Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Metal Work Pneumatic
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Antena interferometru do radioastronomii - pomiar na wielu częstotliwościach

Wolny2 05 Cze 2016 17:59 3051 13
  • #1 05 Cze 2016 17:59
    Wolny2
    Poziom 3  

    Witam wszystkich,

    Powinienem na początku zaznaczyć, że jestem początkujący, jeżeli chodzi o elektronikę - a szczególnie już kwestie anten.
    Mam problem. Mam schematy. Są to schematy: "Active Antenna" + "Analog Receiver".
    Pytanie tylko brzmi jak odbierać z tej anteny sygnały o wielu częstotliwościach jednocześnie? Czy do tego wystarczy standardowy "Analog Receiver"?
    Jeżeli sygnał z anteny będę przepuszczał przez A/C to uzyskam jeden strumień danych. Mi jednak chodzi o to, aby odseparować od siebie te kanały. W jaki sposób jest to możliwe?
    Prosiłbym o nakierowanie mnie w odpowiednim kierunku, ponieważ sam nie mogę w sieci znaleźć żadnych informacji.
    Nie jest to żadna antena mająca zastosowanie "praktyczne", a raczej bardziej edukacyjno/badawcze.
    Dodatkowo mam mieć dane z czterech polaryzacji anteny.
    Będę wdzięczny za pomoc.
    Ewentualnie jeżeli zajdzie taka potrzeba, to mogę podesłać link do schematów.

    0 13
  • Metal Work Pneumatic
  • #2 05 Cze 2016 19:21
    JacekCz
    Poziom 36  

    Obawiam się że w/w nazwy schematów nie powiedzą kolegom wiele, mi nic nie mówią.

    W ogóle trudno zrozumieć co chcesz uzyskać.

    0
  • #3 06 Cze 2016 15:53
    2N3866
    Poziom 29  

    Wolny2 napisał:
    Jeżeli sygnał z anteny będę przepuszczał przez A/C to uzyskam jeden strumień danych. Mi jednak chodzi o to aby odseparować od siebie te kanały.
    (...)
    Ewentualnie jeżeli zajdzie taka potrzeba to mogę podesłać linka do schematów.

    Na tym poziomie szczegółowości określenia problemu można odpowiedzieć tak: elektronika to fizyczna realizacja matematyki. Można snuć na kartce ogólne rozważania na poziomie abstrakcyjnych idei, ale trzeba to kiedyś fizycznie zrealizować.

    Jeżeli masz aktywną antenę szerokopasmową, to możesz:
    - zapewnić odbiór wielu równoczesnych transmisji na wielu niezależnych odbiornikach, pamiętając przy tym o zapewnieniu dopasowania wejść odbiorników do tego wyjścia "zbiorowego" źródła sygnału z anteny, a każdy odbiornik wyfiltruje i zdemoduluje sobie to, co jest potrzebne -> dokładnie w taki sposób działały systemy "anteny zbiorczej" w blokach czy telewizja kablowa (tutaj matematyki na pozór nie widać);
    - próbkowanie i digitalizacja sygnału z anteny - strumień próbek zawierający wszystkie transmisje na raz możesz poddać filtracji cyfrowej, wyselekcjonować na osobnych filtrach pasmowoprzepustowych interesujące cię kawałki widma, a potem te wyfiltrowane kawałki w ramach dalszego przetwarzania poddać odpowiedniej demodulacji i uzyskać strumienie zdemodulowanej informacji (tutaj z dala widać pełno matematyki).
    Funkcjonalnie oba podejścia są równoważne, chociaż pierwsze jest "tradycyjne", a drugie "nowoczesne".

    Przechodząc od idei do konkretów, musisz wejść w szczegóły:
    - o jakim paśmie mówimy? twierdzenie o próbkowaniu mówi, że częstotliwość próbkowania musi być przynajmniej dwukrotnie większa od górnej częstotliwości interesującego nas pasma;
    - rozdzielczość przetwarzania A/C związana z poziomem tła szumowego wpływającego na skuteczną czułość takiego cyfrowego odbiornika;
    - czy dysponujesz sprzętem/technologią, który zapewni wydajność pozwalającą na równoczesną selektywną filtrację i demodulację wielu równoległych transmisji (istotne: częstotliwość próbkowania, złożoność obliczeniowa algorytmów przetwarzania, rodzaj arytmetyki - stało-/zmiennoprzecinkowa, długość arytmetyki w bitach).

    Albo powiesz, co konkretnie chciałbyś uzyskać, i do tego podasz konkretne wymagania wyrażone jakimiś parametrami o charakterze liczbowym (odbierane pasmo, rodzaje modulacji, ilość równocześnie dekodowanych transmisji), ewentualnie pokażesz te schematy/artykuły - wtedy będzie można rozmawiać dalej. Albo zostaniemy w tym punkcie, gdzie jesteśmy teraz.

    0
  • Metal Work Pneumatic
  • #4 08 Cze 2016 10:38
    Wolny2
    Poziom 3  

    Dziękuję bardzo za odpowiedzi. Faktycznie mało precyzyjnie napisałem.

    Już piszę o szczegółach.

    Antena działa teoretycznie w paśmie 20 - 80 MHz. Z czego efektywne to 41 - 65 MHz.

    Tutaj link do publikacji przedstawiającej wstępny projekt anteny: Link.

    Tam został już zaproponowany podstawowy układ do odbioru sygnału z anteny ("Analog Receiver").

    A/C chciałem zrealizować na odpowiednio zaprogramowanym układzie FPGA. Na układzie Xilnix Spartan 6 naukowcy uzyskali 200 MS/s. Wykorzystali oni rozmiar próbki 7-bit. Ich praca znajduje się pod linkiem.

