[Messtechnik]

Hallo Michael,

alle Achtung, das sieht gut aus :y:!
Du nutzt doch einen Offset-Spiegel, wenn ich mich recht erinnere. Wie hast Du die "wahre Empfangsrichtung" bestimmt? Das stelle ich mir nicht so einfach vor. Da könnte ein bekannter Satellit ja auch gute Dienste leisten. Wahrscheinlich ist u. A. auch das gemeint mit "den Spiegel charakterisieren".
Jedenfalls freut es mich, dass Dein Aufbau jetzt so gut läuft :).

Viele Grüße & CS,
Reinhard
 
Ich habe zwei Sachen gemacht: Den Winkel ausgerechnet und dann festgestellt, dass 1 Grad beim Einstellen schon echt wenig ist, und ich habe danach etwas Alufolie an den oberen Rand geklebt und mit einem Laserpointer geschaut, dass er auf den Feed reflektiert wird. Das war genau, aber ich muss es wohl nochmal machen, weil ich die Einstellung nicht gut markierte. :) In der Tat könnte man mit Satelliten vermutlich wenigstens ein 2-Punkt-Alignment machen, wenn man welche findet, um die herum etwas leerer Raum ist, und Code zur Suche schreibt.

Mit "charakterisieren" meine ich die Beambreite zu messen, was ich vorher an der Sonne machte, die bei einem so kleinen Spiegel an sich punktförmig genug ist, aber ein Satellit ist sicher besser, auch weil man den LNB nicht so aufheizt. Ich wollte auch immer mal schauen, ob man spillover irgendwie gemessen bekommt.

Wie Du in einzelnen Messungen siehst, gibt es immer wieder mal Störungen, die auch einige Sekunden dauern. Ich weiß nicht, was das ist. Länger integrieren würde das sicher verbessern. Die Reproduzierbarkeit ist ganz gut, weil der Dicke-Switch den Drift weitgehend kompensiert.

Ein Bild der geostationären Ku-Band-Satelliten am Himmel wird darum vermutlich ganz gut klappen. CAS A? Dafür müsste ich noch mehr Langzeitstabilität haben.

Der nächste Schritt wird den fliegenden Aufbau endlich zu fixieren und den Arduino Nano gegen irgendwas mit mehr RAM zu tauschen, z.B. ESP32 oder Teensy. Und dann wird Code geschrieben, der ein 2D-Bild eines AltAz-Bereichs machen kann. Ein Bild der PSF beim Empfang von Eutelsat-7B wäre ein hübscher Anfang.

Michael
 
Das Wunderbare der heutigen Zeit ist, überall kostenlos gutes Lernmaterial zu finden. Ich machte mich also daran, die Aufgabe mit dem Einfluss der Luftmasse aus http://portia.astrophysik.uni-kiel.de/~koeppen/praktikum/docs/AnleitungRadioastro.pdf Seite 15 zu lösen. Das hier war die Messung der Rohdaten des 1,42 GHz Radiometers:

raw.png


Umgewandelt in den durchschnittlichen linearen Wert pro Winkel sieht das so aus:

scan.png


Stellt man nun die X-Achse als 1/sin(winkel) dar, ergibt sich:

elevation.png


Tatsächlich ergibt sich weitgehend eine Gerade. Wie im Text erklärt zeigt sich beim Feed dieses Spiegels in Zenitnähe mehr spillover vom Boden.

Joachim Köppen extrapoliert anhand der Geraden den Wert für den Himmel im Zenit und rechnet damit dann per Y-Methode weiter, was ich noch nicht durchrechnete. Man sieht aber schon, dass der Winkel bei 1,42 GHz durchaus eine Rolle spielt.

So schön klappt das bei mir nicht:

elevation-ameln.png


3 entspricht 20 Grad. Das ist natürlich schon recht flach, aber eigentlich sollte ich da dennoch schon deutlich über dem Horizont sein.

Ich erwartete eigentlich bei 11,17 GHz auch einen stärkeren Einfluss der Luftmasse.

Die Störungen können Zufall sein oder der Scan kreuzte da etwas. Die Scans waren 30 Minuten nacheinander und die Abstände und Form der Peaks in beiden Scans sind gleich, allerdings waren sie im Scan dazwischen nicht zu sehen. Gibt es nicht-geostationäre Satelliten, die im Ku-Band senden?

Michael
 
Hallo Freunde, Ich habe mal danach gesucht und habe den gefunden. Ist in der nähe von Süden und so stark das er auch außerhalb des Filters zu empfangen ist.
Radiosatellit AFRISTAR, der auf 3 Bändern (1469, 1471, 1473, 1481MHz) eine Vielzahl von
Radioprogrammen in digitaler Modulation sendet
LG Fritz
 
Ich dachte, das Band würde freigehalten?

