Прием ADS-B на RTL-SDR, вторая попытка

6 января 2020

В посте 2017-го года Наблюдаем за самолетами при помощи RTL-SDR и ADS-B мы выяснили, что такое ADS-B и даже смогли успешно его принять. Однако одновременно на карте было видно не более 5-10 самолетов. Учитывая количество аэропортов рядом с Москвой, это очень мало. Что как бы намекает нам на неэффективность антенны и сетапа в целом. С тех пор я почитал про антенны и коаксиальные кабели, а также обзавелся кое-каким новым оборудованием. Интересно, насколько это позволит улучшить результаты?

Самое главное в приеме любых сигналов — это, конечно же, антенна. На этот раз я использовал обычную ground plane, сделанную из разъема SO-239 на панель и эмалированной проволоки толщиной 2 мм:

Антенна для приема ADS-B

Антенна была предварительно настроена по минимуму КСВ на частоте 1090 МГц при помощи анализатора спектра и КСВ-моста:

Возвратные потери антенны на 1090 МГц

Возвратным потерям 22.62 дБ соответствует КСВ 1.16. Интересно, что полотно и противовесы антенны у меня получилась длиной по 63 мм. Если делать по 68 мм, как рисуют на схемах в интернете, то резонанс приходится куда-то около 950 МГц. Из-за изоляции в проводниках реальные антенны часто оказываются короче расчетных.

Заметьте, что на первом фото антенна подключена напрямую к RTL-SDR. Сделано это специально, для минимизации потерь. Как мы выяснили в рамках заметки Выходим на радиолюбительские диапазоны 2 м и 70 см, потери в коаксиальных кабелях очень велики на УКВ, и чем выше частота, тем выше потери. Поэтому подключать антенну к RTL-SDR через коаксиальный кабель нежелательно. Если подключить антенну напрямую к RTL-SDR, и уже от него оцифрованные данные передавать по USB, сигнал будет принят практически без потерь. Плюс мы сокращаем шансы того, что по кабелю пойдут синфазные токи и он начнет работать, как часть антенны.

Из поста Выходим на Си-Би c трансивером Midland M-Zero Plus мы знаем, что GP достаточно двух противовесов, если антенна находится высоко над землей. Я пробовал настраивать антенну как с двумя противовесами, так и с четырьмя. В последнем случае удалось добиться меньшего КСВ. Вероятные причины — (1) этим минимизируются синфазные токи, (2) находящиеся поблизости объекты (КСВ-мост, RTL-SDR) играют роль земли. Так или иначе, я оставил четыре противовеса.

К слову о влиянии находящихся поблизости объектов. На антенну влияет все, что находится в радиусе нескольких λ от нее. То есть, в нашем случае, на расстоянии как минимум одного метра. Избавиться от этого влияния весьма непросто. Поэтому во время настройки остается только следить за тем, что резонанс антенны не сильно уползает при перемещении ее в пространстве.

Присмотримся еще разок к первому фото. Можно заметить, что антенна и RTL-SDR крепятся на трубе ПВХ. Длина трубы составляет два метра. Чем выше антенна, тем чище горизонт с ее перспективы, и тем больше шансов что-нибудь принять. Наконец, антенна вынесена на балкон. На балконе между антенной и источником сигнала существенно меньше препятствий, чем в доме.

Запускаем Gqrx и проверяем, что слышит антенна:

ADS-B в программе Gqrx

При желании антенну можно подстроить на месте, ориентируясь на уровень сигнала. Теперь запускаем dump1090. Поскольку я пересел на MacOS, последовательность команд была следующей:

brew install librtlsdr pkg-config
git clone git@github.com:MalcolmRobb/dump1090.git
cd dump1090
make
./dump1090 --interactive --net --net-http-port 8080 --metric --fix

Идем на localhost:8080 и видим, что на карте стало заметно больше самолетиков:

Карта с самолетами в dump1090

Скриншот будет слишком мелким, если пытаться уместить в него самолеты над Тверью и Нижним Новгородом, сигналы от которых антенна тоже принимает. Вот все самолеты в виде таблицы:

Таблица с самолетами в dump1090

Картина будет не такой впечатляющей, если разместить антенну в доме у окна, как это было сделано в прошлый раз. Однако улучшение все равно видно невооруженным взглядом. Если разместить антенну не на балконе, а где-нибудь на открытой местности недалеко от аэропорта, результат должен быть еще лучше.

Как видите, правильные инструменты и понимание теории хотя бы на таком дилетантском уровне, как у меня, позволяют добиться куда лучших результатов, чем изготовление антенны по кем-то нарисованной схеме и надежда на удачу. Что и требовалось доказать.

Метки: , , .