    Kontaktowałem się z autorami tej publikacji z zapytaniem czy możliwa jest realizacja tego A/C na konkretnej konstrukcji opartej o tańszym układzie Spartan 6 XC6SLX9 (Oni to zrobili na LX100 ale wykorzystali tylko 3% jego możliwości). Dostałem odpowiedź pozytywną - jest to możliwe.

    Kod źródłowy ich projektu w VHDL jest Open Source i można jego zastosować.

    Co chciałbym uzyskać?

    Chciałbym wyciągnąć z tej anteny kilka kanałów w jej zakresie 41 - 65 MHz. Można zadać pytanie dokładniej ile? Na to pytanie nie jestem jednak w stanie odpowiedzieć. Powiem jednak, że chcę aby przetwarzaniem finalnego strumienia już za A/C zajął się jeden przeciętny rdzeń procesora CPU oraz sumaryczny strumień wynikowy danych nie przekraczał 0.5 lub maksymalnie do 1.0 Mbps. Można tutaj uwzględnić jakąś kompresję (jeżeli będzie sens ją zastosować).

    Cytat:
    - czy dysponujesz sprzętem/technologią, który zapewni wydajność pozwalającą na równoczesną selektywną filtrację i demodulację wielu równoległych transmisji (istotne: częstotliwość próbkowania, złożoność obliczeniowa algorytmów przetwarzania, rodzaj arytmetyki - stało-/zmiennoprzecinkowa, długość arytmetyki w bitach).

    Nie znam za bardzo odpowiedzi na to pytanie ponieważ nie wiem, czy ten sprzęt/technologia znajduje się przed A/C czy stanowi jego A/C i to co jest już za nim. Notka w nawiasie sugeruje mi, że chodzi o A/C i to co jest za nim ale nie mam pewności czy to jednak wszystko.

    Mam sporo pytań ale myślę, że w miarę dyskusji może się sporo wyjaśnić także może nie będę zasypywał od razu pytaniami :D

    0
  • #5 08 Cze 2016 12:47
    2N3866
    Poziom 29  

    Wolny2 napisał:
    A/C chciałem zrealizować na odpowiednio zaprogramowanym układzie FPGA. Na układzie Xilinx Spartan 6 naukowcy uzyskali 200 MS/s. Wykorzystali oni rozmiar próbki 7-bit. Ich praca znajduje się pod linkiem.

    Chciałbym wyciągnąć z tej anteny kilka kanałów w jej zakresie 41 - 65 MHz. Można zadać pytanie dokładniej ile? Na to pytanie nie jestem jednak w stanie odpowiedzieć. Powiem jednak, że chcę aby przetwarzaniem finalnego strumienia już za A/C zajął się jeden przeciętny rdzeń procesora CPU oraz sumaryczny strumień wynikowy danych nie przekraczał 0.5 lub maksymalnie do 1.0 Mbps. Można tutaj uwzględnić jakąś kompresję (jeżeli będzie sens ją zastosować).

    (...)

    Cytat:
    - czy dysponujesz sprzętem/technologią, który zapewni wydajność pozwalającą na równoczesną selektywną filtrację i demodulację wielu równoległych transmisji (istotne: częstotliwość próbkowania, złożoność obliczeniowa algorytmów przetwarzania, rodzaj arytmetyki - stało-/zmiennoprzecinkowa, długość arytmetyki w bitach).

    Nie znam za bardzo odpowiedzi na to pytanie ponieważ nie wiem, czy ten sprzęt/technologia znajduje się przed A/C czy stanowi jego A/C i to co jest już za nim. Notka w nawiasie sugeruje mi, że chodzi o A/C i to co jest za nim ale nie mam pewności czy to jednak wszystko.

    Jeszcze parę pytań:
    - artykuł dotyczy niskokosztowej aktywnej szerokopasmowej anteny zaprojektowanej do interferometru stosowanego w radioastronomii - czy twoim celem jest budowa urządzenia do takiego właśnie celu, czy chcesz użyć tej anteny do czegoś zupełnie innego?
    - co ma być w tych kanałach (jaki rodzaj i charakter informacji, jaka modulacja, jaka szerokość kanału) oraz co ma być na wyjściu elementarnego odbiornika: dźwięk, obraz, tekst, ... z poszczególnych kanałów czy jakaś forma wyniku korelującego to, co idzie w poszczególnych kanałach (jakaś nakładkowa inteligencja np. jak w GPS-ie wyznaczającym położenie geograficzne na podstawie informacji odebranych z różnych satelitów)?
    - jaki jest charakter sygnału w miejscu instalacji anteny (silny, słaby)? => kwestia czułości, SNR itd. implikujących np. ilość bitów przetwornika A/C
    - czy przetwarzanie (wielokrotny/wielokanałowy "odbiór") ma się odbywać w czasie rzeczywistym?
    - co jest głównym celem projektu? wydaje się, że "proof of concept" jakiejś konkretnej koncepcji - to, co robisz, raczej nie będzie tanie, więc nie chodzi o skonstruowanie czegoś dobrego, ale taniego - jak w przypadku artykułu Brazylijczyków; tak samo nie bardzo widzę, żebyś chciał porównać "w boju" jakieś różne warianty albo wskazać/wynaleźć wariant optymalny...