Ich sehe, dass mein Artikel etwas unklar war: Das RoenneRadiometer benutzt die Wasserstofflinie, aber ich empfange 11,17 GHz, allerdings benutze ich einen 1,42 GHz Filter in der IF, was zufällig den rauschärmsten Bereich des LNBs herausfiltert. Ich werde meine Software so umschreiben, dass sie den Rohdaten jeweils einen Zeitstempel hinzufügt, damit ich bei Fragen zu einzelnen Messwerten in Stellarium nachschauen kann.

Inzwischen ist mir etwas klarer, worin der Nutzen der Winkelmessung liegt: Man kann den Atmosphäreneinfluss vom Rest trennen. Bei 1/sin(90)=1 ist man im Zenit, aber wenn man eine Gerade per Regression erhalten hat, kann man bis 0 extrapolieren und hat dann den Wert ohne Atmosphäreneinfluss. Die Atmosphäre kann an verschiedenen Tagen ja verschieden stark Einfluss nehmen und so kann man das messen. Damit wird auch die Messung der Systemtemperatur genauer und reproduzierbarer.

Beruhigenderweise gibt es auch von Joachim Köppen Daten, die nicht so richtig schön linear aussehen:


Was meine LNB-Modifikation angeht, so fand ich noch jemand, der das mit einem C-Band-LNB machte:


Er hat nicht nur die Antenne entfernt, sondern den Eingang vom FET auch noch mit 50 Ohm und einem Kondensator in Serie abgeschlossen. Ich habe mal nach Details gefragt. Da es hier um mehrere GHz geht, kann man sicher nicht irgendwelche SMD-Bauteile nehmen. Vor allem ist mir aber unklar, was das im Vergleich zu einem Eingang mit DC-Bias genau tut. @Hendi* Verstehst Du das?

Michael
 

Er hat nicht nur die Antenne entfernt, sondern den Eingang vom FET auch noch mit 50 Ohm und einem Kondensator in Serie abgeschlossen. Ich habe mal nach Details gefragt. Da es hier um mehrere GHz geht, kann man sicher nicht irgendwelche SMD-Bauteile nehmen. Vor allem ist mir aber unklar, was das im Vergleich zu einem Eingang mit DC-Bias genau tut. @Hendi* Verstehst Du das?

Michael

Hi Michael,

ich hab ja schon angedeutet das ein Abschluss sinnvoll sein könnte, von der ehemaligen Antenne kommt dann nahezu nur noch das thermische Widerstandsrauschen, und, was auch wichtig sein könnte, aufs Gate eingekoppelte Signale werden belastet, was ein schwingen unwahrscheinlicher macht. R in Serie mit C klingt gut, dann hast Du die DC-Abblockung. Ich würde dir in erster Linie empfehlen, die Bauteile in kleinen Größen (<0602), beim C eher kleine Kapazität auszusuchen und im Datenblatt nach möglichst hoher SRF (Series resonant frequency) zu suchen, wenn angegeben.

Und dann nimmst Du von jedem zwei und machst sandwiches: Löte die C aufeinander und die Widerstände aufeinander bevor Du sie in Serie schaltest. Dadurch schaltest Du die schon geringen Induktivitäten der Bauteile parallel, wodurch sie nochmal kleiner wern.

Gruß
HD
(Am Rand seiner Kombädans :))
 
Ein Abschluss gegen Schwingungen, hmm. Schwingungen würden das im Vergleich zu vorher höhere Signal schon erklären. Wie sagt CuriousMarc? "Microwave electronics, the blackest of all black arts in analog electronics." :)

Die typischen Hobbyversender verkaufen anscheinend, was gerade da ist und das wird ziemlich sicher die jeweils billigste Version sein. Im Schaltplan sehe ich hinter den FETs einen Koppelkondensator von 0.5 pF (Murata-GJM1555C1HR50B). Den verkauft mir in Kleinstückzahlen keiner. 0.5 pF überhaupt in 0402 zu bekommen scheint nicht einfach. Offensichtlich ist diese Serie extra für sowas gemacht:


Laut Google sind die flip chip Widerstände von Vishay genau richtig:


Sowas verkauft mir aber auch keiner einzeln. Immerhin bekommt man 50 Ohm (oder 47/51) in 0402, aber wie ich in den Diagrammen sehe, sind die üblichen Serien für Mikrowellen nichts. Einen Koppelkondensator könnte ich mir noch aus einem alten LNB ausbauen, aber solche Widerstände sind da nicht drin.

Ich lötete 0402 schon mal, aber es ist verdammt klein. Ein Sandwich kannst Du da bei mir definitiv vergessen. Ich wäre eher froh, es überhaupt gut hinzubekommen.

Michael
 
Hallo Michael,

die Daten der Vishay Thin Film Resistors klingen vielverspechend.
Bei dem Murata GJM CeramicCapacitor mußt Du deutlich unter 1pF bleiben ansonsten bist Du bei 11GHz, wg. der Bauform, oberhalb der Selbstresonanzfrequenz und damit ist HF-mäßig der Kondensator wie eine Induktivität.
Wer möchte kann sich bei: "article.murata.com/en-global/article/impedance-esr-frequency-characteristics-in-capacitors" weiter informieren.

