Коллинеарная антенна 1090 мгц своими руками

Продолжаем тему э-э-экспериментов с SDR-RTL. В этот раз поработаем на частоте 1090 МГц: изготовим антенну и попробуем что-нибудь принять.

Внимание! Статья не является руководством к действиям. Автор не несет ответственности за возможные повреждения аппаратного и программного обеспечения, нанесенные действиями читателя.

Содержание

Вступление и дисклеймер

Если ты когда-нибудь заходил на сайт http://flightradar24.com, то, возможно, задавался вопросом, откуда берётся вся эта информация? В левой панели сайта отображается небольшая таблица, в которой перечислены источники информации.

Как видно, бОльшая часть информации самолетов получена через систему ADS-B. Оказывается, эту информацию может принять любой радиолюбитель без особых спецсредств.

В соответствии с Законом о связи от 7 июля 2003 г. № 126-Ф3 и последующим за ними Постановлениями Правительства РФ № 476 от 25 июля 2007 г. и № 539 от 12 октября 2004 г. радиоприемные устройства не подлежат какой-либо регистрации в государственных органах. Ограничения на их использование также отсутствуют.

Теория

АЗН-В (автоматическое зависимое наблюдение-вещание, англ. ADS-B — Automatic dependent surveillance-broadcast) — технология, позволяющая и лётчикам в кабине самолета, и авиадиспетчерам на наземном пункте наблюдать движение воздушных судов, находящихся в зоне радиовидимости.

Каждую секунду, а также по запросу соседних абонентов ADS-B судно отправляет в эфир пакет информации на частоте 1090 МГц или 978 МГц (в зависимости от используемого стандарта). Пакет содержит: код рейса, идентификатор борта, скорость, высоту, географические координаты направление движения (азимут).

Из-за того, что самолёты пролетают на достаточно большой высоте с относительно маленькой скоростью (гораздо меньше скорости пролёта спутников) и оснащаются передатчиком большой мощности, мы можем принимать эти сигналы продолжительное время даже из самых неблагоприятных условий – подоконник нижних этажей многоквартирных домов.

Практика

Оборудование

Как показала практика, для приема сигналов системы ADS-B хватает простого диполя. Перед написанием этой статьи я проверил свою антенну Москва-М и выяснил, что она вполне подходит и для этого.

Первые попытки в этом направлении я делал с помощью укороченной антенны GP, которая шла в комплекте с одним из SDR-RTL приемников. Штатный штырь я подрезал, как изображено на картинке.

Такая длина как раз соответствует четверти длины волны, умноженной на коэффициент укорочения 0,97. Нужно отметить, что такую антенну на магнитном основании следует использовать только примагниченной к большой металлической поверхности (металлический подоконник или крыша автомобиля вполне подойдет).

Многие радиолюбители собирают т.н. коллинеарную антенну из коаксиального кабеля. Я такой вариант не проверял и ничего о нем сказать не могу.

Также хорошо подходит антенна типа Паук, но о ней я также ничего сказать не могу из-за отсутствия опыта работы. Хотя конструкция антенны из одного лишь кабеля интересная, надо бы для какого-нибудь другого диапазона повторить

Программный комплекс

В программе SDR# эти сигналы выглядят как короткие всплески.

Для работы с сигналами авиационной телеметрии ADS-B понадобится архив, который можно скачать в конце статьи. Если у Вас еще не установлены драйвера на SDR-RTL донгл, рекомендую прочитать статью «Установка и первичная настройка радиоприемника SDR-RTL».

Для работы с тюнером понадобится программа rtl1090 или ADSB#. ADSB# работает в связке с программой adsbSCOPE, которая обрабатывает данные телеметрии и отображает на карте. Программа rtl1090 умеет только декодировать данные и отображать в виде таблицы. По крайней мере, у меня не получилось «подружить» ее с чем-нибудь типа adsbSCOPE.

Запускаем программу ADSB#.
Если появится какая-то ошибка и кнопка Start будет неактивна, попробуйте выбрать другое устройство в списке Device
Устанавливаем флажки RTL AGC и Tuner AGC. Нажимаем Start
Запускаем программу adsbSCOPE (adsb_all/pc_software/adsbscope/27)
В меню other > Network выбираем Network setup. В нижней части устанавливаем Portnumber 47806 и URL 127.0.0.1
В меню other > Network выбираем RAW-data Client active
При необходимости настраиваем цвета с помощью пункта меню Colors
Сохраняем настройки при помощи пункта меню File > Save default.

Теперь остаётся только ждать и следить за появлением сигнала.