    A przede wszystkim zacznijmy od ogólnej architektury twojego projektu, a nie rozmawiajmy o konkretnym układzie FPGA; rozumiem, że chcesz zrobić system składający się kolejno z:
    - aktywnej anteny szerokopasmowej;
    - układu przetwarzania A/C sygnału z anteny;
    - układu zapewniającego przesył (z kompresją lub bez) strumienia informacji z przetwornika A/C do modułu implementującego logikę przetwarzania;
    - moduł przetwarzania cyfrowego (na komputerze klasy PC?) odebranego strumienia informacji realizujący funkcję wielokrotnego/wielokanałowego selektywnego odbiornika;
    - moduł ewentualnego przetwarzania/korelowania informacji użytkowej odebranej przez odbiorniki;
    - moduł "interfejsu użytkownika" prezentującego wynikową informację (głośnik, ekran graficzny, ekran tekstowy, wydruk, migające LED-y, syrena okrętowa...?).
    Dobrze to widzę czy nie?

    Ale podstawa to jasne określenie problemu i celu oraz związanych z nimi wymagań. Cel i wymagania to nie to samo co rozwiązanie.

    0
  • #6 08 Cze 2016 17:24
    Wolny2
    Poziom 3  

    2N3866 napisał:
    Jeszcze parę pytań:
    - artykuł dotyczy niskokosztowej aktywnej szerokopasmowej anteny zaprojektowanej do interferometru stosowanego w radioastronomii - czy twoim celem jest budowa urządzenia do takiego właśnie celu, czy chcesz użyć tej anteny do czegoś zupełnie innego?

    Dokładnie takie ma być zastosowanie.

    2N3866 napisał:
    - co ma być w tych kanałach (jaki rodzaj i charakter informacji, jaka modulacja, jaka szerokość kanału) oraz co ma być na wyjściu elementarnego odbiornika: dźwięk, obraz, tekst, ... z poszczególnych kanałów czy jakaś forma wyniku korelującego to, co idzie w poszczególnych kanałach (jakaś nakładkowa inteligencja np. jak w GPS-ie wyznaczającym położenie geograficzne na podstawie informacji odebranych z różnych satelitów)?

    Antena (jak i całość) ma być instrumentem astronomicznym (nie ukrywajmy tutaj tego, że stosunkowo tanim i amatorskim) - ma odbierać sygnał radiowy pochodzący ze źródeł w kosmosie. Źródłem takiego sygnału są przyśpieszane ładunki elektryczne - od elektronów po cięższe jony w polach magnetycznych, emisja termiczna, czy też linie widmowe. Z punktu widzenia struktury takiego sygnału - to jest po prostu szum, niekiedy modulowany w czasie (np. pulsary) czy w częstotliwości (linie widmowe).

    2N3866 napisał:
    - jaki jest charakter sygnału w miejscu instalacji anteny (silny, słaby)? => kwestia czułości, SNR itd. implikujących np. ilość bitów przetwornika A/C

    Z założenia słaby - jak natura tej klasy sygnału. Chociaż istnieją mocniejsze punkty (np. pulsary). Wiem, że w profesjonalnych projektach radioastronomicznych wykorzystywane są przetworniki A/C mające 12/16 bitów.

    2N3866 napisał:
    - czy przetwarzanie (wielokrotny/wielokanałowy "odbiór") ma się odbywać w czasie rzeczywistym?

    W czasie rzeczywistym mają być odbierane dane z anteny. Powinny być one jednak zapisywane na dysku twardym i po skompletowaniu (pewna partia danych) przesyłane do innego systemu komputerowego gdzie byłyby przetwarzane. Czasem rzeczywistym byłby obarczony jednak sam pomiar.

    2N3866 napisał:
    - co jest głównym celem projektu? wydaje się, że "proof of concept" jakiejś konkretnej koncepcji - to, co robisz, raczej nie będzie tanie, więc nie chodzi o skonstruowanie czegoś dobrego, ale taniego - jak w przypadku artykułu Brazylijczyków; tak samo nie bardzo widzę, żebyś chciał porównać "w boju" jakieś różne warianty albo wskazać/wynaleźć wariant optymalny...

    Nie wiem czy "proof of concept" jest dobrym ujęciem, ponieważ systemy o tej koncepcji zostały już skonstruowane ale w ramach projektów realizowanych przez wielkie firmy z budżetem sięgającym setek milionów dolarów - jest nawet system działający na praktycznie idealnie tych samych antenach co przedstawiłem w linku i co ja zamierzam wykorzystać.





    Zatem to co chcę zrobić z pewnością da się wykonać (nie jest to fikcja) - kwestia tylko w jakiej cenie da się to zrobić i właśnie tutaj jest pies pogrzebany.

    Jak zauważyłeś nie wyjdzie to tanie i muszę się z tym liczyć. Jednak według moich szacunków, koszt takiego systemu (prototypu) z jedną anteną nie powinien przekroczyć 3 000 zł (nie licząc komputera klasy PC). Chociaż i ta kwota już mi się w wyliczeniach zmieniała i nadal zmienić się może.

    2N3866 napisał:
    A przede wszystkim zacznijmy od ogólnej architektury twojego projektu, a nie rozmawiajmy o konkretnym układzie FPGA; rozumiem, że chcesz zrobić system składający się kolejno z:
    - aktywnej anteny szerokopasmowej;
    - układu przetwarzania A/C sygnału z anteny;
    - układu zapewniającego przesył (z kompresją lub bez) strumienia informacji z przetwornika A/C do modułu implementującego logikę przetwarzania;
    - moduł przetwarzania cyfrowego (na komputerze klasy PC?) odebranego strumienia informacji realizujący funkcję wielokrotnego/wielokanałowego selektywnego odbiornika;
    - moduł ewentualnego przetwarzania/korelowania informacji użytkowej odebranej przez odbiorniki;
    - moduł "interfejsu użytkownika" prezentującego wynikową informację (głośnik, ekran graficzny, ekran tekstowy, wydruk, migające LED-y, syrena okrętowa...?).
    Dobrze to widzę czy nie?

