Перейти к содержимому


Фотография
- - - - -

Эксперименты с RTI-1


  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 39

#1 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 14 Октябрь 2012 - 22:21

Всем радиоастрономам любителям большой поклон!!! Я очень рад, что за время моего отсутствия тема не стояла на одном месте, а развивалась в направлении антенн. На самом деле антенны, это самое главное в нашем деле, и то, что тема переросла именно в решение проблем антенного хозяйства это здорово!!! Электроника развивается, и наш с вами подход в проекте RTI-1 : поменьше паять и побольше использовать готовых, заводских конструкций, это основа RTI-1. Я думал, что этот подход обеспечит массовость в нашей разработке. Интерес проявился у многих, многие еще делают RTI-1. Вариантов сделать его дешевле я пока не вижу, везде полно старых SkyStar-2, да и прямофокусных тарелок, старых, хватает. Проект любительская сеть РСДБ развивается, но пока время когерентного накопления сигнала с независимыми гетеродинами при стабилизации от GPS хватает не более чем на 1сек. При таком накоплении мы даже CasA не увидим. Чтобы не терять время, RTI-1 я запустил в режиме радиомониторинга. Раньше, во время испытаний RTI-1 я обнаружил корреляцию неизвестных, для меня, радиоисточников. Я на это не обращал внимание, т.к. ожидал конкретный источник радиоизлучения, в данное время, и по конкретным координатам. Давайте попробуем мониторить небо. Например сегодня, мы выставляем антенны на 90грд по склонению. Через сутки мы фиксируюем результат. С учетом диаграммы антенн мы их опускаем на 10грд, и опять проводим наблюдения за сутки, и так каждый день, до самого горизонта. Далее наблюдения повторяются с начала. Все это чем то напоминает поиск сигналов SETI. Но самое главное, если такой же RTI-1, будет работать параллельно, и увидит тоже самое, то результат оценить будет намного проще.

Сообщение отредактировал Alex Plaha: 18 Октябрь 2012 - 05:10


#2 Tiberium Sun

Tiberium Sun
  • Пользователи
  • 138 сообщений

Отправлено 21 Октябрь 2012 - 09:18

С вашего позволения, вставлю свои, кривые 5 копеек… :hi: Было бы не плохо обобщить все то что обсуждалось здесь в одно небольшое пособие по сборке и настройки RTI-1… так было бы легче новым людям участвовать в это прекрасном проекте. :russian_ru:

#3 shicl

shicl
  • Пользователи
  • 23 сообщений

Отправлено 21 Октябрь 2012 - 22:42

Вот здесь посмотрите.

#4 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 16 Ноябрь 2012 - 10:17

Давайте попробуем мониторить небо.

Число радиоисточников, доступных РТИ-1 в его первозданном виде, можно сосчитать по пальцам одной руки.
Я предлагаю усовершенствовать обработку данных, увеличив в десятки раз время накопления статистики.
Соответственно во столько же раз увеличится чувствительность нашего инструмента и, вероятно, число регистрируемых им объектов.

Сейчас время накопления составляет прядка 5 минут (наверное) - это время одной точки на графике. Дальше копить нельзя - график загрубеет, да и фазы сигналов разойдутся.

На самом деле можно накапливать статистику в течение всего времени прохождения ДН антенны (в случае неподвижной антеныы) или даже неограниченно долго (в случае слежения антенной за источником). Но для этого нужно внести одно изменение в обработку - сигнал от второй антенны надо постоянно "докручивать" по фазе чтобы оба сигнала все время оставались в одной фазе. (это обычная технология принятая, например, в радиолокации при когерентном накоплении сигналов). Однако в нашем случае дело затрудняется отсутствием АЦП в нормальном понимании этого понятия. Мы измеряем только знак (1 бит) I и Q сигналов. Тем не менее даже в этом случае возможно некоторое подобие фазовой компенсации, правда с шагом в 90 градусов. Но даже этого будет вполне достаточно.

#5 meoita

meoita

    Администратор

  • Администраторы
  • 255 сообщений

Отправлено 16 Ноябрь 2012 - 10:42

Я предлагаю усовершенствовать обработку данных

Опишите пожалуйста методику.
"Мечты становятся реальностью, когда мысли превращаются в действия." Д.А. Антонов
"Гораздо чаще люди сдаются, чем терпят поражение." Г. Форд

#6 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 16 Ноябрь 2012 - 12:57

Опишите пожалуйста методику.