Если самолёты не появляются на карте, советую посетить сайт FlightRadar и посмотреть, нет ли рядом самолётов. Если самолетов нет, то можно зайти на сайт близлежащего аэропорта и посмотреть время прилёта и вылета ближайших рейсов. Наилучшего результата можно добиться, если принимать с открытой возвышенной местности. А если самолеты отображаются во FlightRadar, то можно попробовать закрыть adsbSCOPE, ADSB# и запустить вместо них rtl1090 (открыть и нажать Start). Если в таблице rtl1090 отображается один или несколько самолётов, а в таблице adsbSCOPE, то проблема, вероятно, в соединении между ADSB# и adsbSCOPE.

Но этим тема авиационной радиосвязи не ограничивается. С помощью SDR-RTL можно слушать голосовой радиообмен, но для этого нужна другая антенна. В ближайшем будущем я проведу несколько экспериментов в этой области и обязательно напишу пост об этом.

Заключение

В качестве заключения, как и в прошлой статье, вставлю подготовленное нашей командой для конкурса «Космические данные» в рамках программы «Дежурный по планете».

Источник

Antonovich.me

Простая и эффективная антенна для приема ADS-B — своими руками!

Как мы уже знаем, построить свой собственный самолетный радар — это интересно и несложно. Но наверняка многие из попробовавших сделать ADS-B приемник заметили, что дальность отслеживания самолетов при использовании простой штыревой антенны, мягко говоря, невелика, и обычно не превышает 100-150 км. В данной статье описывается, как, потратив совсем немного денег и времени, сделать простую, но в то же время эффективную антенну для приема сигналов ADS-B на расстоянии до 400 км.

Антенна, которую мы будем делать, относится к так называемым коаксиальным коллинеарным антеннам. «Коаксиальная» означает, что она изготавливается из коаксиального кабеля, в нашем случае — из чрезвычайно распространенного и недорого антенного кабеля RG-6U. Коллинеарной антенна называется потому, что она состоит из нескольких элементов, размещенных друг над другом.

Кроме кабеля, нам также понадобятся изолента, рулетка, нож, бокорезы, стандартный антенный штекер типа F, а также пластиковая трубка внешним диаметром 12 мм, которая будет служить антенне корпусом:

Все перечисленное можно купить в любом крупном магазине строительных материалов.

Постройка антенны начинается с нарезки кабеля на отрезки длиной 176 мм каждый:

Количество этих отрезков зависит от того, какое усиление антенны вы хотите получить. Наиболее популярные варианты — 5 элементов (общая длина антенны около 60 см) или 8 элементов (общая длина около 1 м). Как показывает опыт, 8-элементная антенна обеспечивает прием в среднем на 20% большего количества пакетов ADS-B, чем 5-элементная. В данной статье мы рассматриваем сборку 5-элементной антенны; сборка 8-элементной антенны ничем принципиально не отличается, кроме того, что на нарезку и соединение элементов придется потратить чуть-чуть больше времени.

Следующий шаг — отмеряем по 30 мм с каждого конца и ножом аккуратно надрезаем элементы по отметкам до центрального провода, после чего снимаем оплетку и изоляцию:

Длина оставшейся незачищенной части элемента определяет резонансные характеристики всей антенны в целом, поэтому важно проконтролировать, чтобы у каждого элемента она была близка к 116 мм.

После того, как все элементы подготовлены, начинаем соединять их в одно общее целое:

Каждый элемент соединяется с другим путем введения до упора центральной жилы одного элемента под оплетку другого. Отрезок изоленты надевается на центральные жилы с целью не допустить короткого замыкания между центральными жилами и оплетками элементов.

Элементы соединяются таким образом друг с другом последовательно в шахматном порядке, в результате чего получается такая конструкция:

Далее для обеспечения прочности конструкции стыки элементов перетягиваются изоляционной лентой или термоусадочной трубкой, а также навинчивается разъем F-типа:

Центральную жилу на другом конце антенны можно оставить как есть, или же соединить ее с оплеткой через резистор номиналом 75 Ом, что в теории может обеспечить несколько лучшие характеристики антенны:

На последнем этапе антенна для обеспечения жесткости и защиты от атмосферных воздействий помещается в пластиковую трубку-корпус, верхняя часть которой закрывается пластиковым колпачком:

Антенна готова! Осталось только установить ее в месте, где обеспечивается максимальный обзор неба, подключить к приемнику, и я гарантирую, что результат вас приятно удивит. 🙂

Источник

Коллинеарная антенна 1090 мгц своими руками

Вертикальная коллинеарная антенна является всенаправленной антенной с повышенным коэффициентом усиления. Она известна давно и за рубежом часто называется антенной Marconi-Franklin. Коллинеарная антенна представляет собой антенную решетку из синфазных полуволновых вибраторов с последовательным питанием вытянутых в одну линию, отсюда название — collinear.

Есть несколько способов сформировать такую антенную решетку. Один из них — с помощью четвертьволновых отрезков линий — классический вариант антенны Франклина. На его примере можно на пальцах понять как это оно получается. Справедливости ради необходимо отметить, что в классическом варианте рассматривается горизонтальная симметричная антенна, но мы упростим модель до уровня «чайника».

