開箱文: 由國產高精度SDR手指說到 TCXO

 

g_sdr_cover

本文的主角,是上面的 Green 手指,下面的 White 手指則作為效果對比

 

前言

本文前半部談論一下最近購入的國產高精度 SDR 手指。後半則獻醜講解一下 TCXO 的重要性。我們 ham 友,就是和頻率打交道,精準的頻率沒人嫌棄。

論開箱文,最多的就是 SDR 手指了。每次我也避免重覆。而這次也是的高精度 0.5ppm,但也有其獨特性:

約兩年前購入的 0.5ppm SDR,雖線路改進了,但致命的是需外置電源,大大焗限了 outdoor 的運用。

而從外國購入,成本較貴和需運費,土炮的成本平一截,算回港幣約一百元左右。

一般的 RTL-SDR 手指,天線接口皆不是 ham 界通用的。需外加一大堆轉接頭才可接上我們的天線,而這個則是 SMA,簡單便捷。

PCB  設計,這款高精度手指是採用了高頻線路的設計準則。舊的 1 ppm 手指則是高清手指的標準報線,預你上到高清台頻率而已。

 

sdr_inside

金屬外殼,有利散熱。起碼心理上係咁樣。

 
由於舊的 0.5ppm 的線路不同,因此變為盒裝,兩者不應比較。所以以下比較用回同門的 1 ppm White 手指作對比。

我的 1 ppm 是典型的高清手指線路,重要指標是對我們沒用的紅外接收器和 LED 了。

這款則全 SMD 製作,有點意外的是 tuner IC 不是 R820T2 了,是一款標為 AT628IC

at628

 

這款 IC 很神秘,網上沒有資料可考。只能從俄羅斯的網站的留言知道廠商名字為 Auctus,國內寶峰對講機內有用其IC

資料就是這麼多,且看實戰表現如何。

SDR#SDR Console 內,認不了這隻手指,SDR# 需再運行一次 zadig.exe,安裝 driver

 

sdr_c_usb

SDR Console 中,searchSDR 手指後可看到這款手指的 ID 資料。

 

 

實戰

這是 144.640 接收 aprs 訊號圖。同一位置,同一 source (自家 ftm-350 發射),以圖論圖,green 較優。

 

green_144640

Green 手指底燥聲約 -60dbm,較 White 手指的 -40dbm 為底。這應是 PCB 設計的功勞。

IC 不同,在 144MHz 等一柱擎天的諧波也沒有了。

 

white_144

White 手指雜紋較多,也附送 144MHznoise

 

green_noise

 

Green 手指也不是完美的,大家留意 waterfall 圖有一些周期性的暗紋。可能是源自電腦的電源。但接收應沒影響。

 

TCXO,crystal 和其規格閱讀

TCXO 為溫度補償晶體震盪器。和一般五蚊一粒的 crystal 不同,內附了起震線路,需外加電源才 work

而註明是溫度補償的震盪器,即在規格溫度範圍內,其準繩度不應超過誤差率。

誤差率以 PPM 為單位。ppmpart per million,百萬份之幾。1 ppm 即百萬份之一,其他如此類推。

那為什麼晶體震盪要考慮溫度。這些傳統用石英做的震盪器很受外界溫度影響,一熱會導致頻率漂移。

一般零件舖五蚊一粒的 crystal,或普通裝的晶體震盪器,沒有 data sheet 可參考。一般誤差率是 20-50,甚至是 50-100 ppm 的貨色。

這些多用於一般數字線路上,這種誤差多不致命。

但用在我們的收發機上,晶體震盪器往往就是接收和發射頻率的參考。數碼年代,一些數碼訊號如 DMRTETRA 的解碼率也和頻率的準繩度掛鉤。

而檯機的補品,其一常用的就是換上原廠的 TCXO / OCXO 了。

ocxo

這是 Yaesu 檯機宣傳說明書。除 TCXO 外,更有 OCXO。簡單來說,是一個絕緣,和內置恆溫裝置的晶體震盪器。精準度達 0.05 ppm

坊間或一些跳樓貨的零件,沒有 data sheetcrystal 或 晶體震盪器,要辦識好東西,我們只能從 marking 入手。

 

tcxo

YouTube 截圖

見上圖,頻率標明是 25.000000 MHz 就是比一般只標 25.000MHz 為準。 25.000MHz 的只是承諾點後三個位是零的,後數則貴客自理。

當然,這也是一分錢一分貨的分別。以我用在 mmdvm_hsTCXO 為例。用的是 recommendtcxo,零售十多元一枚。換來的是穩定,之後的 trouble shoot 不需為此疑神疑神鬼去煩惱。