более детально:
мы измеряем корреляцию сигналов s1 и s2
s1 = u + n1
s2 = u*exp(j*fi) + n2
где fi = 2*pi*d*omega*t/lambda

здесь
s1, s2 - комплексные сигналы (I + jQ) в приемниках
n1 и n2 - собственные шумы
u - сигнал радиоисточника в восточной антенне
fi - разность фаз сигнала радиоисточника в разных антеннах
d - база (расстояние между антеннами)
omega - угловая скорость вращения Земли
lambda - длина волны.
t - момент времени

отмечу что мощность n1, n2 многократно превосходит наш сигнал u, но n1 и n2 не коррелируют между собой.
Это позволяет нам выделить полезный сигнал u, набрав достаточную статистику.
Копить сигнал нам мешает постоянный набег фазы (exp(j*fi)) - именно из за него мы видим характерные биения ("интерференцию")
и из-за него ограничено время накопления.

Решение проблемы очень простое - сигнал s2 надо домножать на множитель exp(-j*fi) - тем самым мы скомпенсируем набег фазы в западной антенне.

У нас очень примитивный АЦП - одноразрядный (фиксирует только знак сигнала) Поэтому и домножать мы сможем только на мнимую единицу - т.е. крутить фазу мы сможем только на величину кратную 90 градусам.

Добавлю - то что я предлагаю, аналогично накоплению света в астрофотографии. Можно снимать неподвижным аппаратом, и время выдержки будет ограничено вращением Земли, а можно поворачивать аппарат вслед Земле и время выдержки можно увеличить многократно.

Сообщение отредактировал boangri: 16 Ноябрь 2012 - 17:21


#7 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 17 Ноябрь 2012 - 15:14

Проект любительская сеть РСДБ развивается, но пока время когерентного накопления сигнала с независимыми гетеродинами при стабилизации от GPS
хватает не более чем на 1сек. При таком накоплении мы даже CasA не увидим.

Ранее сообщалось о нескольких часах (если не путаю) когерентного состояния двух опорных генераторов. Что имелось в виду?
Хотелось бы понять как обстоят дела со стабилизацией опорников. Какие показатели требуются? Что пока достигнуто?

заодно вопрос: чем в РТИ задается частота дискретизации - тем же опорником (что и для синтезаторов тюнеров) или чисто программным циклом?

Сообщение отредактировал boangri: 17 Ноябрь 2012 - 15:22


#8 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 17 Ноябрь 2012 - 20:14

кстати можно обойтись и без фазовращения. Достаточно расположить антенны на оси вращения Земли (т.е. чтобы центры антенн и полярная звезда лежали на одной линии) Тогда никакого набега фаз из-за вращения Земли не будет. Жаль только, что в отличие от астрофотографии чувствительность растет не пропорционально выдержке, а лишь квадратному корню из нее. Т.е. например чтобы повысить чувствительность в 10 раз надо увеличить время в 100 раз.

#9 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 19 Ноябрь 2012 - 08:46

Да, Борис прав, чувствительность РТИ-1 в его первозданном виде позволяет наблюдать только самые мощные радиоисточники. Для повышения чувствительности РТИ-1 будем использовать все доступные методы и средства. А именно: 1. Применение тарелок с большим диаметром. 2. Системы слежения антенн за радиоисточниками, что даст возможность увеличения времени накопления сигнала до нескольких часов. 3. Увеличение времени накопления сигнала с помощью программной компенсации вращения лепестков. Вот на днях начал реализацию первого пункта. Установил тарелку с диаметром 3.85м, что более чем в 4 раза превышает площадь ранее используемых 1.8м, тарелок. Главный лепесток этой параболы в примерно 3грд на волне 21см. И время макс. накопления сигнала при неподвижной антенне теперь ограниченно этим лепестком. Новая антенна для наведения ручками достаточно тяжелая и неудобная. Поэтому пришлось реализовать систему наведения по азимуту и углу с помощью стандартных актуаторов. В дальнейшем эти актуаторы можно будет использовать для реализации пункта 2, слежения за радиоисточником. Время транзита точечного радиоисточника через диаграмму неподвижной, новой антенны составляет 12мин. Понятно, что если мы будем все это время копить сигнал, то корреляция будет потеряна. Введение программной фазовой задержки для замедления вращения интерференционных лепестков широко используется в РСДБ. В новом ПО для любительского РСДБ, на базе РТИ-1 уже реализованы задержки 90, 180 и 270грд. Их же можно применить и в настоящем РТИ для увеличения периода лепестков с целью увеличения времени накопления сигнала. В данный момент занимаюсь настройкой и испытанием новой антенны. Далее как писал в начале, начну посуточный мониторинг радионеба. Только теперь ширина полосы склонения , которую будем просматривать за сутки составит 3грд.