    Bardzo dobrze. Aż zdziwiłem się czytając wiadomość w tak trafne przewidywania.
    Tak jednak pi razy drzwi ma działać prototyp.
    W prototypie nie będzie jednak żadnego "interfejsu użytkownika", ani większego przetwarzania lub tym bardziej korelacji informacji odebranej z wielu odbiorników, bo odbiornik będzie jeden.
    W prototypie przetwarzanie i reprezentację wyników zrobi się jakoś według własnego uznania tak aby tylko sprawdzić poprawność pomiarów (i czy cokolwiek działa).

    Nie chcę aby jednak na tym etapie zbyt głęboko wchodzić w ostatnie dwa punkty (tj. moduł ewentualnego przetwarzania/korelowania informacji, moduł "interfejsu użytkownika" prezentującego wynikową informację), ponieważ najgorszy i obarczony niepewnością jest dla mnie sam etap efektywnego wyciągnięcia danych z anteny i zapisania na dysku komputera. Najistotniejsze jest tutaj pomoc od strony elektroniki - dlatego myślę piszę na odpowiednim forum dotyczącym elektroniki.


    2N3866 napisał:
    Ale podstawa to jasne określenie problemu i celu oraz związanych z nimi wymagań. Cel i wymagania to nie to samo co rozwiązanie.

    Tak, rozumiem. W powyższych informacjach ominąłem jednak jedną kwestię. Problem w tym, że nie mogę jasno odpowiedzieć na pytania klasy "Ile kanałów? Jaka szerokość kanałów?". Albo inaczej... Mógłbym odpowiedzieć "Jak najwięcej" ale problem w tym, że gdzieś są te granice techniczne. Gdzieś wyczytałem, że w danym instrumencie astro wykorzystywane są kanały po coś około 200 kHz. Nie wiem na dzień dzisiejszy jaką szerokość kanału można dobrać maksymalnie optymalnie ze względu na radioastronomię. Ale dowiem się tego - to kwestia czasu. Myślę jednak, że na dzień dzisiejszy możemy przyjąć tą wartość pod jakąś zmienną i wyliczyć: tyle i tyle jest do osiągnięcia przy tylu i tylu.

    0
  • #7 09 Cze 2016 12:44
    2N3866
    Poziom 29  

    Podsumowując:
    - budowa instrumentu radioastronomicznego;
    - odbiór sygnałów pochodzących ze źródeł w kosmosie w celu digitalizacji, zapisu i zmagazynowania do późniejszego przetwarzania;
    - wykorzystanie gotowego projektu anteny szerokopasmowej;
    - sygnały odbierane przez antenę są bardzo słabe - wymagana duża czułość.

    Tutaj trzy artykuły (może je znasz):
    http://www.astro.uni.torun.pl/~kb/Artykuly/Radioamator/Radioastronomia.htm
    http://www.swiatradio.com.pl/virtual/download/radioastronomia.pdf
    http://www.sr1bsz.ampr.org/ksiazka/str11_01.htm (jako część http://www.sr1bsz.ampr.org/ksiazka/strona00.htm - cała książka)
    Z nich wyciągam następujące informacje:
    - w zakresie częstotliwości fal metrowych pasmo odbiornika sięgające nawet kilku MHz;
    - kwadratowy detektor AM (np. dioda półprzewodnikowa) z układem całkującym o stałej czasowej rzędu sekund (typowa stała czasowa w detektorze radiofonicznym to 100 μs) - sygnał wyjściowy o charakterze wolnozmiennym;
    - czułość odbiornika lepsza niż 0,5 µV.

    Rozumiem, że z dwóch architektur:
    1. antena => odbiornik => digitalizator => pamięć cyfrowych próbek
    2. antena => digitalizator => odbiornik => pamięć cyfrowych próbek
    preferujesz tę drugą. To będzie mieć fundamentalne konsekwencje, bo w pierwszym przypadku rozmawiamy o wystarczającej częstotliwości próbkowania rzędu pojedynczych herców, zaś w drugim - o częstotliwości rzędu setek megaherców. Nawet przy zastosowaniu wstępnego wzmacniacza na wejściu digitalizatora charakter sygnału wejściowego (przypominający szumy) wymaga panowania nad szumami własnymi odbiornika (kwestia krytyczna), na które będą się składać szumy kwantyzacji związane z długością słowa kodowego przetwornika. Zwiększenie długości słowa o 1 bit odpowiada zmniejszeniu szumów kwantyzacji o 6,02 dB. Załóżmy, że masz przetwornik A/C o napięciu pełnej skali 1 V. Zejście do 1 µV to zejście z poziomem o 120 dB! Widzisz, o jakich rzędach rozdzielczości rozmawiamy i to przy częstotliwościach próbkowania rzędu setek MHz? 7 bitów daleko za nami.

    Tu masz ciekawy tutorial o doborze przetworników: http://www.ti.com/europe/downloads/Choose%20t...ta%20converter%20for%20your%20application.pdf

    Kompromisem między jednym a drugim może być architektura SDR z bezpośrednią przemianą częstotliwości z użyciem kwadraturowego mieszacza próbkującego. Zasada działania jest dobrze wyjaśniona tu:
    http://elektronikab2b.pl/technika/1658-radiowy-odbiornik-cyfrowy-czyli-radio-programowalne
    http://serwis.avt.pl/manuals/AVT2889.pdf
    http://serwis.avt.pl/manuals/AVT2970.pdf
    http://wwwen.zte.com.cn/endata/magazine/zteco...ear/no4/articles/201202/t20120202_283025.html
    Najkrócej mówiąc - mieszacz próbkujący zasilasz sygnałem o częstotliwości środkowej (przestrajanym lub nie), a pasmo przetworników A/C po stronie "audio frequency" decyduje, jak szerokie masz pasmo odbiorcze. W przypadku transmisji "wąskopasmowej" (np. audio) pasmo i częstotliwość próbkowania karty dźwiękowej (np. nawet 192 kHz) w komputerze są wystarczające. Ale ty potrzebujesz pasma 41-65 MHz, czyli nawet ±12 MHz na lewo i prawo od środkowej 53 MHz. Do tego dochodzi jeszcze kwestia przesyłu strumienia danych I/Q z wyjść przetworników do komputera. Spore wyzwanie jak dla początkującego elektronika (jako taki przedstawiłeś się na początku).

