Просмотр исходного текста страницы Blog:Ustinov/02.04.2021 Домашняя радиолиния Master-Slave

<summary [ hidden ]>
<center>[[File:Luke-yoda-dagobah-weird-al-618x400.png|400px]]</center>
Занимательная радиотехника в евклидовом пространстве.
</summary>

{{Форма2}}

'''Д'''анная страница фиксирует успехи и неудачи в создании радиолинии Master-Slave.

== Справочные данные ==

Согласованная нагрузка ANNE-50CN+ имеет предельную мощность 1 Вт;
Каплер ZARC-25-252-S+ имеет предельную мощность 100 Вт (550 - 1500 МГц) и 80 Вт (1500-2500 МГц);

== Эпизод I ==
=== Экспериментальный стенд 1 ===
'''C'''обранный экспериментальный стенд содержит в себе 1-ин Маяк ЛНС0, 1-ну бобину кабеля, 1-ин сплиттер, 2-а анализатора спектра (АС), соответственно, для Master и Slave. Также используются 2-е антенны и набор соединительных кабелей. Расстояние между антеннами 6 м.

Настройки AD9361 из конффайла:
<source lang="C">
AD9361:
    - TxNum: 1
      rxLOfreq: 1600e6
      txLOfreq: 1214e6
      rxBW: 50e6
      txBW: 50e6
      refFreq: 40e6
      bbLOfreq: 960e6
      txAtt: 0
</source>

Представить экспериментальный стенд 1 можно так:
{{Hider|title = Экспериментальный стенд 1
 |content = [[file:Master Slave sch 1 ep1.png|center|800px]]
 |hidden = 1
}}

Пару слов о цифрах. Излучаемая с Адикусу (120) мощность в полосе 2 МГц на частоте 1.2 ГГц равна '''-4.94''' дБм (0.32 мВт) при '''txAtt:0'''. Усилитель мощностью (УМ) '''36.99''' дБм (5 Вт) имеет коэффициент усиления (Кус) равный '''45.98''' дБ для выбранной частоты 1.2 ГГц. Потери на бобине кабеля составляют '''-30''' дБ для выбранной частоты 1.2 ГГц. Потери на сплиттере '''-3''' дБ и в кабеле до АС '''-0.9''' дБ.

Таким образом получаем '''7.14''' дБм, на входе АС 1, однако АС 1 показывает '''2.97''' дБм, а значит разница составляет '''4.17''' дБм, т.е. УМ перегружен на 4 дБ.

Подаваемая мощность с Адикуса -4.94 при усилении на 45.98 дБ при расчетах должна составлять '''41.04''' дБм, однако усилитель мощности не может выдать более 36.99 дБм, значит для расчетов необходимо использовать эту цифру, т.е. 36.99-30-3-0.9 = '''3.09''', что превышает показания АС 1 на '''0.12''' дБ, которые, вероятно, уходят в потери внутри Маяка после УМ.

=== Наблюдения ===
==== Мощности ====
* Мощность в полосе 2 МГц на АС 1 равна: '''2.97''' дБм;
* Мощность в полосе 2 МГц на АС 2 равна: '''- 44.80''' дБм.


{{Hider
 |title = Картинки с АС
 |content = <gallery perrow=2 widths="520px" heights="400px">
 file:120 OUT A 1200 BOBINA SPLT.PNG | Картинка на АС 1 со стороны излучения
 file:120 OUT A 1200 BOBINA SPLT ANT 6 m.PNG | Картинка на АС 2 со стороны приема </gallery>
 |hidden = 1
}}

* Мощность на выходе с каплера равна: '''12.21''' дБм;


{{Hider
 |title = Картинки с АС
 |content = <gallery perrow=2 widths="520px" heights="400px">
 file:120 OUT CPL 1200.PNG | Картинка на АС 1 со стороны излучения с выхода каплера </gallery>
 |hidden = 1
}}

Ответвление каплера ослабляет сигнал на 24 дБ (и по даташиту и по нашим измерениям), следовательно мощность на выходе усилителя 12.21+0.9+24=37.11, значит УМ действительно выдает 5 Вт максимальной мощности.

==== Аттенюация через AD9361 ====
Варьируя параметр аттенюации в AD9361 - '''txAtt''' от 0 до 70 был получен следующий график:
[[File:TxAtt Power.png|1200px|center]]
* График линейный;
* Начиная от 60 дБ txAtt и выше понижение сигнала начинает "обнажать" палку гетеродина, уровень которой не понижается.
* '''Тезис о перегруженности УМ на 4 дБ не находит подтверждения, т.к. при включении txAtt уровень излучения на АС1 сразу же начинает снижаться.'''