Прикрепленные изображения

  • ___4.JPG


#10 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 19 Ноябрь 2012 - 08:54

В профессиональных РСДБ применяют одно, двух и трех битовые корреляторы. Например, коррелятор Парсек.
предназначен для РСДБ и может параллельно обрабатывать 15 баз. Он имеет 16 2-х битовых корреляторов. А зачем большим числом разрядов цифровать шум? Ведь мы имеем дело с сигналами намного ниже этого шума.
У нас два выхода по одному биту с каждого тюнера, это уже 16 возможных фаз. Манипулируя этими фазами можно создавать разные задержки.

#11 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 19 Ноябрь 2012 - 10:33

Ранее сообщалось о нескольких часах (если не путаю) когерентного состояния двух опорных генераторов. Что имелось в виду?
Хотелось бы понять как обстоят дела со стабилизацией опорников. Какие показатели требуются? Что пока достигнуто?

заодно вопрос: чем в РТИ задается частота дискретизации - тем же опорником (что и для синтезаторов тюнеров) или чисто программным циклом?


Ранее о взаимной стабильности опорников я судил по фигурам Лисажу на экране осциллографа.
Или просто наблюдал сигналы в фазе от двух опорников, по двум каналам того же осциллографа.
Визуально сигналы были в фазе несколько часов.
Но после реального эксперимента на РТИ с разными опорниками, при времени усреднения более 1 сек. корреляция терялась.
Более-менее устойчивой корреляция наблюдалась при времени накопления сигнала до 1сек.
Все это говорит о том, что по осциллографу можно очень грубо судить о стабильности генераторов, и медленные флуктуации фазы на нем не видны.
Сейчас добился стабильности 10Е-10, при времени накопления сигнала PPS GPS 1час.
Теперь иду к стабильности 10E-11, но здесь надо копить сигнал PPS GPS уже 10час.
Вот такое время накопления PPS сигнала приводит к долгим экспериментам.

А частота дискретизации задается автоматически, в программном цикле, и определяется только быстродействием компьютера.
Ершистость интерференционных лепестков на картинке, как раз и говорит о флуктуациях фазы, невидимой на приборе

Прикрепленные изображения

  • 1.JPG
  • 2.JPG


#12 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 19 Ноябрь 2012 - 11:37

Ранее о взаимной стабильности опорников я судил по фигурам Лисажу на экране осциллографа.
Или просто наблюдал сигналы в фазе от двух опорников, по двум каналам того же осциллографа.
Визуально сигналы были в фазе несколько часов.
Но после реального эксперимента на РТИ с разными опорниками, при времени усреднения более 1 сек. корреляция терялась.
Более-менее устойчивой корреляция наблюдалась при времени накопления сигнала до 1сек.
Все это говорит о том, что по осциллографу можно очень грубо судить о стабильности генераторов, и медленные флуктуации фазы на нем не видны.
Сейчас добился стабильности 10Е-10, при времени накопления сигнала PPS GPS 1час.
Теперь иду к стабильности 10E-11, но здесь надо копить сигнал PPS GPS уже 10час.
Вот такое время накопления PPS сигнала приводит к долгим экспериментам.


Спасибо за ответ, но я не совсем понял:
1. Что понимается под "накоплением" PPS (Pulse Per Second) сигналов?
у Вас есть возможность считать число импульсов опорника за каждую секунду (между двумя PPS импульсами)
Было бы интересно понять как это число ведет себя - имеется ли дрейф среднего значения, какая дисперсия?
Какой вообще точный смысл вы вкладываете в понятие "стабильность 10Е-10", как получено это число?
Кстати 10E-10 - это сколько - 10 в минус десятой или 10 в минус девятой? (в матлабе это бы означало второе)

2. Что касается потери корреляции через 1 секунду. Какая использовалась конфигурация? Опорники на тюнеры заводились разные, а частота дискретизации - была ли она одна и та же или это были 2 разных компа? Если второе, то дело наверное не в опорниках.
А если первое - то это какое то недоразумение. Вы контролировали при этом на осциллографе что фазы опорников не разбегаются?

3. Есть ли возможность задавать частоту дискретизации от опорника?

4. Как был сделан вывод что корреляция терялась через 1 сек? По-моему за такой короткий период вообще невозможно установить какую либо корреляцию - слишком мала статистика.

