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astropeiler

Mitglied
Meine ist 2014-06-20. Wenn ich die mit dem aktuellen Bild bei Ebay vergleiche, dann sind bei meiner Version andere Bauelemente in den drei Verstärkerstufen eingesetzt. Vielleicht macht das den Unterschied. Ich messe:
ENR 0.1G/94dB 0,5G/91dB 1G/90dB 1.5G/87dB 2G/79dB 2.5G/75dB 3G/73dB
Es kann also sein, dass es aufgrund der verwendeten Bauteile einfach ein ganz anderes Ding geworden ist.
Wolfgang
 
Huch, da hatte ich damals ja Glück, dass ich mir den SDR nicht abgeschossen habe. Ich hatte auch die Leistungsangaben, die Michael weiter oben gepostet hat, im Netz gefunden. Mittlerweile habe ich mir auch ein paar Dämfungsglieder zugelegt.

LG, Reinhard
 

Michael_Haardt

Mitglied
Es wäre ja auch nicht verboten, wenn auf Geräten an Ausgängen die maximale Leistung und an Eingängen die maximale Belastbarkeit dran stünde. Ich wollte anfänglich eigentlich nur wissen, welche Werte ich zu erwarten habe. Eine Messung bringt nichts, wenn man nicht wenigstens eine Idee hat, was rauskommen sollte.

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
Die Sache ließ mich nicht los: Woher weiß ich, dass gain sinnvoll ist, d.h. dass ich den ADC gut ausnutze? Warum kann man darüber kaum etwas lesen? Also dachte ich mir, wäre ein Histogramm der IQ raw samples vielleicht hilfreich. Ja, irgendwie schon:

rtl_sdr -g 1 -f 101M -n 100000 - >raw-0_9dB.data
rtl_sdr -g 16 -f 101M -n 100000 - >raw-15_7dB.data
rtl_sdr -g 32 -f 101M -n 100000 - >raw-32_8dB.data

Gnuplot macht nach Umwandlung der signed bytes daraus:

histogram.png


Die blaue Kurve hat links einen kleinen Zacken, d.h. da begrenzt der ADC schon. Ok, aber wieso verursacht so viel Gain so kleine Verbreiterungen der Verteilung? 15 dB ist eigentlich richtig viel und soweit ich es verstehe, sind die IQ Samples linear. Das ist jetzt UKW, weil man da mit einer Antenne ein bekanntes und eher schwaches Signal geliefert bekommt.

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
Die Is und Qs zusammen, weil das nach meinem Verständnis die Werte sind, die die ADCs liefern und ich will sehen, ob ich den ADC in einem sinnvollen Bereich betreibe, was ich oben bei +32,8 dB schon nicht mehr tue. Obwohl ich weiß, wie I und Q zustandekommen, habe ich kein intuitives Verständnis, was ihre Amplitude mir sagt. Irgendwie denke ich, mehr Amplitude muss irgendwie mehr verursachen. ;-) Tut's ja auch, aber anders als ich mir das dachte.

Michael
 

astropeiler

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Ok, wenn ich es recht verstehe ist das ein Histogramm der I und Q Werte. Dann möchtest Du idealerweise eine Gaussverteilung haben, die den Wertebereich in etwa ausfüllt. Dann wäre 0,9 dB deutlich zu niedrig, 15.7 dB lässt noch Luft nach oben und 32.8 dB ist schon ein klein wenig zu viel des Guten. Optimal wäre dann wahrscheinlich so etwas um die 28 dB Gain.
Wolfgang
 
Hallo miteinander,

wenn ich Michael richtig verstehe, dann zielt seine Frage auf die Interpretation des oben gezeigten Diagramms.

Für mich machen die Verteilungen durchaus Sinn, wenn es richtig ist wie ich sie interpretiere. In dem Histogramm ist die Häufigkeit der Werte (Y-Achse) über den jeweiligen Wert (X-Achse +- 128) aufgetragen.