有關 tcxocrystal 的規格暫吹到這裡。其他有機會再談。

 

1090MHz ADS-B 訊號接收

GHz 的訊號接收,就是對這些廉價 sdr 的考驗。

ham radio 來說,1-1.8GHz 的範圍內,我們不能用 1.2 GHz qso ,那剩下可測試的就是 1090MHz 接收 ads-b,和 1.5GHzGPS 接收 GPS 訊號了。

手到拿來的當然是1090 ADS-B

green 手指 (0.5ppm)white 手指 (1ppm) 手指對比,兩者用相同的 sma 天線。

white_ads1

 

white_ads2

先試 white 手指 

 

green_ads1

green_ads2

後試 green 手指

以圖論圖,green 手指在接收飛機數量上稍勝。但這也和當時天空上飛機的位置,數量有關。所有我的評價是 0.5ppm -1ppm 較果是相若的。

 

後記

這手指是真金百銀自購回來,標價人仔 75。本想將條 TB link post 出來。但到完文再上網確認一下,標價變為人仔 85 了。前後不過數星期。

ham 的東西果然逃不過海鮮價的宿命。那我也放棄 POST 出來了。有興趣自行上 TB,找 rtl-sdr ,搵一家價格,運費合理吧。

比起一般的 RTL-SDR 約人仔 46 元 ,這個價錢換來的是 0.5PPM 和金屬外殼。這也算是一個 fair deal

對我來說,這手指夠 slim,接上電話後一屈就可藏到機背。夠方便和低調,對其他訊號接收,由汽車防盜以至一些室內 pager 系統訊號的接收測試,也是一個好幫手。

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記一次完整的天文台探空儀 RS41 旅程

 

rs41_cover

 

前言

近排得悉有一免費探空儀的軟件 RS41 Tracker,型號正是天文台所用的同款。免費當然要實戰測試。我也十分希望記錄一次完整的探空旅程。於是策劃一次 operation,一次過滿足兩個願望。

 

Why RS41 Tracker

  • 免費
  • 仍處於開發活躍期
  • 版面較 user friendly。一般人不難理解其操控。
  • 可透過 SDR#plugin,控制 SDR# 自動開啟接收程序
  • 支援多個頻點掃描
  • 作者 IW1GIS 很用心編寫了十多頁的 user manual,講解各功能
  • export 整個過程接收到的 raw data,之後可 load 回該次資料重溫整個過程。

official site:

http://escursioni.altervista.org/Radiosonde/

 

準備細節

notebook 電池壽命只一小時多一點。遂淘了一枚自稱續航力有四小時的,實戰只得兩個半 hour

反覆參考地圖和過往探空儀路徑,選址在探空儀京士柏站附近的何文田配水庫的公園作為接收點。

 

實戰關建設定

RS41 Trackermanual 設好備用。

一如舊文提到的方法一樣,是先打開 SDR # 接收 nFM 403MHz。並透過 Virtual Audo cable 將接收到的 GFSK 音頻送到探空儀軟件解碼。

RS41 Tracker 可遙控 SDR#,開啟,並調到相關頻率。但這種一氣呵成的做法,較適合 SDR# 的設定已調好如增益,並單一用來接收到探空儀。

我的 SDR 實驗主要用 SDR#,設定經常改動,所以還是手動算了。

仍舊是約晚上 7:20 左右, SDR# 就收到很強的訊號。

rs41_strong

 

然而RS41 Tracker 卻沒甚反應。經驗所知,不外解碼不了,就是輸出的 sound level 不足或過高令波形失真。

如是第一點,sampling rate 己是最高的那就可收工了。

第二點,凸顯這個免費軟件的不足了。輸入的 sound level 沒有任何顯示接收情況,如舊文介過的 SondeMonitor 會顯示心電圖般,讓用家去 adjust level