Допустим мы имеем вертикальный штырь с длиной кратной половине длины волны. Ток высокой частоты распределяется по ней так, что в соседних отрезках длиной λ/2 он течет в противофазе. Диаграмма направленности такого штыря будет состоять из множества лепестков под разными углами к горизонту. Тогда мы, оставляя отрезки с одой фазой тока, отрезки с противоположной фазой сворачиваем пополам, получая из них четвертьволновые отрезки двухпроводной длинной линии. Поверьте мне, ток высокой частоты, ничего не заметит. Он так и будет пробегать ту же длину. Иначе говоря общая электрическая длина штыря не изменилась. Однако, в излучении такой антенны принимают участие только линейные отрезки, поскольку двухпроводная линия не излучает, а эти отрезки у нас все синфазные и их излучение суммируется. Кроме того, четвертьволновый отрезок линии трансформирует короткое замыкание на одном своем конце в бесконечное сопротивление на другом и все линейные отрезки как бы видят себя изолированными друг от друга. В итоге такая коллинеарная антенна излучает под низким углом к горизонту и имеет коэффициент усиления больше чем у полуволнового диполя. Чем больше сегментов имеет антенна, тем выше ее усиление, но при этом сужается полоса пропускания. Не надо думать, что с удвоением числа сегментов усиление удваивается (+3dB), ведь питание у коллинеарной антенны последовательное и до последнего сегмента уже доходит мало энергии, она ушла на излучение предыдущими вибраторами.

На основе коллинеарной антенны создана довольно удачная конструкция антенны Амос. Есть еще хорошая конструкция проволочной антенны Франклина для Wi-Fi с удлиненными элементами как на рисунке в начале этой статьи. Здесь же, уважаемый аноним, мы рассмотрим популярный способ реализации коллинеарной антенны для Wi-Fi отрезками коаксиального кабеля, так называемую CoCo-антенну. Излучающие элементы в ней сделаны из отрезков λ/2 коаксиального кабеля и соединены между собой полуволновыми отрезками длинной линии из того же кабеля, которые не излучают. Способ не новый, был запатентован еще в 1962 году. Для реализации такой антенны надо брать кабель со сплошной полиэтиленовой внутренней изоляцией, поскольку она имеет более-менее стабильный коэффициент укорочения Ку = 0,66. При практической реализации антенны надо не забывать о согласовании с фидером (например — четвертьволновый стакан) и о компенсации концевой емкости. Вот конструкция такой антенны:

Последний четвертьволновый штырь «P» представляет собой отрезок коаксиального кабеля с которого снята внешняя изоляция и оплетка. Согласующий четвертьволновый стакан сделан из медной трубки с диаметром не менее трех диаметров коаксиального кабеля. Один конец такого стакана припаян к внешней стороне оплетки фидера, второй изолирован. Можно обойтись без пайки стакана с помощью конструкции на рисунке. Стакан в ней состоит из двух частей. В медном «наперстке» монтируется переходник F-F и на него плотно надевается медная трубка как продолжение стакана. Фидер подсоединяется к нему с помощью F-коннекторов. Белый — фидер снижения, черный — его продолжение внутри стакана. Теоретически это продолжение может иметь произвольную длину, но на практике точку подключения фидера к антенне следует делать как можно ближе к срезу стакана. Для дополнительного симметрирования на фидер снижения надевают три ВЧ ферритовых кольца на расстоянии примерно λ/2 от первого излучающего элемента. Они служат для внесения дополнительного затухания в паразитный ток во внешней стороне оплетки фидера, который просочился через стакан. Затухание вносится за счет потерь в феррите, поэтому здесь не следует искать какой то особый феррит. Подойдут амидоновские кольца из 43-го материала подходящего диаметра, например FT50-43.

Внешний вид антенны без стакана:

Как соединять элементы между собой (размеры выводов на чертеже конструкции):

Всю эту конструкцию для механической прочности необходимо упаковать в радиопрозрачную пластиковую трубку подходящего диаметра и тогда ваша самодельная антенна будет неотличима от фирменной.

Приведенный ниже калькулятор поможет рассчитать конструктивные размеры антенны

Конструктивный расчет коллинеарной антенны из коаксиального кабеля:

Необходимо отметить, что коллинеарная антенна весьма чувствительна к «кривым рукам» . Причем чем больше элементов, тем повторяемость антенны хуже. Это существенный недостаток для самодельных антенн. Иногда старый добрый Ground Plain может работать лучше неудачно выполненной коллинеарки.

Для владельцев смартфонов на операционной системе Андроид расчет антенны CoCo доступен в мобильном приложении Canennator. Вы можете скачать его нажав на кнопку ниже или по QR-коду.

Источник