Habe ich einen niedrigen Pegel, dann bewegen sich die Werte des ADCs nur wenig um den 0-Wert herum, dort ist dann natürlich die Anzahl sehr hoch weil sich die Werte auf wenige Digitalisierungsschritte um 0 rum aufteilen.

Habe ich einen hohen Pegel, dann wird der Dynamikbereich des ADCs besser ausgenutzt, und die Werte verteilen sich auf einen weiteren Bereich.
Das Integral unter den drei Kurven müsste eigentlich die gleichen Werte ergeben, wenn gleich lang gemessen wurde.

Den kleinen Knick am linken Ende der blauen Funktion interpretiere auch ich als Übersteuerung des ADCs.

Für unsere Anwendung weiß man natürlich vor einer Messung nicht wie hoch der Pegel werden wird. In der Praxis wird man also eine Gain-Einstellung wählen, die eine ausreichende Auflösung bietet aber sicher nicht zum Clippen führt. Die mittlere Kurve ist mir deshalb sympathisch ;-).
Bei meinem Radioteleskop habe ich trotz mittlerweile drei LNAs im Strang und hohem Gain bisher noch kein Clipping feststellen können. Nun habe ich auch nur einen 1,5m Spiegel.

Viele Grüße,
Reinhard
 

Michael_Haardt

Mitglied
Genau, das ist ein Histogramm von I und Q. Eine Gaussverteilung muss nicht sein, aber ich möchte sehen, dass die ADCs nichts abschneiden, aber ich auch kein unnötiges Diskretisierungsrauschen einführe. In der Tat, bei 32.8 dB wird schon etwas abgeschnitten.

Ich wundere mich jedoch, dass ich mit 32.8 dB Gain nicht erheblich mehr Amplitude in I und Q sehe. 30 dB sind ein Faktor von um die 30, also richtig viel. Und warum scheint die Prüfung von I und Q nicht üblich zu sein?

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
Ich bekam zum Glück gerade Nachhilfe und die Antwort ist: I und Q sind Spannungen, aber Gain bezieht sich auf die Verstärkung der Leistung, nicht der Spannung. P=U²/R und das bedeutet, dass U nur mit der Wurzel der Leistung bzw. der Verstärkung der Leistung steigt. Es ist also viel schwerer die ADCs zu sättigen, als man denkt. Dennoch geht es, wie man sieht.

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
Nachdem ich inzwischen etwas mit dem Teil spielte, sehe ich, dass ein größeres Spektrum anscheinend immer in Schritten von 2 MHz gescannt wird, und dass es zwar eine leichte Welligkeit über benachbarte 2 MHz Spektren gibt, aber dass innerhalb des 2 MHz Fensters eine erhebliche Welligkeit zu sehen ist. Hier ein Diagramm der Leistung von 950-1000 MHz bei gain 0 mit Terminator am Eingang. Ist das so zu erwarten?

termination.png


Die Y-Achse ist dB-irgendwas, d.h. logarithmische Leistung, aber unskaliert. Sehe ich hier den noise floor? Mit Terminator verändert gain kaum etwas an der Kurve, erst sehr hohe gains schieben sie nach oben.

Es gibt verschiedene Scanraten. Was ist da empfehlenswert? Mangels Datenblatt ist mir nicht klar, wie der ADC arbeitet: Integriert er von conversion zu conversion oder hat er eine feste conversion time und weniger Scanrate verwirft dann einfach Signal?

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
Der Frequenzgang innerhalb der 2 MHz spreizt die Kurve leider sehr auf, aber so sieht der günstige Bandpassfilter von Amazon aus, den ich seit kurzem habe (aktuell leider ausverkauft).

filter.png


Das seltsame Verhalten um 1,7 GHz liegt mit Sicherheit am RTL-SDR, nicht an der Rauschquelle. So eine Messung dauert eine ganze Weile! Für total power von Kontinuumssignalen ist ein RTL-SDR also die falsche Wahl, weil er nur einen Bruchteil des Signals über die Zeit verwerten kann. So arg stellte ich mir das nicht vor, so dass ich mich nun frage, wie ich damit am besten die Schwankungen meiner LNBs am Radiometer untersuchen kann.