Сообщение отредактировал boangri: 19 Ноябрь 2012 - 14:27


#13 meoita

meoita

    Администратор

  • Администраторы
  • 255 сообщений

Отправлено 19 Ноябрь 2012 - 19:39

В данный момент занимаюсь настройкой и испытанием новой антенны.

Александр, облучатель "тарелка" или какой-то фирменный? Ветровая ситуация места установки тарелки какова? ТХ антенны, какая монтировка?
"Мечты становятся реальностью, когда мысли превращаются в действия." Д.А. Антонов
"Гораздо чаще люди сдаются, чем терпят поражение." Г. Форд

#14 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 23 Ноябрь 2012 - 07:41

Спасибо за ответ, но я не совсем понял:
1. Что понимается под "накоплением" PPS (Pulse Per Second) сигналов?
у Вас есть возможность считать число импульсов опорника за каждую секунду (между двумя PPS импульсами)
Было бы интересно понять как это число ведет себя - имеется ли дрейф среднего значения, какая дисперсия?
Какой вообще точный смысл вы вкладываете в понятие "стабильность 10Е-10", как получено это число?
Кстати 10E-10 - это сколько - 10 в минус десятой или 10 в минус девятой? (в матлабе это бы означало второе)


Да Борис, я считаю импульсы опорника, только не между двумя PPS импульсами, а за миллиарды PPS импульсов.
Например, я беру время накопления PPS один час, т.е. я считаю количество импульсов опорника за 3600сек.
PPS импульс сам по себе имеет погрешность порядка 10нс, для очень хорошего GPS модуля.
Эта погрешность связана с ошибкой квантования. Накапливая большое количество PPS импульсов эту ошибку можно уменьшить.
При необходимой частоте опорника 5000000Гц, кол-во его импульсов за 3600сек PPS
= 18 000 000 000.
Допустим, ПИД регулятор обеспечивает регулировку в пределах 18 000 000 001 импульса, что соответствует частоте 5000000,00027Гц.
Разделив отклонение, на необходимую частоту получим стабильность 5.4E-11.
Т.е. теоретически за 10 часов накопления PPS мы должны получить стабильность 5.4E-12.
На самом деле еще нужно будет учесть много факторов для получения такой стабильности,
стабильность самого генератора между циклами регулирования, термостабильность ЦАП, необходимая точность ЦАП и др.

Вопрос:"Кстати 10E-10 - это сколько - 10 в минус десятой или 10 в минус девятой? (в матлабе это бы означало второе)"
мне не совсем понятен, но я думаю из вышесказанного Вам будет все понятно.



2. Что касается потери корреляции через 1 секунду. Какая использовалась конфигурация? Опорники на тюнеры заводились разные, а частота дискретизации - была ли она одна и та же или это были 2 разных компа? Если второе, то дело наверное не в опорниках.
А если первое - то это какое то недоразумение. Вы контролировали при этом на осциллографе что фазы опорников не разбегаются?


Опорники гетеродинов тюнеров были разные, те, что стабилизируются от GPS.
Корреляцию вычислял и рисовал один комп.
Т.е. вся остальная конфигурация, такая как в первозданном РТИ-1.

3. Есть ли возможность задавать частоту дискретизации от опорника?


Такую возможность можно огрганизовать.

4. Как был сделан вывод что корреляция терялась через 1 сек? По-моему за такой короткий период вообще невозможно установить какую либо корреляцию - слишком мала статистика.


По Солнцу корреляция видна и за 0.1сек, слишком мощный поток.
Сделав время накопления более 1сек, при разных опорниках, синусоида исчезала и оставался только сильный шум. От сюда, я делал вывод о времени когерентного накопления сигнала.

#15 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 23 Ноябрь 2012 - 08:27

Александр, облучатель "тарелка" или какой-то фирменный? Ветровая ситуация места установки тарелки какова? ТХ антенны, какая монтировка?


Облучатель, мисочный с диполем.
Для проверки ветровой ситуации, жду хорошего ветра.
Монтировка антенны штатная. На фото актуатор элевации, для наведения по углу места.
Внутри стакана крепления монтировки, по вертикали и горизонтали стоят 8мм фторопластовые прокладки.
Они работают как подшипники для наведения по азимуту.
На моторе актуатора груз из старых аккумуляторов, для облегчения подъема тарелки по углу.

Прикрепленные изображения

  • CIMG6010.JPG
  • CIMG5140.JPG





Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей