projekte:xplorer:hardware
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projekte:xplorer:hardware [2014/02/20 19:36] – [Peilsender] thasti | projekte:xplorer:hardware [2014/05/11 12:09] – [Verstärker] thasti | ||
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===== Stromversorgung ===== | ===== Stromversorgung ===== | ||
Um genug Strom zur Verfügung zu haben, werden 3 LiPo-Zellen in Serie verwendet. Es stehen damit 11,1V mit 820mAh zur Verfügung = 9,1Wh. Folgende Stromverbraucher sind vorhanden: | Um genug Strom zur Verfügung zu haben, werden 3 LiPo-Zellen in Serie verwendet. Es stehen damit 11,1V mit 820mAh zur Verfügung = 9,1Wh. Folgende Stromverbraucher sind vorhanden: | ||
- | * Raspberry Pi: ? mA an 5V = ? W (100%) | + | * Raspberry Pi: 2,3 W (100%) |
- | * 2m-Sender: | + | * 2m-Sender: |
* GPS-Modul: ? mA an 5V = ? W (100%) = ? W | * GPS-Modul: ? mA an 5V = ? W (100%) = ? W | ||
- | * Peilsender | + | * Peilsender |
- | * Temperatursensor: | + | |
- | * Gesamtstromverbrauch: | + | |
===== GPIOs am Raspberry Pi ===== | ===== GPIOs am Raspberry Pi ===== | ||
- | Es wird belegt nach dem Pinout von P1 des Raspberry Pi Rev B.{{: | + | Es wird belegt nach dem Pinout von P1 des Raspberry Pi Rev B.{{: |
- | ^ Pin ^ Verwendung ^ Pin-Name ^ | + | |
- | | 1 | LED (power) | 3V3 | | + | |
- | | 2 | 5V in (Schaltregler) | 5V | | + | |
- | | 3 | TMP75 | I2C SDA | | + | |
- | | 4 | Power TMP75 | + | |
- | | 5 | TMP75 | + | |
- | | 6 | GND in (Schaltregler), | + | |
- | | 7 | Antenne / Power-Modul | GPIO4 | | + | |
- | | 8 | | GPIO14(TXD) | | + | |
- | | 9 | GND | GND | | + | |
- | | 10 | UART RX (Holux) | RXD | | + | |
- | | 11 | Absprengung | GPIO17 | | + | |
- | | 12 | Absprengung Rückmeldung | GPIO18 | | + | |
- | | 13 | LED (fix) | GPIO21 | | + | |
- | | 14 | GND | GND | | + | |
- | ===== HF-Aufbereitung ===== | ||
- | Zur Erzeugung der FM sollte zuerst ein digitaler GPIO-Ausgang des Raspberry Pi benutzt werden. Dieser ist der Ausgang eines schnellen Zählers der PWM-Einheit. Die Frequenzmodulation wird durch Variation der Zählerfrequenz realisiert. Dieser Ansatz stellte sich aus zwei Gründen für nicht hinreichend heraus: Die Frequenzauflösung ist relativ grob und damit die Amplitudenauflösung bei so kleinem Hub wie im Amateurfunk nur sehr klein (etwa 3-4 Bit). Andererseits ist das Spektrum durch die angewandten Delta-Sigma-Techniken und die nicht vorhandene Filterund so unrein, dass auch durch steile Filterung direkte Nachbarkanalstörungen nicht zu vermeiden sind. | ||
- | Das Spektrum bei unmoduliertem Träger: | + | ===== HF-Aufbereitung ===== |
+ | Zur Erzeugung der FM sollte zuerst ein digitaler GPIO-Ausgang des Raspberry Pi benutzt werden. Dieser Ansatz stellte sich aus zwei Gründen für nicht hinreichend heraus: Die Frequenzauflösung ist relativ grob und damit die Amplitudenauflösung bei so kleinem Hub wie im Amateurfunk schlecht. Andererseits ist das Spektrum durch die angewandten Techniken und die nicht vorhandene Filterung sehr unrein, Störungen auf dem gesamten Band wären nicht vermeidbar. | ||
- | {{: | + | Das Spektrum bei unmoduliertem Träger: |
- | Aus diesem Grund wird der [[projekte: | + | Zusätzlich soll das Signal so verstärkt werden, dass eine Aussendung per Koaxialkabel-Antenne ausreichende Feldstärke produziert um es am Boden sicher empfangen zu können. Das soll mit einem Endstufenmodul realisiert werden. |
- | Zusätzlich soll das Signal so verstärkt werden, dass eine Aussendung per Koaxialkabel-Antenne ausreichende Feldstärke produziert um es am Boden sicher empfangen zu können. Dies soll mit einem Endstufenmodul realisiert werden. | + | Dazu wurde ein {{: |
- | + | ||
- | Dazu wurde ein {{: | + | |
- | **TODO** neuen Pegelplan bauen.. | + | |
- | + | ||
- | **TODO** Schaltplan alles | + | |
- | ==== Modulation ==== | + | |
- | Hauptbestandteil der HF-Aufbereitung bilden die Erkenntnisse vom Projekt [[projekte: | + | |
- | Die rechteckförmige LO-Frequenz durchläuft ein Filter, um die ungeradzahligen Oberwellen auszufiltern. Durch geschickte Wahl der Grundfrequenzen ist die Erzeugung eines sehr reinen Spektrums möglich. Weil die Soundkarte mit einer Samplerate von 192 arbeitet, können die FM-Signale | + | |