    Są gotowe rozwiązania klasy "USB TV Receiver", które współpracują z oprogramowaniem klasy SDR. Jest dostępna dokumentacja, więc można napisać proste własne oprogramowanie, którego zadaniem będzie "zestrojenie" odbiornika oraz zapis strumienia "raw data" na dysku (bardzo długie czasy obserwacji, skoro stała czasowa detektora to 10 s => bardzo duże pliki, kompresja może mieć sens). Dalsza obróbka danych już programem działającym off-line, w tym również korelującym (interferometr) dane z dwóch rozstawionych przestrzennie anten.

    Możesz poszukać pod hasłami "SDR RTL2832U R820T2 USB DVB-T". Dąbrowski o nich wspomina w kontekście obserwacji w paśmie 2 m i krótszych. Ale takie urządzonka mają pasmo odbieranego sygnału gdzieś w granicach 25-1700 MHz, więc od strony sprzętowej problem dla ciebie oznaczałby wykonanie anteny (anten) oraz porządnego szerokopasmowego wzmacniacza (wzmacniaczy) wejściowych dołączanych do odbiornika USB.

    Przeczytaj powyższe załączniki i prześpij się z problemem - daj sobie szansę na przemyślenie i weryfikację podejścia pod kątem własnej wiedzy, możliwości, czasu i kosztów.

    0
  • #8 09 Cze 2016 20:56
    Wolny2
    Poziom 3  

    Jestem niesamowicie wdzięczny za pomoc.

    Staram się to wszystko zrozumieć.

    Widzę jednak jeden problem (w sumie to nie jeden ale jeden dotyczący naszych rozważań). Zapomniałem dodać jedną rzecz ale być może wnikliwie analizując wątek o tym pomyślałeś. Nie dotyczy ta kwestia prototypu złożonego z jednej anteny. W momencie jednak gdy anteny będą rozproszone geograficznie to aby poddać dane jakie z nich uzyskamy analizie musimy mieć także w nich bardzo precyzyjne znaczniki czasu. Diabeł kryje się w tym, że przy tych częstotliwościach nawet czas GPS jest zbyt mało stabilny. Najtańszym wyjściem pozostaje zastosowanie oscylatora rubidowego.

    Ale to nie ten problem. Napisałeś:

    Cytat:
    Ale ty potrzebujesz pasma 41-65 MHz, czyli nawet ±12 MHz na lewo i prawo od środkowej 53 MHz.


    Ja jednak chyba nie napisałem, że potrzebuję całego pasma 41-65 MHz. Idealnie byłoby gdyby tak było ale znam życie i wiem, że tak być może nie będzie.
    Wąskim gardłem może tutaj (tego projektu) nie być sama elektronika, a przepustowość łącza pomiędzy systemem z anteną/antenami, a systemem który będzie dane przetwarzał/analizował (całość ma być rozsypana geograficznie).
    Poradziłeś mi jak najlepiej można to zrobić ale nie uwzględniając tego, że człowiek u którego można postawić antenę w doskonałych warunkach ze względu na zakłócenia i "wydajność" astronomiczną sprzętu (brak w najbliższym sąsiedztwie dużych zabudowań lub drzew, brak napowietrznych linii energetycznych) nie posiada często światłowodu 1 Gbps.
    Na to jaka elektronika w projekcie zostanie zastosowana mam wpływ (mogę zastanowić się, przespać i dokonać wyboru).
    Nie mam jednak wpływu na to jakie łącze posiada osoba X, która chciałaby u siebie postawić antenę. Czasem może nawet ta osoba nie mieć na to wpływu, ponieważ w jej lokalizacji dostęp do sieci jest ograniczony do określonych technologii.
    Czy mógłbyś mi zdradzić jaki kanał/kanały mogę upakować w łącze o prędkości wysyłania np. 0.5 lub 1.0 Mbps? Już ewentualną kompresję i znaczniki czasu sam sobie uwzględnię.
    Aktualnie w naszych rozważaniach jak zauważyłeś problemem może być nawet sam przesył danych z jakiegoś device do komputera, a przecież te dane muszą być wysyłane tym znacznie wolniejszym łączem, co jest bardziej krytyczne od próbkowania, ponieważ jeżeli zastosuję gorsze próbkowanie to owszem mogę mieć "krzaki" ale będę miał "krzaki". Jeżeli jednak dane nie dotrą (przez przesył) do systemu, który je ma analizować, to nie będę miał dosłownie nic.

    Ktoś może mi zarzucić, że w 1.0 Mbps lub tej klasy przepustowości nic nie zmieszczę. Jednak wiem, że profesjonalne stacje badawcze składające się z ok. 200 anten generują sumarycznie 3 Gbps ruchu podczas przesyłu danych. Daje to około 15 Mbps na antenę. System pracuje w częstotliwości 10 - 240 MHz (piszę z pamięci, może być niewielka odchyłka) i finalnie to "4 polarisations x 256 channels/sub-band x 248 sub-bands", a więc jest tego całkiem sporo. Możemy więc to /15 i powinniśmy w znacznie mniejsze pasmo także coś wcisnąć.

