmérés során (benne van szárazelem is - persze a pénteki verziót majd a Duracell nyuszi táplálja) a következő:
2014. június 6-án mértük a fedélzeti elektronika jelét az Anna-hegy rádiótelefon torony és a BME E-tető között, az automatizált és távvezérelt Masat-1 elsődleges földi vezérlő állomás antennarendszerét használva:
A vett jelszint -60..-70 dBm között ingadozott (a gömböt forgatva a minimumhely miatt).
434 MHz-en 10 km távolságon a szabadtéri szakaszcsillapítás 105 dB, amely 16 dBm-es adóteljesítményt feltételezve -89 dBm-es vételi jelszintet eredményez (ha a vevőantenna egy egyszerű körsugárzó) - az Etetőn levő 4-es kereszt-Yagi antennarendszer meg egy LNA azért megteszi a hatását :)
A 3 napos pünkösdi hétvégén itthon teszteltem a mérőrendszert Érden.
Egyszerűen a földre helyett gömb által látott példa spektrumkép a következő:
A spektrumanalizátor egyébként -10 dBm-ig mér (kellően nagy a dinamikája), 430..860 MHz-es frekvenciatartományt fog át, illetve 850 kHz KF sávszélességgel mér (ez az IC maximuma), így egy 8 MHz-es DVB-T adó teljesítménye valójában 10 dB-lel nagyobb, mint a mért érték, hiszen ő 8 MHz-es sávban sugároz, amiből a spektrumanalizátor egyszerre csak kicsit több, mint 800 kHz-et lát.
Kézben tartva a mérőrendszert (kb. 2 méter magasban) kaptam a következő mért spektrumképet:
Jól látszik rajta 4 DVB-T adó 8 MHz szélességű jele (pl. a 610 MHz-en levő jel átszámolva -80 dBm)... - hiába az antenna talpponti magassága sokat számít :)
Talpponti magasság viszont aztán lesz, de majd pénteken...
Fotók: HA3PL - tnx
17:53 2014.06.09.