由於可影響 sound level 的方法也很多,如 windowsvolumeSDR#volumeSDR agc 設定等等。左 tune 右試也不沒反應。

最後還是用已裝好 spare 備用的 SondeMonitor ,靠其心電圖去評估調整各參數。

最後的設定是 SDR#tuner agcRTL agc 均需開著。

 3

 

但那時已約 7:40pm 了。這時也有一個新發現,探空儀是向北漂,到達了青衣。這推翻了過往多次實驗的路徑,均是向東漂的結論。

rs41_tracker1

 

接收成功的第一步是可顯示位置和大氣壓力,但同時發現 PTU 中的溫度,濕度沒有資料。(留意 ozone sensorRS41 option 配件,天文台的 RS41 應沒裝上。)

這個在測試上一代探空儀的實驗,以日本的軟件接收時見識過。

簡單來說,收到的音頻訊號會轉化為一大堆數字,填在一個表中,這個表就是左下的 Sub Frames 了。表內資料有誤,表示一些數據丟失。

幸好,再等一下,估計是高度,坐向等遷就,沒有誤碼,PTU 資料可順利顯示出來。( DEW point 是憑 PTU 值計出來的。)

4 good setting

 

一切進入直路,除非電腦無電,或探空儀飛出接收範圍,否則應可紀錄這次探空儀的旅程。

這時侯,可試一下軟件的其他功能

首先,軟件的視窗是 fix size 的,不能縮放大小。這也導致中間地圖框略細。

地圖可以四種形式顯示,街道,衛星,hybird,地形。遺憾沒有 night mode 。所以後期我用衛星圖當 night mode 用。

RS41_12

 

Google Map 顯示有點流,只能將是次的位置在 browsercall google map 顯示,不能以軌跡形式顯示。

6 google map

 

ghost tracek,需上作者網站下載。只有其地區資料。起初百思不得其解為什麼能預測探空儀的路徑。實戰後想通了應是昨日或近期的路徑資料而已。

隨著時間流逝,探空儀在下降一斷時間後,會回報熄機時間並在左欄 Burst Killer 顯示。

rs41_bk

 

最後,在倒數約三分鐘,高度約 1000m,位置在機場對出海域失聯。SDR# 確認沒有訊號告終。

rs41_15

Time to say goodbye

 

離開 RS41 tracker 前記得先 save 是次 Raw Data。之後可在 Google Earth 匯入。

rs_41_c_gm

這次旅程在 Google Earth,開頭一段因調較需時沒有了。不過起點在京士柏,以想像搭夠。

 

A journey of Hong Kong observatory Radiosonde RS41 in 23-July -2018 evening

以19秒回顧一下這次旅程

 

總結

免費的 RS41 Tracker 功能雖有限制,如視窗 size 不能縮放,接收到的 PTU 數據也不能獨立 save。除非細閱 RS41的數據規格表,並從己 saveRaw Data 中抽取 PTU 數字,這不利一般同學,業餘氣象研究朋友獲取這些數據。

不過,免費係大曬既,再者,仍處於開發活躍期。我由ver1.5 試到 1.6,不過一星期的事。可以改進到更好是樂觀的。

這次實驗,也打破我一向以為探空儀就是向東漂的結論。如總飛向一邊,其實 outdoor 實測真係興趣不大。

新知識係之前一廂情願以為氦氣球爆破後,就會急速下墮。

但這次實驗結果卻是下降(紅箭咀向下)為時也近半小時,在大嶼山上空 L Turn 到機場外海一段路程也不短。

rs_41_floawing

 

天文台探空儀每晚固定時間升空,是接收測試,覆蓋方位,範圍的好對象。

SDR 手指配免費 RS41 tracker 接收探空儀資料,無需牌照,成本只幾十元。對比現在坊間五花八門所謂的青少年 STEM 課程。我只能說:

前者是 explorer,探索未知領域和知識;後者是一盤生意,參予是消費。兩者是不同的。

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