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
@astropeiler Das las ich natürlich schon. LNB und Radiometer brauchen auch ihre Zeit, wenn auch keine Stunde. Ihr habt maximum gain benutzt, was beim RTL-SDR nach meinem bisherigen Verständnis nicht ideal ist und je nach Treiber leider etwas Anderes bedeutet. Hier kann ich mir eine mäßige Verbesserung vorstellen. Dennoch ist mir klar, dass die Billiglösung nicht an die besseren Geräte herankommen wird. Ich sehe den RTL-SDR als herrliches Einstiegsspielzeug.

Ich suche immer noch den Grund für Abweichungen im Bereich -19.84..-19.42 dBm, die ich am Radiometer messe, wenn der LNB thermische Strahlung einer Kellerwand aufnimmt. Es ist immer noch offen, ob das am LNB (zwei verschiedene LNBs getestet), der Umgebung oder am Radiometer liegt. Vielleicht fange ich damit an, RTL-SDR und Radiometer mit einem Powersplitter zu benutzen und regelmäßig das komplette Spektrum aufzuzeichnen. Ich kann daraus Power errechnen, was zeitlich sehr grob ist, aber vielleicht sieht man ja irgendeine Korrelation, entweder bei Power oder im Spektrum.

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
@astropeiler Könntest Du bei Gelegenheit mal das Spektrum eines LNBs vor einer Wand messen? Ich ging naiverweise davon aus, den Großteil zwischen 950 und 1950 MHz zu sehen. Tatsächlich geht es aber schon früher los:

power_spectrum.png


Ich bin auch erstaunt, wie sehr das Signal nach 1,2 GHz wieder abfällt. Ein kleiner Teil davon kommt durch den RTL-SDR, wie ich vom Test mit der Rauschquelle weiß, also muss der Rest wohl so sein.

Michael
 

astropeiler

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Hallo Michael,
ich habe 2 LNS angesehen: Ein Sharp LBN und ein "Smart Twin LNB". Das Spektrum ist in der Tat recht breit. Bei den beiden Expemlaren fällt es aber nicht bei 1,2 GHz ab. Ich habe dann auch noch jeweils die Leistung im Bereich 905-1950 MHz gemessen, und dazu im Vergleich noch von 0-950 MHz und 1950-3200 MHz. Da sieht man, dass "out of band" die Leistung praktisch genau so groß ist wie inband. Das heißt, dass man die out of band Bereiche sinnvollerweise ausfiltern sollte.
Die Welligkeit in den Spektren kommt wahrscheinlich von Kabelreflexionen.
Gruß
Wolfgang
 

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Michael_Haardt

Mitglied
Vielen Dank!!! Ich habe den Eindruck, dass sich zwar schon viele Leute ein kleines Teleskop mit einem LNB bauten, aber keiner die Daten mal gründlich ansah. LNBs arbeiten also wirklich viel breitbandiger als vermutet. Das Verhalten ab 1,2 GHz ist dann vermutlich auf meinen Messaufbau zurückzuführen.

Ich vermute, dass Du den LNB mit 12 V gespeist hast, d.h. vertikale Polarisation und low band. Wenn wir nun ab 300 MHz statt wie erwartet 950 MHz deutlich Signal sehen, dann empfangen wir nicht erst ab den erwarteten 10,7 GHz, sondern schon ab 10,05 GHz. Damit könnte man leben und das Radiometer freut sich natürlich, wenn es etwas mehr bekommt. Das bedeutet auch, dass der LNB weniger gain als vermutet hat. Die Auflösung leidet nur ein wenig. Meine Tests mit Radiometer und RTL-SDR ergaben keine brauchbaren Erkenntnisse: Die RTL-SDR Software macht manchmal Unsinn, wo alle 2 MHz Messungen eines Laufs deutlich erhöht sind. Die verbleibenden Läufe ergaben als total power Schwankungen, die grob zu denen des Radiometers passen, ohne im Spektrum irgendwas auffällt. Ich werde als Nächstes einen Test machen, in dem ich mich auf eine Frequenz festlege und schaue, ob diese Übereinstimmung auch noch da ist. Das würde dann dafür sprechen, dass das Radiometer ok ist und die Signalveränderungen wirklich vom LNB geliefert werden. Vielleicht ist die HF-Filterung mit einer sehr langen Leiterbahn als Induktivität zum Spannungsregler im LNB sowie zwei kleinen Kondensatoren gegen Masse nicht so richtig gut. Im Referenzdesign sehe ich noch 220 uF am Eingang des Spannungsreglers. Gibt es die in 0402? Dann habe ich sie übersehen.