BatchDrake "batchdrake.github.io/diyradast-ii/" hat einen 50Ohm Widerstand, als Rauschquelle, in Serie mit einem Kondensator vorgeschlagen.
Willst Du dem folgen dann bleibt der DC-Arbeitspunkt erhalten, aber ob es sich zw. Antenna Stub und erster Stufe um ein 50Ohm System handelt ist, wie er auch angibt, geraten.
Wie rauscht ein o.g. 50Ohm Widerstand bei 11GHz? Eine Rauschquelle bei 11GHz ist ein Projekt für sich!

Außer dem Problem der Beschaffung ist bei 11GHz auch der mechanische Aufbau kritisch: Wie löte ich die Bauteile Wo an?
Nächster Punkt: Nach erfolgreicher Modifikation, egal wie die aussieht, könnte die erste Stufe schwingen!

Deshalb stellt sich für mich die Frage: Wie kann man die Wirkung, was auch immer man macht,
- offen lassen, also lassen wie es jetzt ist
- 50Ohm oder Kurzschluß und den DC-bias ignorieren
- 50Ohm und Kondensator in Serie
- ...
meßtechnisch untermauern??

Die Impedanz, die der Antenna Stub am Eingang der ersten Stufe bildet, ist uns nicht bekannt,
deshalb wissen wir auch nicht wie sich die jetzt offene Leitung an den Eingang der ersten Stufe transformiert.
Vielleicht solltest Du zunächst feststellen ob und wie viel da einkoppelt?

Grüße
Hagen
 
Hi Michael,
überschreiten der SRF finde ich nicht schlimm, dann hast Du halt ein Serien-L, aber der Hauptzweck des DC abkoppelns ist erfüllt, und du hast zumindest versucht das L kleinzuhalten. Die Impedanz ist eh unbekannt, da kann man sein Ziel für den Abschluß eigentlich eh nur verfehlen, oder? :)

Und so eine RC-Kombination ist wohl nicht gerade das "unstabilste" was es in diesem LNB gibt, Du siehst ja wie es sich auf die Signalstärke des Vergleichskanal auswirkt. Verbesserung ist Verbesserung.

Gruß
Hendrik
 
Das sind alles sehr hilfreiche Gedanken! In der Tat sollte ich das Spektrum des tauben Kanals mal messen, um es mit dem Spektrum eines Abschlusses vergleichen zu können. Und ich sollte das Loch im Gehäuse, wo die Antenne war, metallisch leitend verschließen. Ich hoffe die Platine verzeiht es mir, wenn ich den F-Stecker nochmal auslöte.

Die Impedanz ist nicht bekannt, aber mir sieht Seite 8 der NXP Application Note so aus, als ob es 50 Ohm wären.

Ich möchte den DC-Arbeitspunkt auf jeden Fall erhalten, weil es wichtig ist, dass der FET genau wie sein Kollege arbeitet. Ich wollte mal probieren was passiert, wenn ich beide mit etwas wärmeleitendem Schaum mit dem Gehäuse verbinde, damit ihre Temperatur stabilisiert und besser angeglichen wird.

Um es nicht ganz zu versauen, besorge ich mir vielleicht am Besten alte LNBs, um dort einen Koppelkondensator auszubauen. Beim Widerstand muss ich dann einen Kompromiss machen und einen normalen 0402 Dünnfilmwiderstand mit geringem Temperaturkoeffizienten benutzen.

Die Lötverbindung bietet sich wie bei BatchDrake an: Um das Pad vom Antennenanschluss ist in etwas Entfernung eine Massefläche. Die Leiterbahnen zwischen den zwei Preamps haben etwa Bauteilbreite, d.h. das sollte hinkommen. Lötzinn muss halt sparsam verwendet werden.

Michael
 
Ich habe mal mit dem RTL-SDR das Spektrum beider Kanäle vom LNB und zur Kontrolle das Spektrum meiner Rauschquelle aufgenommen. Ich benutze im Diagramm immer den gleichen Datenpunkt im RTL-SDR, um den Frequenzgang seines Mischers zu eliminieren. Wie man an der Rauschquelle sieht, klappt das. Die kleinen Schwingungen im Frequenzgang vom LNB sind also real, ebenso die großen Berge. Der LNB schaute gegen eine Wand. Zur Kontrolle schaute ich mir noch einen anderen, nicht baugleichen und nicht modifizierten LNB an. Dessen Spektrum sieht ähnlich aus, allerdings sind die kleinen Schwingungen minimal weniger und seine Berge etwas anders verteilt und weniger extrem.

lnb.png


Ich werde als Nächstes das Loch der entfernten Antenne verschließen und dann sehe ich mir an, ob das im Spektrum einen Unterschied macht.