    Bardzo dziękuję 2N3866 za zaangażowanie się w wątek - nie myślałem, że ktoś mi tak rzeczowo coś podpowie. Trochę się bałem nawet wyśmiania ;)

    0
  • #9 09 Cze 2016 21:25
    JacekCz
    Poziom 36  

    Kibicuję wątkowi choć tylko fragmentarycznie mam coś do odezwania.

    Upodobałem sobie w tym czytaniu słowo "kanał", zaczynam rozumieć sens. jest to kanał bardziej w sensie "sygnałowca" niż radiowca.

    Kompresja mówisz ... podstawowy podział to na stratną i bezstratną.
    Stratna polega na pewnych założeniach czego od sygnału oczekujemy (obraz dla oka, głos ludzki dla kanału telefonicznego).
    jeśli nie masz żadnych założeń co sygnału, chcecie w jakimś clustrze znaleźć perłe z stogu szumu białego, stratna to wyklucza. Bezstratna kosztuje procesor, oj kosztuje ...

    Cytowane przez Ciebie instalacje zbiorcze - nie wierzę, aby było inaczej - muszą transmitować hurtowo informację przetworzoną. Proponowane przez Ciebie pasmo szer 25Mhz, jeśli sygnałem jest biały szum, przelicza się na 50 Mega słów, przy czym słowem oszczędnie jest bajt (słaba kwantyzacja) do 12,14 bitów (nie wiem jakie A/C dziś są na topie). Ja liczę 50 * M * 8 = 400 Mbit

    Taka bezliotosna matematyka ... odniesienie do TV czy audio gdzie jest mocne założenie jest mało adekwatne (multiplex TC redukuje pewnie ze 20x - ale skutki widąc jak się zatrzyma np na zakłoceniach. Tam jest świadoma ogromna pixeloza dobrana tak by oka nie drazniła w normalnych warunkach)

    Naukowcy .... kiedyś liczyłem korelacje, statystyki do pracy tzw naukowej. Korelacja wyszła bliska zeru (brak korelacji) a dokładnie to lekko ujemna (czyli przecząca tezie). Co nie przeszkodziło w całej pracy tezę potwierdzać ARGUMENTUJĄC statystyką ... i tak była najlepsza w swoim kręgu bo profesjonalnie liczona na komputerach. ja tam mam niskie nadzieje co do grzebania w białym szumie, ale ....

    0
  • #10 09 Cze 2016 21:42
    Wolny2
    Poziom 3  

    JacekCz napisał:

    Kompresja mówisz ... podstawowy podział to na stratną i bezstratną.
    Stratna polega na pewnych założeniach czego od sygnału oczekujemy (obraz dla oka, głos ludzki dla kanału telefonicznego).
    jeśli nie masz żadnych założeń co sygnału, chcecie w jakimś clustrze znaleźć perłe z stogu szumu białego, stratna to wyklucza. Bezstratna kosztuje procesor, oj kosztuje ...

    Tak ale nie największym problemem jest to, że kosztuje procesor, a to, że kompresując bezstratnie nie można tego robić w nieskończoność :| Czasem wychodzi to ogólnie mało opłacalnie.


    JacekCz napisał:

    Cytowane przez Ciebie instalacje zbiorcze - nie wierzę, aby było inaczej - muszą transmitować hurtowo informację przetworzoną. Proponowane przez Ciebie pasmo szer 25Mhz, jeśli sygnałem jest biały szum, przelicza się na 50 Mega słów, przy czym słowem oszczędnie jest bajt (słaba kwantyzacja) do 12,14 bitów (nie wiem jakie A/C dziś są na topie). Ja liczę 50 * M * 8 = 400 Mbit

    Najprawdopodobniej tak jest. Z tego co wyczytałem instalacje wykorzystują właśnie FPGA. Jakie tam jednak cuda realizują to nie wiem.

    Gdzieś miałem dokument - jak wygrzebię to zalinkuję.

    -- Edit:

    Wygrzebałem dokument: Link.
    Niestety trochę stron ma, jednak super konkretów chyba nie ma.
    Wyczytałem w nim, że FPGA stosowane jest do detekcji pików pulsarów. (Można wyszukać w dokumencie wyraz FPGA).

    Mam także kontakt mailowy z Badaczem z jednej ze stacji radioastronomicznych.

    Bardzo miły człowiek.
    Napisałem do Niego (kilka dni temu) zapytanie jak to jest z efektywnością anteny i czy nie zaszkodzi dla całego rozproszonego systemu gdy dołączymy do niego antenę na którą będą szły jakieś zakłócenia.

    Dostałem odpowiedź, że zakłócenia występują w czasie lub w częstotliwości i najnormalniej w świecie się je wycina. Problem w tym aby po wycięciu cokolwiek w sygnale zostało. Dodał, że zbytnio się o to nie martwił i amatorzy mogą znaleźć wiele dobrych miejsc dla takich anten - nie to jest akurat problem - wspomniał mi o kilku potencjalnych problemach, ale dotyczą one innych kwestii.

    Nie rozumiem jednak jednego: Jak można oddzielić sygnał z kosmosu (który jest także de facto szumem) od innego szumu?

    Już o to się tego Badacza nie spytałem. Trochę głupio, ponieważ ta kwestia musi być rozwiązana już od dość dawna - być może trywialna. Nie chcę wyjść na tak wielkiego laika :cry:

    0
  • #11 10 Cze 2016 10:30
    2N3866
    Poziom 29  

    Wolny2 napisał:
    Wygrzebałem dokument: Link.
    Niestety trochę stron ma, jednak super konkretów chyba nie ma.
    Wyczytałem w nim, że FPGA stosowane jest do detekcji pików pulsarów. (Można wyszukać w dokumencie wyraz FPGA).

