ADSN [ 45 : Link Budget , nog wat cijfermateriaal]

Ik moet toch nog het één en ander opzoeken vooraleer ik me toch een gedacht kan vormen hoe dat nu zit voor de gevoeligheid van de LNA. Ruis is in normale omstandigheden altijd aanwezig . Het hoeveel ervan in mijn frequentiegebied is hetgene is toch zou moeten te weten komen. Mijnheer Nyquist en Johnson en met bijdrage van Mijnheer Boltzmann hebben dit uitvoerig bestudeerd. 

 Uit wiki : Noise

 

 

Blijven we bij de extreme smalle bandbreedte ( BB ) van 10 Hz , dan zou een weerstand bij die  BB een ruisvermogen opwekken van - 164 dBm, bij 300°K.

Alle signalen die dieper liggen dan  dat ruisniveau zal voor mij niet te ontvangen zijn. Signalen erboven ( dus minder negatief) dan wel.

Ik zou bij een  BB van 10 Hz van ON0EME een signaal mogen verwachten aan de LNA van - ca 161dBm , dus 3dB boven mijn ruisniveau.

 

 

Wat zegt  EMEcal  over dat ruisvermogen ?:

Hierbij een berekening ( simulatie) waarbij  ik de system noise temp ingesteld heb op 300°K en de BB op 1 Hz . Alle andere faktoren zijn op 0 ingesteld.

Hierbij is de uitkomst:    -173.82 dBm.

Dit komt dus overeen met de tabel van wiki . Dit bevestigt dus de goeie berekening van dit programma en kunnen we dit met gerust gemoed verder gebruiken.

 

Hetzelfde voor BB van 10 Hz, waarden kloppen ook.

 

 

Nu wordt het interessant.

De 300°K is een parameter voor het ruisvermogen . Echter de parabool "ziet" geen 300°K maar een veel lagere temperatuur afhankelijk hoe hij kijkt .

Daarvoor zijn er in te vullen velden voorzien om dit te compenseren en hiermee wordt de gevoeligheid van het ontvangstsysteem verbetert.

Dit is dus een pluspunt. Volgende maal simuleer ik de NF en Gain van de eerste préamp , de LNA dus , en de invloed ervan op onze gevoeligheid.

 

ADSN [ 44 : Link Budget , de interpretatie ]

 

System Sensitivity

Een poging tot interpretatie van de EMEcalc berekeningen .

Ik heb berekend hoeveel EIRP nog in " mijne hof " terecht komt na de ping pong met de maan.

Dit zou ca -214dBW  zijn . Na de gain van mijn parabool en omzetting naar dBm 

kom ik aan een signaal van  ca -161 dBm . Ik noem dit EIRP aan de LNA.

Eigenlijk uit de helical maar deze is rechtsreeks ( met één connector) verbonden met de LNA 

Nu wat betreft de gevoeligheid van mijn RX setup.

Volgens hetzelfde programma kunt ge ook uw RX gevoeligheid berekenen.

Dit is natuurlijk  afhankelijk van de gewenste bandbreedte , hoemeer bandbreedte hoe meer ruis en de verhouding verandert met 3dB bij dubbele bandbreedte of 10 dB bij een decade meer ( tienvoudige) .

Dus als ik héél smal zou kunnen " kijken" naar de cw signalen van ON0EME , zeg 10Hz , dan zou ik deze moeten kunnen detecteren bij mijn setup van Helical en parabool en  met een LNA van 28 dB en een NF van 1.25 dB .

Nu nog eens mijn LNA aan de tand voelen en versterkt mijne LNA wel op zo'n laag niveau ( -161,68 dBm ) ?

ADSN [ 43 : Link Budget , een poging tot berekening ]

Ik heb nu een 23 cm helical en ik heb een LNA liggen ,maar kan ik nu ON0EME ontvangen ?

Hiervoor moet er een inschatting ( berekening ) gebeuren hoeveel er van dat vermogen er nog in mijn tuin te verwachten is .

VK3UM heeft hiervoor EMEcalc geschreven en is zowat het standaard werk geworden .

Het is nogal wat zoeken en het draait normaal onder Windows , maar Wine kan er ook overweg mee.

Van ON0EME heb ik wat gegevens kunnen opvissen en die staan netjes in het rekenblad. Mijn gegevens zijn natuurlijk ook bekent.