Michael
 
Die Welligkeit könnte durch Fehlanpassung des Kabels zustandekommen - Länge messen, Frequenzabstand der Maxima messen, schaun ob Zusammenhang da is. Gegebenenfalls Kabel tauschen/verlängern/kürzen.

Gruß
HD
 
Kannst Du das etwas genauer erklären? Meinst Du, dass durch die Fehlanpassung (50 vs. 75 Ohm, 20% Spannung und 4% Leistung werden reflektiert) die Reflektion je nach Frequenz eine stehende Welle erzeugt?

Ich kämpfe immer etwas mit der FFT (Umwandlung Harmonische in Spektrum), das muss ich wann anders machen. Grafisch ist der Abstand zwischen zwei Tälern ca. 8-9 MHz. 8 MHz sind im Kabel 30 Meter. Das Kabel ist schon ziemlich lang, geschätzt sage ich mal vielleicht die Hälfte. Ergibt das einen Sinn?

Michael
 
Genau so ist es, Du hast deine elektrische Kabellänge gemessen. Wenn Impedanz am Eingang, am Ausgang und im Kabel nicht gleich sind gibt es Transformationseffekte, so wird z.B. bei einem Kabel mit 1/4 Wellenlänge oder Vielfachen davon ein Leerlauf auf einer Seite zum Kurzschluß auf der anderen. Dadurch variiiert je nach Frequenz die Anpassung, ein Teil der Energie vom LNB kommt nicht beim SDR an. Hier lässt sich zum Beispiel jemand über die Nutzung dieses Effekts zur Kabellängenbestimmung aus.

Gruß
HD

P.S.: Danke, Firefox, für den Neustart beim ausführlicheren Schreiben.
 
Ich habe mich mit der FFT herumgeschlagen, bis mir klar wurde, dass ich nach einem Peak in der Periode von einigen Messpunkten suche, nicht nach einer Frequenz, und ich fand das:

lnb-spectrum.png


Also knapp 9 MHz. Das Kabel ist 14,27 m lang. 8,9 MHz sind im Kabel 26,97 m, d.h. Lambda/2 = 13,48 m. Nicht perfekt, aber schon nah dran. Den Artikel habe ich gelesen, aber das ist mir zu hoch. Ich kann nicht mal sagen, ob letztlich durch Interferenz des Signals mit der Reflektion eine stehende Welle entsteht oder ob der Artikel einen anderen Effekt beschreibt. :) Wenn ich das Kabel verlängere, sollte also die Periode länger werden, aber letztlich werde ich das Problem nicht los. Den Bildern im Artikel entnehme ich, dass so ein Ripple im Spektrum ganz typisch für eine Fehlanpassung ist? Dann wäre das ja ein Bild, was man kennen sollte.

Mal rein hypothetisch: Könnte man den LNB von 75 auf 50 Ohm umbauen? Die Impedanz scheint nur durch das Layout bestimmt zu werden: Eine kurzer gerader, relativ breiter Track, dann ein Koppelkondensator und dann kommt schon der F-Stecker. Mehr ist das nicht. Wenn der Track schmaler werden muss, geht das bestimmt. Irgendwo las ich mal, dass Leute mit Schnipseln Kupferfolie die Impedanz von Tracks ändern. Den Stecker kann man sicher austauschen, ein Dreh- oder Frästeil als mechanischer Adapter dafür wäre vermutlich drin. Wenn die Impedanz besser passt, müsste die Amplitude vom Ripple ja kleiner werden. Was für ein Stecker und was für Kabel wäre empfehlenswert? SMA kommt mir sehr empfindlich vor.

Und ich dachte, da steckt man ein paar fertige Dinge zusammen und dann ist es nur noch Software. :)

Michael
 
Hi Michael,

ich dachte der Artikel ist für die Details wenn dir meine Erklärung zu oberflächlich ist. :)
Es gibt "Impedance matching pads", die haben eine möglichst-50 Ohm und eine möglichst-75 Ohm Seite und die gleichmäßig Energie (Viel, ich habe etwas von knapp unter 6 dB in Erinnerung) fressen aber die Welligkeit zumindest deutlich verringern können.
Wenn Du eine dominierende Impedanz hast, also sagen wir mal Kabel plus eine Seite gleichmäßig, kannst Du am fehlangepassten Ende mal ein angepasstes Dämpfungsglied anschließen, sollte dann auch weniger werden. Wie ich dich verstehe ist der LNB der Querimpedanzler.
Oder Du schraubst mal versuchsweise den SDR direkt ans LNB für die extrakurze Leitung.
Aber: Spielt diese Welligkeit überhaupt eine Rolle? Mit schwarzem Gürtel in Mathematik kriegt man das, aufgrund seiner guten Vorhersagbarkeit und Messbarkeit, bestimmt auch weg. Die dürfte ziemlich statisch sein, außer Temperatureinfluss.

Gruß,
HD
 
Nur zur Erinnerung: Ich bin der Mensch, der analoge Elektronik nie wirklich verstand. :) Ja, der LNB stört mit 75 Ohm, alles sonst hat 50 Ohm. Ich nahm Sat-TV-Kabel, weil der LNB halt einen F-Stecker hat und letztlich spielt es ja auch keine Rolle, welches Kabel man nimmt: Es ist immer für eine Seite falsch.

Auf der anderen Seite sitzt ein bias tee, das LNB-Netzteil und der SDR, und das LNB-Netzteil wird von einem Arduino gesteuert. Eigentlich sitzt da kein SDR, sondern ein Radiometer und der SDR sollte jetzt nur mal messen, was da eigentlich für ein Signal vom tauben Kanal kommt, denn da hast Du schon Recht: Wie soll man wissen was ein Umbau bringt, wenn man nicht vorher mal nachschaut. Das kann ich nicht alles mal eben direkt an den LNB montieren.

Dem Radiometer könnte das in der Tat egal sein. Als ich las, dass die Fehlanpassung nur 4% Leistung kostet, dachte ich, was soll's. Aber jetzt sehe ich das und es stört mich, und nachdem ich eine Antenne aus dem LNB entfernte, ist die Scheu vor weiteren Lötarbeiten daran weg. Ich habe hier zwei alte LNBs liegen, wo ich mir die Sache mit dem Stecker mal ansehen kann und aus denen ich sicher einen 10-12 GHz Koppelkondensator gewinnen kann. Es bleibt die Frage, was ich für einen 50 Ohm Widerstand benutzen könnte, um den tauben Kanal abzuschließen. Ich fand nur einen thin film resistor:


Das gänzliche Fehlen irgendwelcher Angaben zu HF sagt mir aber, dass dieses Teil vermutlich in der Beziehung nicht besser als thick film ist.

Michael
 
Zum Antennenport-abschluss: Kauf einen beliebigen, den Du tatsächlich bekommst. Und dann löte ihn über Kopf ein - "unten" ist Keramik und das Signal muss um die Ecke durch die Lötterminals, die Widerstandsschicht ist unter der ggf. beschrifteten Lackschicht, so hats das näher. Nimm ruhig 51 Ohm aus der freundlichen Normreihe statt der unfreundlichen. Koppelkondensator aus nem anderen LNB ist an sich nicht schlecht, aber beim auslöten besteht Kaputtmachrisiko.

Auf der ZF-Seite: Du kannst dein Glück mit Parallelwiderstand 150 Ohm in der Nähe der Ausgangsbuchse versuchen, aber bitte mit eigenem Kondensator um die Speisespannung nicht zu verheizen. Mikrowellen-Anforderungen sind dort in der Nähe von 1GHz nicht ganz so hoch.

Gruß
HD

P.S.: Wenn der antennenlose Kanal gut ist rauscht der nur noch, gut möglich ist es temperaturabhängig. Du hättest also ein Merkmal für die Antennentemperatur für lau.
 
Das Auslöten würde ich jemand mit Heissluftstation und Erfahrung damit überlassen. Der angegebene Widerstand ist halt der einzige thin film, den ich fand, und der einzeln verkauft wird. Jeder sonst hat nur thick film. Umgedreht einbauen klingt sinnvoll!

Ich habe mir das Layout gestern noch eine Weile angesehen und dabei fiel mir auf, dass der 75 Ohm Track zum F-Stecker schmaler als die 50 Ohm Tracks von den Antennen ist. Die 50 Ohm Tracks zwischen den zwei FET-Stufen sind auch breit. Ich schließe daraus, dass breitere Tracks weniger Impedanz haben. In der application note von NXP sind die Tracks von den Antennen zu den FETs und der Track zum Stecker gleich breit und in dem Design haben auch beide 50 Ohm Impedanz, was damit übereinstimmt. Vielleicht kaufe ich einfach mal eine N-Einbaubuchse, um mir das mechanisch anzusehen. Nach dem, was ich las, sind N-Stecker wohl die beste Art für 1 GHz, wenn es etwas robuster als SMA sein soll. Beim Kabel bin ich noch nicht sicher: RG 8? Das sieht brutal steif aus und ist nicht billig. Oder was Anderes?

Hier eine Webseite, wo jemand einfach 50 Ohm-Kabel an die Platine lötete, aber mir wäre ein Stecker lieber. Er hat mit kleinen Stückchen Kupferfolie die Anpassung verbessert, allerdings im Preamp und nicht nach dem Mischer, um das Maximum rauszuholen. Die Idee der Anpassungsmodifikation gefällt mir:


Das klingt machbar: Mit Prittstift anheften, interaktiv positionieren und dabei messen, und wenn es so bleiben soll, mit etwas Sekundenkleber fixieren. Aber das würde ich erst angehen, wenn das Thema mit dem Abschluss fertig ist - nicht zwei Dinge parallel ändern. Es wäre natürlich nett, wenn man im Preamp auch noch etwas gewinnen könnte, aber da ich einen anderen LNB habe, ist die Frage, ob bei dem auch mehr geht oder ob er ab Werk schon optimal ist.