    Mam także kontakt mailowy z Badaczem z jednej ze stacji radioastronomicznych.

    Bardzo miły człowiek.
    Napisałem do Niego (kilka dni temu) zapytanie jak to jest z efektywnością anteny i czy nie zaszkodzi dla całego rozproszonego systemu gdy dołączymy do niego antenę na którą będą szły jakieś zakłócenia.

    Dostałem odpowiedź, że zakłócenia występują w czasie lub w częstotliwości i najnormalniej w świecie się je wycina. Problem w tym, aby po wycięciu cokolwiek w sygnale zostało. Dodał, że zbytnio się o to nie martwił i amatorzy mogą znaleźć wiele dobrych miejsc dla takich anten - nie to jest akurat problem - wspomniał mi o kilku potencjalnych problemach, ale dotyczą one innych kwestii.

    Nie rozumiem jednak jednego: Jak można oddzielić sygnał z kosmosu (który jest także de facto szumem) od innego szumu?

    Już o to się tego Badacza nie spytałem. Trochę głupio, ponieważ ta kwestia musi być rozwiązana już od dość dawna - być może trywialna. Nie chcę wyjść na tak wielkiego laika :cry:


    Zaczynam się obawiać, że problem, który próbujesz rozwiązać, może cię przerosnąć, albo powinieneś zmienić podejście. Musisz się też liczyć z tym, że rozwiązanie będzie ewoluować, przechodzić jakieś fazy przejściowe itd. Czy zwróciłeś uwagę, że lista uczestników załączonego przez ciebie artykułu zawiera 201 nazwisk (i prawdopodobne, że za niektórymi nazwiskami mogą stać jeszcze inne osoby)? Czy dobrze rozumiem, że jesteś sam na placu boju i szukasz na Elektrodzie wsparcia merytorycznego, ale rozwiązanie masz przygotować sam? Zarysowałeś kolejną kwestię samą w sobie mającą charakter "tematu-rzeki" (precyzyjne oznacznikowanie danych z rozproszonych geograficznie źródeł stemplami czasowymi). Przecież problemem, o którym rozmawiamy, powinien się zajmować interdyscyplinarny zespół, w którego skład powinni wchodzić ludzie znający się na:
    - astronomii/radioastronomii,
    - spektroskopii kosmicznej,
    - antenach i propagacji,
    - pomiarach środowiska radiowego (kwestia zakłóceń tła i wyboru optymalnych lokalizacji anten),
    - torach odbiorczych i SDR,
    - algorytmach cyfrowego przetwarzania sygnału,
    - projektowaniu, optymalizacji i implementacji logiki programowalnej,
    - algorytmach kompresji danych,
    - sieciach i protokołach transmisji danych,
    - inżynierii oprogramowania oraz analizie i optymalizacji algorytmów (nie wystarczy tylko "zakodować"),
    - bazach danych (tak ogromne ilości danych nie wystarczy tylko optymalnie przetworzyć, trzeba je jeszcze optymalnie przechowywać i udostępniać procesom przetwarzania),
    - fizyce czasu (Albert Einstein "zjadł zęby" na problemie jednoczesności zdarzeń - niezbędne teoria, metodyka i "technologie" pomiaru czasu),
    - ??? (co jeszcze wyskoczy?).
    Na razie nad twoim wątkiem na Elektrodzie pochyliło się dwóch ludzi, którym prędzej czy później wiedza się skończy (jak długo można "kreatywnie" kojarzyć posiadane informacje ogólniejsze, w końcu trzeba eksperta, który ma ogromną wiedzę w bardzo wąskim obszarze, asymptotycznie wiedzącego wszystko o niczym ;)).

    Myślę, że jesteś skazany na maksymalne możliwe wykorzystanie gotowych klocków i ich integrację, a nie robienie wszystkiego od zera. Do tego chyba trzeba "zmazać tablicę" (bo jesteś jakoś ukierunkowany) i od nowa zastanowić się nad podejściem do architektury przetwarzania:
    - może dobry analogowy odbiornik - a nie prymitywny reakcyjny jak w pierwszym cytowanym artykule - z wolnozmiennym przebiegiem wyjściowym łatwym do przechwycenia i multipleksacji kartą audio w PC i przesyłu - ale z automatyzacją i możliwością zdalnego scentralizowanego przestrajania;
    - może odbiornik z dobrym przedwzmacniaczem oparty na adapterze TV USB, ale całość przetwarzania (w tym eliminacji zakłóceń) lokalnie i tylko wolnozmienny strumień danych wysyłany przez sieć;
    - może zdalnie sterowany przełącznik anten lub kilka anten z indywidualnymi odbiornikami w danej lokalizacji itd.)
    - ...
    Chodzi tu o opanowanie problemu ilości danych i możliwości ich przetworzenia oraz przesyłu - co zasygnalizował również kolega JacekCz.

    Dla mnie jednym z kluczowych jest pytanie (a nie znam na nie odpowiedzi, bo radioastronomia to dla mnie dziedzina nowa): jaki jest - wystarczający z punktu widzenia przydatności danych do analizy, możliwości wyeliminowania zakłóceń bez utraty informacji użytecznej itd. - poziom "surowości" danych. Przesyłanie próbek z bezpośredniego "czytania" sygnału z anteny z częstotliwością próbkowania rzędu dziesiątek czy setek MHz (nawet z kompresją) to szaleństwo. Mówi się dziś o stacjach bazowych telefonii komórkowej działających w architekturze SDR z centralną logiką przetwarzania danych i rozproszonymi analogowymi radiowymi "front-endami" - ale w tym wypadku światłowód i transmisja typu 1/10 gigabit Ethernet to absolutna i oczywista podstawa. Ty tego nie masz.