Deine Beobachtungen zum Temperatureinfluss beim RTL-SDR mit ca. einer Stunde kann ich bestätigen. :)

Wenn der RTL-SDR per Software abgeschaltet wird, erzeugt er übrigens kurz eine heftige Störung auf der HF-Seite. Ich wunderte mich über eine periodische Störung in den Daten vom Radiometer und der Grund war das periodische Ende eines Messlaufs. Ich habe ja Radiometer und RTL-SDR an den Ausgängen eines ohmschen Splitters angeschlossen, d.h. sie sehen sich auch gegenseitig.

Falls ich doch filtern wollte: Wie würde ich einen Bandpass für 1-2 GHz bauen? Ich könnte natürlich testweise mal meinen 1,42 Ghz Filter nehmen, der eher +- 100 MHz statt der versprochenen 50 Mhz hat.

Falls Du den Aufbau noch stehen hast, wäre es interessant, ob sich Leistung/Spektrum bei 12 V, 13 V, 14 V sowie 17 V und 18 V verändern. Letztere schalten die Polarisationsrichtung um, was den anderen MMIC im Frontend verwendet.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Weitere Messungen kann ich aus Zeitgründen nicht machen. Ich weiß aber von umserem LNB im 10-m Spiegel, dass die beiden Polarisationsrichtungen sowie die High/Low Band Umschaltung keinen großen Unterschied im Spektrum machen.
Ein Filter in der Art 1-2 GHz haben wir bisher nicht gebaut.
Gruß
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Bei den Polarisationsrichtungen hatte ich das auch nicht erwartet, aber bei high/low fehlen mir jegliche Möglichkeiten, es glaubhaft zu messen. Gut zu wissen! Jetzt wo ich das weiss, ging ich nochmal auf die Suche und fand in einer application note das simulierte Spektrum von Frontend-MMIC und BPF eines Referenzdesigns. Der Peak ist bei 10,5-13,5 GHz 20 dB bei 10-14 GHz immer noch 10 dB. Deine Daten legen nahe, dass das üblich sein könnte.

Ich denke, dass ich bei der nächsten Messung den 1,42 GHz Filter mit dem Spektrum in dem Bereich kombiniere, um bei 11,17 GHz zu messen. Dann schaue ich, ob ich immer noch die gleichen Schwankungen habe. Das RAL-Kit benutzt dieses Setup und ich wunderte mich immer, warum.

Sollte man irgendwie den Spannungsregler im LNB minimal beeinflussen/stören, würde sich die Verstärkung der Frontend-MMICs ändern und man hätte den Effekt, das ganze Spektrum in der Leistung ein bisschen zu verschieben. TV ist das egal. Gain ripple des Referenzdesigns ist mit 3 dB angegeben, aber leider nicht als Spektrum.

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
Die Synchronisation der Daten vom Radiometer und RTL-SDR war nicht perfekt, aber das Ergebnis ist eindeutig: Ich sehe drift im LNB, nicht im Radiometer:

gain-drift.png


Setup: Das Signal vom LNB geht zu einem Bias Tee, dann zu einem 1,42 GHz Filter, zu einem ohmschen Power Splitter und an den sind RTL-SDR und Radiometer angeschlossen. Die Spannung vom Radiometer ist umkehrt proportional zur logarithmischen Leistung. Beim RTL-SDR habe ich alle Werte der spektralen Leistungsdichte aufaddiert (nicht ganz korrekt, aber ich wollte was sehen). Er hat kontiuierlich mit gain 37 und Integrationzeit 1 s das Spektrum 1419-1421 MHz gemessen, was viel schmaler als der Filter ist, aber nur so komme ich auf eine gute Datenrate und der vorige Versuch zeigte, dass es keine spektralen Variationen gibt.