Dämpfen die Reflektionen eigentlich nur mein Signal etwas oder haben sie auch andere Nachteile? Ich empfange ja Breitbandquellen, d.h. Rauschen und kein scharfbandiges Signal was von Rauschen geärgert wird. Andererseits ist mein Bereich etwa 160 MHz, d.h. wenn sich die stehende Welle alle 9 MHz etwas verschiebt (Temperatur im Kabel oder was weiss ich), könnte das evtl. ein paar wenige Prozent Varianz der Leistung ausmachen und hinter sowas sind wir ja her. Jaja, ich denke schon wieder an CAS A. :)

Michael
 
Ich bin nur wenig weiter, aber vielleicht hilft es dem ein oder anderen: Für uns kommen verschiedene Kabel in Betracht. Allgemein gilt: Je mehr Kupfer, um so starrer sind sie und um so weniger Dämpfung haben sie. Das eine Extrem ist RG8 (sehr starr), das Andere ist RG213. Es gibt oft noch Suffixe mit Buchstaben, die dann teilweise ein ganz anderes Produkt bezeichnen, was sehr verwirrend ist.

Die scheinbar beliebtesten Stecker sind PL259, die leider für unsere Frequenzen total unbrauchbar sind. Optisch sehr ähnlich, aber für Mikrowellen geeignet sind sog. N-Stecker und -Buchsen. N-Stecker sind teuer!

Ich habe mir also 15m RG213 mit N-Steckern bestellt. Bei der Länge sollte die Dämpfung noch hinnehmbar sein und etwas Anderes war sowieso nicht zu bekommen. Das Radiometer ist von SMA auf N-Stecker umgebaut. Außerdem habe ich den Arduino durch einen ESP32 ersetzt, d.h. jetzt ist auch mehr Signalverarbeitung und -aufzeichnung drin.

Am LNB habe ich noch nichts gemacht. Erstmal werde ich den gleichen Versuch wie zuvor mit dem neuen Kabel ausprobieren. Da der LNB immer noch fehlangepasst ist, sollte sich eigentlich das gleiche Problem wie zuvor ergeben, weil sich der Punkt der Reflektion nur verschob.

Michael
 
Es gingen schon wieder Monate mit anderen Dingen ins Land, aber hier der Vergleich von Sat-TV Kabel und RG213:

lnb75.png


Hier befand sich am Sat-TV-Kabel ein Adapter von F-Stecker auf SMA-Stecker zum Bias Tee, d.h. der Punkt der Fehlanpassung war in Wellenlängen gemessen deutlich von LNB und Bias Tee entfernt.

lnb50.png


Hier befand sich am LNB ein Adapter von F-Buchse auf N-Buchse, d.h. der Punkt der Fehlanpassung war nah am LNB.

Es fällt auf, dass Ripple heftiger und weniger regelmäßig ist, zugleich aber der Freqquenzgang insgesamt weniger hügelig ist. Mich erinnert das hochfrequente Ripple an das Bild, was sich bei Aliasing ergibt, d.h. vielleicht ist Ripple nun wegen einer kürzeren Reflektionsstrecke sehr hochfrequent? @Hendi* Sagt Dir das rein grafisch etwas?

Ansonsten habe ich am LNB bisher nichts umgebaut. Ich zerlegte ein altes, defektes LNB, um mir den Anschluss der F-Buchse genau anzusehen. Das Gussgehäuse hat ein Gewinde, in das eine F-Buchse eingeschraubt ist. Der Mittelleiter geht danach mit Luft als Dielektrikum durch eine Bohrung zum PCB und ist dort verlötet. Der Mittelleiter hat 0.9 mm Durchmesser, die Bohrung hat 4.1 mm Durchmesser, was etwa der Geometrie von Sat-TV-Kabel entspricht. Mit Luft als Dielektrikum ergeben sich 90.9 Ohm Impedanz. Mit PE-Schaum, wie in Sat-TV-Kabel, wären es 74.3 Ohm, aber es ist keiner eingebaut. Das überrascht mich etwas, aber es sind vielleicht 10 mm Strecke und damit ist das vermutlich nicht relevant, wenn man einen F-Stecker für TV anschließt. Inkl. Adapter von F auf N ist der Gesamtweg von der Platine aber deutlich mehr.

Ich überlege noch, wie man das LNB auf eine N-Buchse mit besser angepasster Impedanz des Anschlusses umbauen kann. Evtl. kann man auf eine N-Einbaubuchse mit Flansch ein passendes Gewinde schneiden und die Bohrung im LNB-Gehäuse so erweitern, dass die Impedanz besser passt. Danach verblieben nur noch ca. 10 mm Strecke Leiterbahn mit vermutlich 75 Ohm, mehr nicht.