    Co do twoich pytań dot. eliminacji zakłóceń i "wydłubania" informacji użytecznej:
    - w tym pomagają anteny kierunkowe skierowane w kosmos oraz różne polaryzacje anten (patrz: np. Dąbrowski);
    - pomaga interferometria jako taka (szukasz "części wspólnej" - koherencja - z rozmieszczonych przestrzennie anten, a to, co się nie zgadza, to potencjalnie zakłócenia);
    - zakłócenia ziemskie/"antropogeniczne" mają często charakter deterministyczny (rozpoznawalne wzory zakłóceń od pewnych typów źródeł, zwłaszcza jeśli to źródła sygnału zmodulowanego - te wzory zakłóceń w widmie lub czasie - jak ci napisał twój korespondent - do wypatrzenia okiem lub algorytmem);
    - sygnały z kosmosu nie mają charakteru szumu białego, tylko są "zabarwione" w sposób, o którym uczy nas spektroskopia (patrz: np. wstęp u Dąbrowskiego o źródłach promieniowania), więc nawet jeżeli mamy jakieś tło szumowe z punktowymi zaburzeniami, to kształt widma w interesującym nas zakresie, gdzie spodziewamy się jakiejś aktywności, można matematycznie skorelować (patrz: definicja funkcji korelacji wzajemnej) z wzorcem i powyżej pewnego progu uznać, że wykryliśmy zgodność; Dąbrowski podaje również istotne dla radioastronomii zakresy częstotliwości (czasem z uwagą o źródle pochodzenia aktywności w danym zakresie, np. "widmo deuteru", "jony OH"), które możesz również znaleźć w Krajowej Tablicy Przeznaczeń Częstotliwości.

    http://wyborcza.pl/1,75400,17709188,187_5___t...czba_jest_zakodowana_w_sygnale_radiowym_.html

    0
  • #12 11 Cze 2016 11:10
    JacekCz
    Poziom 36  

    Grzebiąc za inną wiedzą przypomniałem sobie wpadkę projektu naukowego za zupełnie nie-amatorskie pieniądze. A że wiąże się z pomiarem czasu, pomyślałem ze przypomnę.

    https://en.wikipedia.org/wiki/Faster-than-light_neutrino_anomaly

    Więc nawet za ciężkie miliony EUR tez można spieprzyć.

    O czasie w elektronice / informatyce / nauce można mówić długo. Czy zawsze jest konieczny czas bezwzględny, astronomiczny/naukowy czy "cywilizacyjny, tj z datami wyrażonymi w jakimś kraju, kulturze, cz letnim czy zimowym) czy wystarczy "delta", ewentualnie od wspólnego źródła (cięzko będzie przeskoczyć dokładność czasu z GPS) itd ...

    Przyłączenie się do pewnego rodzaju zbiorowych badań, na swój koszt, swoim wysiłkiem intelektualnym, bez grama wsparcia z drugiej strony... kiepsko widzę.

    EDIT: dane wytworzone przez jakiegoś samotnego strzelca nie pasujące do centralnego projektu, jak będą korelowane, w ogóle nie mają wartości jako dane. Chcesz pobawić się z radioastronomią "detalicznie"? OK, ale to zupełnie inny wątek.

    Choć wątek czytam i próbuję nadążać intelektualnie.

    0
  • #13 13 Cze 2016 16:49
    Wolny2
    Poziom 3  

    2N3866 napisał:
    - może dobry analogowy odbiornik - a nie prymitywny reakcyjny jak w pierwszym cytowanym artykule - z wolnozmiennym przebiegiem wyjściowym łatwym do przechwycenia i multipleksacji kartą audio w PC i przesyłu - ale z automatyzacją i możliwością zdalnego scentralizowanego przestrajania;

    Mógłbyś coś więcej napisać na temat tego rozwiązania?

    Początkowo myślałem o zastosowaniu karty dźwiękowej.
    Myślę, że potencjalnie mogłoby to być jakieś rozwiązanie.

    0
  • #14 10 Wrz 2016 16:56
    Wolny2
    Poziom 3  

    Temat spadł ale już jego podbijam :D

    Wpadłem na pewny pomysł. Otóż antena zbiera sygnał z całkiem sporego zakresu 41-65 MHz. Pomyślałem jednak, że chyba mogę ograniczyć się do zdefiniowania znacznie mniejszego podpasma, które będę z niej ściągał i robić to za pomocą karty dźwiękowej (tak aby całości zredukować koszta).

    Lepsze karty dźwiękowe to próbkowanie 192 KHz i do tego mógłbym się ograniczyć. Musiałbym jednak posiadać jakiś dodatkowy układ, który na podstawie jakiegoś sygnału wejściowego z komputera (w sensie wejście do niego) dałby na wyjście (tj. wejście karty dźwiękowej) dane z odpowiedniego podpasma np. 192 KHz (np. 41,000 MHz - 41,192 MHz). Umieszczenie tych 192 KHz miałoby być regulowane - np. 41,000 MHz - 41,192 MHz lub też 61,000 MHz - 61,192 MHz lub inne w przedziale 41-65 MHz.

    Takie rozwiązanie zawęża możliwość zastosowania systemu ale myślę, że może to być złoty środek.

    Są na rynku jakieś gotowe układy dające mi taką możliwość? Czy trzeba wszystko samemu projektować? Być może już ktoś w wątku wcześniej o czymś takim wspomniał ale mi umknęło :|


    -- EDIT:
    PS. Właśnie przeszytałem o DVB-T i może to będzie właśnie to?

    0
  Szukaj w 5mln produktów