FUNcube Dongle Parameter
Die Versuche den FCD für radioadtronomische Zwecke einzusetzen haben dazu geführt, dass der smarte Empfänger auf seine Leistungsfähigkeit hin überprüft werden musste.
Für tragfähige Auswertungen an den gemessenen Radiosignalen ist sicherzustellen, dass der Empfänger in einem Bereich mit linearer Verstärkung betrieben wird. Diesbezüglich wurde der FCD für die Empfangsfrequenz 1010 MHz untersucht. Der Messaufbau besteht aus einem HP-8922 GSM Testset als einstellbare RF-Siganlquelle, dem FCD-Pro und einem Notebook mit W7 Betriebssystem und SpektraVue als Auswertesoftware. FCD und Siganlquelle sind über ein kurzes Stück Koaxialkabel mit bekannter Dämpfung verbunden. Der Vorverstärker im FCD ist auf 0 dB Verstärkung eingestellt, der erste Bandpass ist auf größte Durchlassbreite eingestellt. SpektraVue hat dabei einen Darstellungebereich von -30 dBm bis +20 dBm. Die Messung ist in der folgenden Grafik dargestellt.
Auf dieser Grafik ist gut zu erkennen, dass der FCD im unteren wie im oberen Bereich nicht linear arbeitet. Das heißt, die Verstärkung pro zugeführtem dB Signalstärke nimmt entweder immer mehr zu oder ab. Für absolute Messungen muß deshalb ein Dynamik-Bereich gewählt werden in dem die Verstärkung linear ist.
Bei Messungen an breitbandigen Rauschsignalen ist, anders als bei einzelnen schmalbandigen Sendersignalen zu beachten, dass das Summensignal den Mischer nicht unerwartet in die Sättigung treibt.
Die Darstellung der Signalintensität bei kleinen Werten weicht in der Darstellungsvariante "Continuum" deutlich von der spektralen Darstellung ab. Verschiedene Ursachen führen zu diesem Verhalten. Zum einen wird für die Intensitätsdarstellung im Kontinuum ein Summensignal über die gesamte Empfangsbandbreite ausgewertet. Dadurch enthält diese Darstellung unweigerlich auch den Siganlantiel vom zentralen Peak der der Verarbeitung der I- und Q-Kanäle geschuldet ist. Weiterhin werden auch unerwünschte schmalbandige Aussendungen innerhalb des Empfangsbandes erfasst. Bei Messungen am "Continuum" sind diese Faktoren zu berücksichtigen.
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Frequenzstabilität FCD pro:
Um die Frequenzstabilität des FCD zu ermitteln wird dem Empfänger ein stabiles Signal bei 1,000 MHz für mehrere Stunden zugeführt. Das Signel wird einem kalibrierten HP GSM Messender entnommen. Der Test wird bei Zimmertemperatur ohne weitere Stabilisierungemaßnahmen am FCD durchgeführt. Nach gut 20 Stunden Aufzeichnung des vom FCD dedektierten Testsignals zeigt sich ein Temperaturgang von 400 Herz über die Dauer des Versuchs.
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Eigenschaften des FCD bei breitbandigen Belastungen:
Die meisten elektromagnetischen Phänomene, welche einen natürlichen Ursprung haben und in der Radioastronomie eine Rolle spielen verhalten sich nicht wie die Funkwellen von Radio- oder TV-Aussendungen. Radioastronomisch erfassbare Objekte machen sich in der Regel nur durch etwas mehr Rauschen gegenüber ihrer kosmischen Umgebung bemerkbar. Um nun erfolgreich derartige, sehr schwache Rauschsignaturen sicher detektieren zu können ist es erforderlich im Empfänger mit großen Verstärkungsfaktoren zu arbeiten. Das hat leider auch zur Folge, dass auch das Eigenrauschen des Empfangssystems kräftig mitverstärkt wird. Weil dieses Rauschen bei einem Empfänger dessen gesamte Bandbreite einnimmt liefert breitbandiges Rauschen viel mehr Leistung am Mischer ab als ein schmalbandiges Funksignal. Zuviel Leistung am Mischer treibt diesen jedoch sehr schnell in die Sättigung, was einem deutlichen Verlust an linearität sowie einen deutlichen Verlust an Nutzsignal zur Folge hat.
Um zu verstehen ab welchem Eingnangspegel der FCD in die Sättigung gerät wurde folgender Test durchgeführt. Mittels einer R&S Rauschquelle wurde ein breitbandiges Rauschsignal erzeugt. Diese wurde im Pegel um 50dB angehoben und dem FCD zugeführt. Unmittelbar vor dem FCD wurde eine schaltbare Eichleitung mit maximal 10dB Dämpfung eingefügt. Die Parameter am FCD sind im Bild unten zu sehen. Über die Eichleitung wurde die Dämpfung schrittweise um je ein dB reduziert. Im Bild zu sehen von links nach rechts.
Lineare Umwandlung in Bereich von -40dB bis -30dB
Ab etwa -27dB treten bereits zunehmend nichtlinearitäten auf
Ab -23dB befindet sich der Mischer in Sättigung.
Gemäß dieser Erkenntnisse sollte der FCD für die zuverlässige Detektierung schwacher Signaturen besser im Bereich zwischen -30dB und -40dB betrieben werden.