Beim Radiometer sind 3040 mV etwa -40 dBm und 3090 mV etwa -41 dBm. Das ist deutlich mehr Drift als beim Versuch ohne Filter, was mich etwas wundert.

Ich speiste das Bias Tee in vorigen Versuchen testweise mit einem Labornetzteil, was nichts änderte, d.h. die steuerbare Spannungsversorgung für den LNB ist nicht die Ursache.

Die Frage ist nun, warum mein LNB das gesamte Spektrum derartig in der Leistung schwanken lässt.

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
Neben der letztgenannten Frage stand ja noch der Umbau als Dicke-Switch im Raum. Ich habe also den LNB geöffnet und die horizontale Antenne entfernt. Die Messung wird nun einen Tag laufen. Es gibt zwei Fragen: Verhalten sich die zwei Kanäle bei Störungen gleich? In der Aufwärmphase sieht das so aus. Die Frage ist allerdings, ob der LNB überhaupt noch funktioniert.

Zu meinem Erstaunen sind beide Antennen bestimmt einen Zentimeter voneinander entfernt. Ich kann mir das nur so erklären, dass der LNB zwar genau im Fokus sein muss, aber die fokussierte Welle im Inneren des LNB dann eine gewisse Distanz lang die gleiche Gestalt hat.

Platine und Bauteile sind schrecklich klein, ohne Stereomikroskop geht da gar nichts. Irgendwelche Umbauten werden anspruchsvoll.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Man kann sicherlich nicht so ohne weiteres annehmen, dass beide Kanäle sich gleich verhalten. Wenn es natürlich im "gemeinsamen" Teil des LNB ist (LOs, Switch Matrix), dann schon. Aber sonst?
Es gibt wohl beide Konstruktionsformen, Antennen auf gleicher Höhe oder versetzt. Wenn sie versetzt sind, dann werden sie 1/4 bzw. 3/4 Lambda von hinteren Ende sein, wobei Lambda nicht die Wellenlänge im freien Raum sondern die Hohlleiterwellenlänge ist. Die hängt vom Durchmesser ab.
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Ich erwarte auch gewisse Unterschiede, weil beide Kanäle getrennte Antennenverstärker haben, aber schon der nachfolgende Verstärker vor dem Mischer ist gemeinsam, d.h. die individuellen Signalpfade sind sehr kurz. Die Arbeitspunkte der Antennenverstärker werden vom gleichen IC gesteuert, d.h. sollte dieses IC driften, dann wird es hoffentlich beide Arbeitspunkte verschieben. Die individuellen Antennenverstärker sind also nicht gänzlich unabhängig. Wenn ich ständig umschalte, dann werden beide MMICs der Antennenverstärker vermutlich auch gleich warm. Der LNB hat keinen Switch, siehe http://www.ok1in.cz/downloads/Universal LNB.pdf Seite 7. Nun ist das nur eine Application Note, aber mein LNB hat die gleichen Chips und sieht sehr verwandt aus.

Heute gibt es mal wieder keine Störungen. Ich frage mich langsam, ob ich hier vielleicht wirklich irgendwelche Funkstörungen empfange, denn solche Phasen von einigen Stunden ohne jedes Problem sehe ich immer wieder!

gain-drift.png


Ich habe das Signal ohne Antenne im Diagramm um 180 mV verringert. Die Spannung ist umkehrt proportional zur Leistung, d.h. es ist deutlich schwächer. Ich lasse den Aufbau bis morgen laufen und entscheide dann, was ich weiter messe.

Michael
 
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