==== Кус`ь антенны ====
В стенде используются перспективные разработанные клеверные антенны, '''коэффициент усиления''' (Кус`ь) которых неизвестен. Имея мощность на передающей стороне и на стороне приема можем рассчитать Кус`ь клеверной антенны. 

Воспользуемся основным уравнением радиолокации:
[[File:Main RL equation.jpg|135px|left]]





,


где длина волны (λ) для 1200 МГц равна 0.2498 м, уровень мощности на передающей стороне (P1) = 2.97 дБм, уровень мощности на приемной стороне (P2) = -44.8 дБм, расстояние (R) = 6 м. Для нашего случае справедливо будет положить G1=G2=G. Таким образом, после подставления, получаем G = 0.7612 = '''-1.1849 дБ'''.
При таком расчёте не учтены потери на проводах, которые идут непосредственно от антенны, хотя P1 значение зафиксировано на входе АС после кабеля, эквивалентного тому, что идет к антенне (т.е потери в кабеле до 1 дБ). Учитывая это, считаем, что на входе приемной антенны уровень мощности сигнала составляет -42.8 дБм, тогда G = 1.2065 = '''0.8151 дБ''', т.е. примерно 1 дБ, что по словам разработчиков, уже похоже на правду.

При этом, также, необходимо знать и учитывать ослабление в антенном подводящем (комплектном) кабеле, т.е. для расчетов будем считать, что антенна с кабелем выступают как единое целое, способное повысить мощность излучения, если Кус`ь антенны выше, чем потери в подводящем антенном кабеле или понизить мощность, если Кус`ь антенны ниже, чем потери в подводящем кабеле. Для этого рассчитаем радиолинию, где суммарный Кус`ь антенны и подводящего кабеля положим единым, но неизвестными и одинаковыми как со стороны приема, так и со стороны передатчика. При таком допущении получаем, что суммарный Кус`ь антенны и подводящего кабеля равен '''-0.11 дБ''', т.е. усиление антенны практически компенсирует ослабление в кабеле.

===  Расчеты === 
==== Диапазон Master ====
В итоге максимальная излучаемая мощность с антенны передатчика составляет ~36.98 дБм (5 Вт) с учётом суммарного Кус`ь антенны и подводящего кабеля ''(Прим. При максимальном подъеме антенны придется нарастить длину кабеля, что несколько увеличит потери)''. Следовательно, динамический диапазон, доступный при излучении с антенны Master составляет от '''36.98 дБм до -28.02 дБм''', с учетом аттенюации на AD9361 от 0 до 65 дБ. ''На данный момент эти цифры экспериментально подтверждены на 120ом ЛНС0.''

==== Потери в радиолинии ====
Потери в радиолинии легко посчитать по формуле 22+20*log10(R/λ), соответственно, для домашней радиолинии в '''6 м''' на частоте 1.2 ГГц, расчёт будет следующим 22+20*log10(6/0.2498) = '''49.6112 дБ''' потерь, а, например, для '''1 км''' идеального пространства ''(такого не бывает)'' потери будут 22+20*log10(1000/0.2498)='''94.0482 дБ''', что вкупе с динамическим диапазоном излучения от 36.98 дБм до -28.02 дБм даст от -57.0682 дБм до -122.0682 дБм на входе приемной антенны.

=== Экспериментальный стенд 2 ===
'''Э'''кспериментальный стенд преобразился в части Slave (приемной). В качестве приемной антенны используется '''Harxon HX-CSX601A''' - активная антенна с коэффициентом усиления '''+40 дБ'''. Питание антенны подмешивается через BIAS-TEE ZFBT-4R2G+, а берется с HAMEG`а. Напряжение от '''3.3 до 12 В''', сила тока '''0.45 мА'''. Сплиттер разделяет приходящий сигнал на два потока, один из которых идёт в АС2, а второй на вход ANT_1 '''ЛНС0(118 Adicus)'''. Плюсом идёт набор соединительных кабелей. Расстояние между антеннами осталось неизменным и составляет '''6 м'''.


Представить экспериментальный стенд 2 можно так:
{{Hider|title = Экспериментальный стенд 2
 |content = [[file:Master Slave sch 2 ep1.png|center|800px]]
 |hidden = 1
}}

=== Наблюдения ===
==== Мощности ====
* Мощность в полосе 2 МГц на АС 1 равна: '''12.3''' дБм;
* Мощность в полосе 2 МГц на АС 2 равна: '''-9.5''' дБм.


{{Hider
 |title = Картинки с АС
 |content = <gallery perrow=2 widths="520px" heights="400px">
 file:120 OUT CPL.PNG | Картинка на АС 1 со стороны излучения выход CPL
 file:118 OUT HARXON.PNG | Картинка на АС 2 со стороны приема на Harxon </gallery>
 |hidden = 1
}}


{{wl-publish: 2021-04-02 13:10:16 +0400 | Ustinov }}