Hier een voorbeeld .

Ik hoop dat het nog te lezen is .Klikken op de foto opent deze in een groter formaat.

In de purpere kaders zijn de gegevens van ON0EME ingebracht. In de rode , mijn gegevens.

Dit is een budget berekent voor een bandbreedte ( BB) van 100Hz. Dit kan met een SDR normaal ingesteld worden . U ziet dat ik dan een SNR krijg van  -2.83 DB , dus toch nog in de ruis .

 

Als ik hetzelfde doe voor 50 Hz en voor 10Hz dan wordt het een stuk beter.

SNR voor 50 Hz

SNR voor 10Hz

Dit laatste is al een stuk boven de ruis en zou een plaatje kunnen opleveren .

Ik zit nog met één zwart gat dat ik niet goed weet hoe ik het moet interpreteren.

De System Sensitivity is hierbij -167.6 dBm.

Dit zou willen zeggen dat ik zo diep in de ruis kan "kijken" .

Echter , kan mijn RX ( LNA + SDR)  setup dat wel ?

Nog een apart plaatje van de de RX setup.

ADSN [ 42 : Helical 23 cm--> De bouw en metingen ]

Ik heb " snel" een prototype gebouwd volgens de berekeningen zoals hiervoor gepost. Ik heb lang nagedacht of ik de helical zou ondersteunen en ik heb het toch maar gedaan met een nylon stud.

Deze staat op ca een halve golflengte van het voedingspunt. Ik weet niet of dit een juiste keuze is of niet maar ik was een beetje genoodzaakt omdat de stud een ingegoten bout heeft en ik wou daar toch een eindje vanaf blijven .Na een halve spiraal zit je ongeveer ook een halve spoedstap boven de massa.

Het materiaal voor de helical zelf moest ca 4.6 mm diameter zijn en dat is al wat.

Dit zou kunnen met een electriciteitsdraad van 16mm² maar dat had ik niet en is ook niet zomaar in een bouwmarkt te vinden .

Omdat ik om een andere reden naar een auto-onderdelen winkel moest heb ik vandaar 4.75 mm remleiding meegebracht . Dit zijn dus dunne buisjes , stevig genoeg en toch met de hand plooibaar.

Hieronder een foto , genomen halfweg de montage.

De spiraalwindingen komen op de juiste afstand dmv een malletje uit een aluminium plaatje.

De jampot is mijn " doorn" om op te wikkelen . Neem wel een model dat enkele mm dunner is dan het uiteindelijk resultaat , want de spiraal heeft de neiging om zich wat te "ontplooien".

Het blik wordt mijn reflector en is al voorzien van de nodige gaten.

 

 

Eerste metingen in huis waren nogal verwarrend . Toen heb ik het opgesteld met een radiator die de parabool moest voorstellen ( reflecterend vlak), en toen kwam alles duidelijk .

Het verschuiven van de afstand gaf duidelijk andere waarden maar plausibel.

Toen heb ik de helical opgesteld even ver als hij in de parabool zou hangen en dat was veelbelovend.

Eénmaal in de parabool kreeg ik goeie waarden en na wat aan de helical te friemelen  had ik plots mooie waarden .

Ik had een driehoeksvaantje aangebracht aan het eerste kwart van de winding om deze af te regelen . Dit heeft echt wel impact maar ik moest het vaantje bijna helemaal rond het buisje aanplooien om dit mooi resultaat te krijgen .

Dit zijn de waarden . Een mooie dip op ca 1296 MHz met een reflectiecoëfficient

van - 36 dB ! Dit zijn héél mooie waarden . Ik hoop dat ze waar zijn .

En ja de VNA was eerst genormeerd met open , gesloten en afgesloten toestand.

Ook de lengte van de meetkabel is meegenomen in de normering ( zoals het moet !)

De imp komt héél dicht in de buurt van 50 Ohm met een beetje capacitieve load erbij. Het rode bolletje op de Smith kaart komt dicht bij het middelpunt .

Als ik nu nog mijn LNA vind kan ik beginnen testen .

PS: Blijkbaar is dit  mijn 500ste post!

ADSN [ 41 : De polarisaties bij EME en Deep Space ]

 Voor mezelf om te onthouden (en eventueel voor anderen)

Deeps Space is hoofdzakelijk RHCP (de oude voyagers daarentegen zijn LHCP)

EME is RHCP voor TX en LHCP voor RX.