Zum Thema Terminierung des Referenzkanals im LNB tut sich vielleicht demnächst etwas.

Einfach so ein LNB an einen total power detector anzuschließen reicht nur für Sonne und Mond, weil der nicht kompensierte gain drift, die Fehlanpassung, Störungen auf dem Kabel und das niedrige SNR durch die extreme Breitbandigkeit des LNBs nicht mehr hergeben, und wenn man dann noch ein falsches Sampling am ADC hat, verliert man auch dort SNR. Ein paar der Probleme löste ich schon, was die Allan Varianz deutlich verbesserte, und beim Rest bin ich immer noch guter Dinge.

Michael
 
:oops: ich hätte die Hochfrequenz-Vorlesung nicht als Frühstücksstunde in der Mensa nutzen sollen ... - Leute, ich bewundere Eure Arbeit, ohne Witz. Das ist extrem interessant.

CS
Jörg
 
Ich habe endlich wieder Zeit für das Projekt. Als erstes versuchte ich den LNB auf eine N-Buchse umzubauen. Alle guten Ideen klappten nicht und letztlich ersetzte ich die F-Kupplung im LNB durch einen Adapter von N-Buchse auf F-Buchse, in den ich einen Metallstift steckte, den ich im LNB verlötete. Das ist von der Impedanz her natürlich immer noch Mist, allerdings ist die fehlangepasste Strecke deutlich reduziert. Entsprechend war im Spektrum kaum ein Unterschied zu sehen. Der Frequenzgang wurde minimal glatter, der Pegel minimal höher.

Dann entfernte ich das Via der ehemaligen Antenne des Referenzkanals und fragte mich danach, ob ich das LNB ruinierte:

oscillation.png


Es gab allerdings die Chance, dass die neue Geometrie des Pads nur eine heftige Oszillation des offenen Eingangs erzeugte. Vor einiger Zeit gewann ich einen Koppelkondensator aus einem alten LNB und einen 50 Ohm Widerstand aus einem delta Powersplitter für Mikrowellen. Anders waren die Bauteile nicht aufzutreiben. Ich lötete die kostbaren Winzlinge ein, was dank genug Platz ganz gut ging, obwohl ich zuvor noch nie 0402 lötete und im Grunde kein gutes Werkzeug dafür habe. Erstaunlicherweise sieht der Referenzkanal nun so aus, wie man ihn erwartet: Ein ähnlicher Frequenzgang zum Kanal mit der Antenne, aber weniger und nicht mehr Amplitude wie zuvor:

lnb.png


Mir ist unklar, warum die Schwingung bei vielen Frequenzen die Amplitude soweit drücken konnte, aber jetzt funktioniert der Referenzkanal wie er soll. Das legt nahe, dass eine Terminierung notwendig ist und es mit der Entfernung der Antenne ohne Terminierung nur durch Glück funktionierte.

Als Nächstes mache ich dann nochmal eine Langzeitmessung, um zu schauen, ob der Gaindrift mit dem Referenzkanal immer noch korrigiert werden kann, oder vielleicht sogar besser als vorher.

Michael
 
Hallo Michael,

na das sieht doch schon mal recht gut aus. Ich bin jedenfalls beeindruckt, mit welcher Beharrlichkeit Du an der Sache dran bleibst. Bin gespannt auf "astronomische Ergebnisse".

Mein Wasserstoff-Radioteleskop hat grade Pause weil ich an einer anderen Baustelle arbeite:

20220822_115133.jpg

Als nächstes muss die diy-Kuppel drauf, die steht schon in den Startlöchern.

Danach wird die Schüssel etwas umpositioniert und dann möchte ich auch wieder aktiver auf dem Gebiet werden.

Viele Grüße und viel Erfolg beim Projekt,
Reinhard
 
@Reinhard_Lauterbach Man kann es Beharrlichkeit nennen oder auch den Wunsch nach Verständnis. Es ist schon komplizierte Technik und wir sind hinter sehr, sehr schwachen Signalen her und es gibt viele externe Einflüsse, die stärker sind. Das kann nie klappen, wenn man mit der Technik nicht sehr vertraut ist. Der Umbau eines LNB zum Dicke Switch ist im Grunde nicht schwer, wenn die Details mal klar sind. Deine Sternwarte sieht fantastisch aus, aber ich empfehle das Holz nicht mit einer Folie, sondern mit diffusionsoffener Unterspannbahn zu schützen, z.B. mit Delta Maxx oder Delta Vent. Manchmal gibt es günstig Restrollen auf Ebay.

Zum Verständnis: Ich wunderte mich, dass der aufgewärmte LNB zu Beginn der Messung dennoch so etwas wie eine Aufwärmkurve zeigte. Die Kanalumschaltung erfolgt durch wechselseitige Versorgung der Antennenvorverstärker, d.h. im Stillstand ist ein Verstärker aktiv und der andere nicht. Im Betrieb als Dicke-Switch sind beide zu 50% aktiv, d.h. in der Tat gibt es nach dem Beginn des kontinuierlichen Umschaltens eine Zeit bis zum thermischen Gleichgewicht beider Vorverstärker.