==== Filterung ==== | ==== Filterung ==== | ||
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* Abmessungen 38,5 x 13,4 x 20,6 (LxBxH) | * Abmessungen 38,5 x 13,4 x 20,6 (LxBxH) | ||
- | Die Daten aus dem Datenblatt wurden per Messung bestätigt: | + | Die Daten aus dem Datenblatt wurden per Messung bestätigt: |
+ | |||
+ | ==== Modulation ==== | ||
+ | Hauptbestandteil der HF-Aufbereitung bilden die Erkenntnisse vom Projekt [[projekte: | ||
+ | Die rechteckförmige LO-Frequenz durchläuft ein Filter, um die ungeradzahligen Oberwellen auszufiltern. Weil die Soundkarte mit einer Samplerate von 192kHz arbeiten kann, können die FM-Signale um die LO-Frequenz +-96kHz verschoben werden. | ||
+ | |||
+ | ==== Vorverstärker ==== | ||
+ | Aufgebaut mit einem MAX2614 wurde ein kleiner Vorverstärker für den IQ-Mischer inbetriebgenommen. Dieser erzeugt nach dem IQ-Mischer ein ausreichend starkes Ansteuersignal für das Endstufenmodul. | ||
- | {{: | ||
==== Verstärker ==== | ==== Verstärker ==== | ||
- | Das Verstärkermodul wird nach Modulation und Filterung eingesetzt, um eine HF-Leistung von etwa 1 Watt zu erzeugen. Aus den Ergebnissen der berechneten Freiraumdämpfung dürften damit auch am Boden hohe Emffangsfeldstärken | + | Das Verstärkermodul wird nach Modulation und Filterung eingesetzt, um eine HF-Leistung von etwa 1 Watt zu erzeugen. Aus den Ergebnissen der berechneten Freiraumdämpfung dürften damit auch am Boden hohe Empfangsfeldstärken |
[[http:// | [[http:// | ||
- | Die Ansteuerung mit 3,5V Gatespannung war ineffizient: | + | Die Ansteuerung mit 3,5V Gatespannung war ineffizient: |
+ | **Abschlussabgleich: | ||
- | Inbetriebnahmeprotokoll: | + | PA-Modul und Vorverstärker |
- | * Ug = 2,6V | + | |
- | * Ud = 11,4V | + | |
- | * Id(ruhe) = 24mA | + | |
- | * Pruhe ~ 270mW - keine Erwärmung feststellbar | + | |
- | * Pin = -10,6dBm, Pout = -5dBm, G = 5,6dB | + | |
- | * -> Inbetriebnahme | + | |
- | * Pin = 7,55dBm, Filter (-8dB), Pout = 14,2dBm, G = 14,7dB | + | |
- | * Pin = 7,55dBm, Pout = 26dBm, G = 18,5dB | + | |
- | * Id = 300mA | + | |
- | Weder der Vorverstärker noch die Endstufe verschlechtern das Nebenaussendeverhalten (-40dBC). | + | ==== Sendeantenne ==== |
- | PA-Modul und Vorverstärker funktionieren entsprechend ihrer Datenblattwerte. Als nächstes, v.a. um mehr Ausgangsleistung aus dem IQ-Mischer zu holen, sollten die Eingänge wieder differentiell angesteuert werden und die Ausgangsleistung erneut gemessen werden. | + | Als Sendeantenne soll eine Koaxialantenne verwendet werden. In der Literatur findet man zahlreiche Hinweise, |
+ | hier ein [[http:// | ||
- | Danach muss ein neuer Pegelplan erstellt werden, welcher den Preamp, den Helix-Filter und das PA-Modul berücksichtigt. | + | ==== Kamera ==== |
+ | Das Testbild aus 50cm Entfernung ist {{mess-50cm.jpg? | ||
- | ==== Vorverstärker | + | ==== Die fertigen Platinen |
- | Aufgebaut mit einem MAX2614 wurde ein kleiner Vorverstärker für den IQ-Mischer inbetriebgenommen. | + | |
- | * Uq = 5V | + | Ebene 1: |
- | * I = 45mA | + | {{: |
- | * Pin = -10,6dBm, Pout = 7,55dBm, G = 18,15dB (18,6dB lt. DB bei 1GHz), ist OK | + | |
- | ==== Sendeantenne ==== | + | |
+ | Ebene 3: | ||
+ | {{: | ||
- | Als Sendeantenne soll eine Koaxialantenne verwendet werden. In der Literatur findet man zahlreiche Hinweise, | ||
- | hier ein [[http:// | ||
===== Peilsender ===== | ===== Peilsender ===== | ||
Zeile 103: | Zeile 76: | ||
* Sendeleistung | * Sendeleistung | ||
* Betriebsspannung : 11,1V | * Betriebsspannung : 11,1V | ||
+ | * Stromaufnahme | ||
Die Peilsenderplatine wird in einer isolierenden Tasche zwischen Ebene1 und Ebene2 | Die Peilsenderplatine wird in einer isolierenden Tasche zwischen Ebene1 und Ebene2 | ||
untergebracht. Als Tasche kann ein EMV-Beutel oder eine angefertigte Tasche aus | untergebracht. Als Tasche kann ein EMV-Beutel oder eine angefertigte Tasche aus | ||
- | KAPTON-Folie dienen. | + | KAPTON-Folie dienen. |
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+ | {{: | ||
===== EMV-Messung ===== | ===== EMV-Messung ===== | ||
{{: | {{: |
projekte/xplorer/hardware.txt · Zuletzt geändert: 2014/05/11 12:11 von thasti