Info tnx ON7UN

Dus de polarisatie voor  mijn helical voor EME RX moet  dus RHCP zijn omdat de paraboolspiegel deze bij reflectie omdraait en zo LHCP komende van de maan kan ontvangen .

Is maar een weet ,maar kan grote gevolgen hebben !

ADSN [ 40 : Helical 23 cm ]

 Zoiets moet het worden :

 

 

Met dezelfde uitgangsparameters als voor Oscar 100

 

Openingshoek op - 3dB van ca 77 °, komt ongeveer overeen met ca 136° bij -10dB

3 windingen.

 

ADSN [ 39 : Tweesprong nr 2 ]

Er is nog een mogelijkheid .

Ipv op 13 cm zouden we ook eerst op 23 cm kunnen testen .

Hier in ON land staat er een baken die de maan als target heeft en regelmatig in de lucht zit.

ON0EME is de naam en hier is er een link naar toe.

ON0EME

De status en wanneer het baken operationeel is kan men hier bekijken .

status ON0EME

Hier een afbeelding

Het baken komt in de lucht wanneer zich deze 10° boven de horizon bevindt.

Er is nog een voordeel om dit te kiezen.

Als ik een helical maak met hetzelfde uitgangspunt als diegene die ik gemaakt heb voor Oscar 100, dan kan ik rechtstreeks en m.b.v. een LNA rechtstreeks testen op een SDR dongle , want die gaan tot een goeie 1700 Mhz.

Dit is een mogelijkheid die snel is te verwezelijken .

ADSN [ 38 : Tweesprong ]

 Nu sta ik op een tweesprong.

Doe ik eerst verder met de software langs de client kant of probeer ik eerst "iets" te vangen op  2.2GHz met de parabool en zijn autotracking.

Ik kan de client die ik wil schrijven nog opzij laten en het skytrack/radecl programma gebruiken om te tracken .Dit is al uitvoerig getest en na enkele softwarefoutjes ( die ik doorgestuurd heb als pull request naar Github en die door de auteur is aanvaard) voldoet deze soft voor de eerste testen meer dan genoeg.

Aan de andere kant heb ik al ervaring met de ontvangst en zenden naar Oscar 100.

Deze zit op een iets hogere frequentie ( nl 2.4GHz) en de zelfgemaakte helix werkte goed.

Dus ik zou een nieuwe helix kunnen maken met dezelfde bouwvorm en in de parabool plaatsen 

Tweede mogelijkheid is eens de MMDS down convertor te testen .

Er zijn veel modellen op de markt en ik weet niet precies wat zijn juiste ingangsfrequentie-bereik is maar dat kan ik mss wel uitvlooien.

De antenne moet ik mss wel ombouwen om de juiste afstralingshoek te krijgen en ik hoop als deze goed werkt ik ook de GPSDO kan inkoppelen.

MMDS Lo = 1998 MHz

Derde mogelijkheid is enkel bouwstenen aan elkaar te koppelen zoals een antenne met een LNA4ALL of een Chinees  , een mixer van mini-circuits zoals de ZX05-30W-S+   of een Chinees enz ...

Dan moet ik wel nog een hoog mixsignaal hebben en dat weet ik niet zo direct.

 

 

Vierde mogelijkheid is de Adalm Pluto .

Deze laatste twee zouden dan al moeten ingebouwd worden in iets dat het slechte weer kan trotseren . 

Ik denk dat ik eerst toch maar eens de MMDS onder handen zal nemen en dan heb ik iets om te luisteren . Is het echt geen weer om aan de parabool te werken dan kan ik stilletjesaan de clietn soft ontwikkelen.

ADSN [ 37 : RaDecl ]

Van dezelfde auteur en in hetzelfde pakket zit er ook radecl.py

Dit doet ongeveer hetzelfde als Skytrack maar je moet zelf de coördinaten ingeven om het object te tracken .

Interessant aan deze oplossing is dat je dan nieuwe objecten , zoals een net gelanceerde missie naar mars of de maan kunt volgen .

Waar haal je dan de juiste info hierover?

Wel JPL is een vaak bevraagde website of je snor ze op bij een of andere twitteraar.

Het is Ra en Dec dat je moet hebben en het programma berekent dan voor U de juiste AZ en EL gegevens voor je meegegeven  positie in LAT en LONG formaat.

Ra staat voor right ascension en Decl voor  declination .

De referentie is hier het punt wanneer de 0° meridiaan gekruist wordt (Ra) en op welke hoogte (Dec)

Voorbeeld van de JPL horizons website

Website : https://ssd.jpl.nasa.gov/horizons.cgi#top

Ik heb hier de MOM Mars Orbiter Mission gedownload .

Men krijgt dan iets zoals dit : ( is wel maar een extract)

Table format    : Comma Separated Values (spreadsheet)
*******************************************************************************
 Date__(UT)__HR:MN, , , R.A._(ICRF), DEC__(ICRF),
*************************************************
$$SOE
 2020-Dec-07 00:00, ,m, 01 06 42.75, +07 16 29.0,
 2020-Dec-08 00:00, ,m, 01 07 35.04, +07 23 39.3,
 2020-Dec-09 00:00, , , 01 08 33.52, +07 32 46.3,
 2020-Dec-10 00:00, , , 01 09 36.74, +07 40 49.8,
 2020-Dec-11 00:00, , , 01 10 36.06, +07 48 54.8,
 2020-Dec-12 00:00, , , 01 11 41.99, +07 58 49.7,
 2020-Dec-13 00:00, , , 01 12 49.02, +08 06 35.0,
 2020-Dec-14 00:00, , , 01 13 55.04, +08 15 26.3,
 2020-Dec-15 00:00, , , 01 15 09.22, +08 26 15.0,
 2020-Dec-16 00:00, , , 01 16 18.65, +08 33 35.1,
 2020-Dec-17 00:00, , , 01 17 31.03, +08 43 07.5,
 2020-Dec-18 00:00, , , 01 18 51.53, +08 53 22.1,
 2020-Dec-19 00:00, , , 01 20 04.58, +09 01 41.8,
 2020-Dec-20 00:00, , , 01 21 23.06, +09 11 51.5,
 2020-Dec-21 00:00, , , 01 22 46.91, +09 21 37.6,
 2020-Dec-22 00:00, , , 01 24 05.77, +09 30 47.0,
 2020-Dec-23 00:00, ,m, 01 25 30.13, +09 41 31.6,
 2020-Dec-24 00:00, ,m, 01 26 56.89, +09 50 55.3,
 2020-Dec-25 00:00, ,m, 01 28 21.15, +10 00 42.6,
$$EOE
*******************************************************************************

Als je deze data( enkel ra en dec ) meegeeft als argumenten bij de opstart van het radecl.py programma, tesamen met uw lat en long berekent deze de juiste AZ en EL en stuurt ze door naar uw rotorcontroller.

 

Voorbeeld syntax op programma te starten 

python3 radecl.py --lat=51.2227 --long=4.0227 --altitude=5 --ra=01h06m42s --dec=07d16m29s --delay=10 --rotor=192.168.xxx.xxx:4533

Elke 10 sec een nieuwe setup voor de rotor

Het wordt alleen maar leuker !

ADSN [ 36 : Skytrack ]

 Volgend hoofdstuk.

Het tracken van de maan ( of andere hemellichamen ) vanuit de shack.

Hiervoor is  een Python software gevonden op Github die aan de meeste volwachtingen voldoet, nl skytrack.

Skytrack

Spijtig liep alles niet van een leien dakje omdat er nog wat foutjes inzaten .

Ook moest ik nog twee bibliotheken installeren die ik nog mistte , maar dat was snel opgelost.

Op te lossen met :

pip3 install skyfield

pip3 install tzlocal.

 

Toen ik echter ook nog de limieten meegaf waar de rotor niet voorbij mocht gaan , kreeg ik telkens een foutmelding.

Gelukkig is wat na try and error ook dat opgelost.

Het was een vergelijk tussen een string  en een float en dat kan nie! 

Bijgevoegd een afdruk van het terminalscherm waarbij ik Mars aan het tracken ben , bij afwezigheid van de maan.

Ik hoop deze avond op helder weer , want na 21h20 komt de maan te voorschijn.

Ben benieuwd of alles een beetje klopt.

Laters hoop ik deze software in een GUI te plaatsen , zo dat  alles wat netter is.

23 okt 2021.

Bij een install op een andere laptop heb ik ook nog volgende pythonmodule moeten installeren met:

pip3 install astropy