Hier sind die Diagramme des letzten Tests, einmal die einzelnen Kanäle und einmal die Differenz. Man sieht, dass nach Beginn der Aufwärmphase die einzelnen Kanäle um ca. 4 mV driften, ihre Differenz aber um weniger als 1 mV:

single.png


dicke.png


Die Differenzbildung bringt also deutliche Vorteile, aber ein deutlicher Restfehler bleibt. Es sieht so aus, als ob die Messwerte mit der Temperatur des Radiometers driften. Laut Datenblatt ist der Temperaturfehler aber deutlich geringer als das, was ich hier sehe, d.h. ich vermute eher einen Drift des LNBs, der neben dem Radiometer lag.

In dieser Messung gab es keine Störungen. Die Messung davor zeigte welche. Ich versuchte sie anhand einer deutlich höheren Standardabweichung der Samples herauszufiltern, was ganz gut klappt. Insgesamt glaube ich, dass man für astronomische Beobachtungen immer mehrere Durchgänge braucht, um den Drift etwas herauszumitteln. Ich wollte noch probieren, ob es Vorteile hat, wenn ich die Vorverstärker mit Wärmeleitschaum mit dem Gehäuse verbinde, um sie besser aneinander zu koppeln. Ansonsten ist es an der Zeit für eine Horizontaufnahme.

Michael
 
Sorry für die vielleicht blöde Frage, kann man die Technik nicht auf eine bestimmte feste Temperatur temperieren, z.B. mit einer geregelten Peltierkühlung?

z.B. eine Plastik-Peltierbox für's Auto, der man eine gescheite Regelung verpaßt? Die Löcher für die Kabel sollten die Isolation nicht so stark schädigen dass der Effekt verloren ginge.

CS
Jörg
 
Prinzipiell liesse sich der LNB schon von der Temperatur her regeln, aber dann bräuchte man noch ein Stromkabel und der Aufbau wird aufwendiger. Das Radiometer schwankt hier nur um 0,25 Grad. Genauere Temperaturregelungen sind schwierig. Sein Restfehler wird mit 0,001 dB/K angegeben. Ein dB sind hier 49 mV. Das ist eigentlich schon sehr gut. Der ADC ist noch besser.

Eigentlich soll der Dicke-Switch genau solche Einflüsse kompensieren, aber dafür müssen sich die individuellen Teile des Signalspfads möglichst gleich verhalten. Ich wundere mich, dass das nicht besser funktioniert.

Ich frage mich, wie das bei den Messungen der Wasserstofflinie gemacht wird. Der erste LNA ist da ja auch unter freiem Himmel direkt am Feed, d.h. der Außentemperatur ausgesetzt.

Michael
 
Moin,

ich vergleiche den "Dicke Switsch" mit einer Brückenschaltung, die ist auch nur selbstkompensierend wenn wirklich alle Komponenten gepaart sind, ich weiß nicht in wie fern das bei LNB's der Fall ist.

Ich komme aus der analogen Messtechnik im Bereich EMV und KKS, da waren ähnliche Effekte aufgrund Temperatur ein Thema, daher stand bei uns der Sony-Datenrecorder (aus der DAT-Band-Zeit), der die Digitalisierung übernahm, quasi im Kühlschrank, da sonst die verschiedenen Kanäle bei der Aufnahme wegliefen. Wir haben es leider nie hingekriegt bei den Sensorherstellern verläßlich gepaarte Sensoren zu bekommen, das war dann die "Notlösung".

CS
Jörg
 
Hier kannst Du Dir den Schaltplan meines LNBs anschauen:


Auf Seite 7 siehst Du die zwei Antennen und die zwei Vorverstärker. Ich ersetzte eine Antenne durch ein RC-Glied von 0,5 pF sowie 50 Ohm in Serie nach Masse (mikrowellentaugliche Bauteile). Der Kondensator verhindert den Kurzschluss der bias Spannung. Die Idee des Dicke-Switch ist, zwischen der zu messenden Quelle und einer künstlichen Quelle idealerweise gleicher Intensität periodisch umzuschalten, um den Gaindrift des Messgerätes festzustellen. In meinem Fall ist die künstliche Quelle das thermische Rauschen des Widerstands im RC-Glied. Wie mir gerade auffällt, ist das natürlich von der Temperatur abhängig, aber eigentlich sollte die Antenne das gleiche Rauschen erzeugen, wenn sie gleich warm ist.

Insgesamt ist der individuelle Signalpfad sehr kurz, denn schon die zweite Verstärkerstufe ist gemeinsam. Etwas in der Art ließe sich bestimmt auch in einen LNA für Messungen der Wasserstofflinie integrieren.

Michael
 
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