В этом посте мы рассмотрим антенну FlightAware ADS-B и их фильтр полосы пропускания на 1090 МГц. ADS-B антенна FlightAware, как утверждается, имеет усиление 5.5 dBi, прочную влагозащищённую радиоболочку и N-разъём женский. Она стоит $44,95 USD на Amazon для пользователей в США и $54,95 USD на eBay для международных пользователей (доставка). Они пишут, что продают эту антенну по себестоимости, чтобы улучшить охват FlightAware.
Фильтр FlightAware ADS-B — фильтр полосы пропускания с диапазоном пропускания 980 МГц – 1150 МГц, потери вставки примерно 1.5 dB и подавление нежелаемых частот более чем на 40 dB. Он стоит $19,95 USD на Amazon для пользователей в США и $24,99 USD на eBay для международных пользователей (доставка). Обычно значительно дешевле, чем другие фильтры ADS-B на рынке.
FlightAware.com — компания, которая специализируется на агрегации данных ADS-B от вкладчиков по всему миру. Люди могут вносить вклад, используя официальное оборудование FlightAware или простой SDR, например RTL-SDR донгл. Они отображают данные на своём сайте, чтобы помочь отслеживать прибытие рейсов. Похожая компания — flightradar24.com.
Если вы хотите начать прием ADS-B с помощью RTL-SDR, то у нас есть руководство здесь.
Антенна FlightAware ADS-B
Антенна FlightAware имеет длину около 64 см и диаметр около 2 см. Использует N-разъём женский и поставляется вместе с крепёжными кронштейнами и U-болтами. Она окрашена в оливково-зелёный цвет.
На фотографии ниже мы сравниваем размеры антенны с эталонной монопольной антенной, RTL-SDR донглом и фильтром FlightAware ADS-B. Антенна, по-видимому, очень надёжно собрана и имеет качественную отделку. Антенна защищена силиконовым герметиком вокруг швов торцевых крышек.
Антенна FlightAware ADS-B является коллинеарной антенной. Коллинеарные антенны всенаправленные (принимают сигнал одинаково из любого направления) и имеют более высокий коэффициент усиления по сравнению с большинством других всенаправленных антенн, но их диаграмма направленности более плоская и направлена в сторону горизонта. Это хорошо для приема самолётов, находящихся далеко, так как они будут на меньших высотах, но самолёты на более высокой высоте по отношению к вашей антенне могут принимааться хуже. Хотя, вероятно, любой самолёт на большой высоте по отношению к вашей позиции всё равно будет ближе к вам, и поэтому сигнал будет сильнее, что делает снижение усиления на больших высотах менее значительным.
4-элементная коллинеарная антенна обычно имеет положительный коэффициент усиления в диапазоне от 0 до 20 градусов высоты, тогда как простая дипольная или заземляющая плоскость может иметь положительный коэффициент усиления от 0 до 40 градусов высоты. Типичный коммерческий самолёт летит на высоте около 10 км. На расстоянии 100 км этот самолёт будет на высоте 5.7 градусов, а на 10 км — 45 градусов. Мелкие самолёты летают примерно на 3 км максимум, и на 100 км высота составит 1.7 градусов, а на 10 км 16.7 градусов, поэтому коллинеар покрывает большинство случаев.
Читатель сообщил нам, что внутренности антенны FlightAware ранее были опубликованы в старой ветке на их форумах. По изображению кажется, что антенна может быть sleeved dipole + whip + impedance matching конструкцией, или чем-то похожим. Эта конструкция во многом относится к коллинеарной за счёт дополнительного “штыря”, который также даёт более плоскую диаграмму направленности с большей отдачей в сторону горизонта. Эти антенны всенаправленные (принимают сигнал одинаково из любого направления) и имеют более высокий коэффициент усиления по сравнению с большинством других всенаправленных антенн, но их диаграмма направленности более плоская и направлена в сторону горизонта. Это хорошо для приема самолётов, находящихся далеко, так как они будут на более низких высотах, но самолёты на более высокой высоте по отношению к вашей позиции всё равно будут ближе к вам, и поэтому сигнал будет сильнее, что делает снижение усиления на больших высотах менее значительным.
Если вы живёте в долине, или у вас много препятствий, таких как деревья или здания, блокирующих обзор горизонта, то конструкция с более высоким коэффициентом усиления может работать хуже, чем диполь/четвертьволновая заземляющая плоскость/сложенная монопольная антенна. В такой ситуации вы в основном будете принимать ADS-B сигналы только с более высоких высот, поэтому антенна с менее плоским рисунком направленности лучше подойдёт. См. в конце этой статьи примеры диаграмм направленности.
Полевые испытания
В этом обзоре мы тестируем FlightAware ADS-B антенну против опорной антенны — сложенной монопольной антенны Adam 9A4QV. Ранее мы обзорировали антенну Адама здесь опубликован наш обзор антенны Адама, и считаем её хорошей недорогой (~22 USD), компактной и ESD безопасной антенной. Сложенная монопольная антенна теоретически имеет усиление к горизонту 3 dBi, тогда как FlightAware антенна имеет теоретическое усиление 5.5 dBi по горизонту. Сложенная монопольная должна по характеристикам быть похожей на антенну типа четвертьволновой заземляющей плоскости.
Тест заключался в том, чтобы располагать обе антенны рядом друг с другом с двумя разными RTL-SDR донглами. Антенны были установлены на окне второго этажа, выходившем на оживлённый авиационный коридор и аэропорт. Результаты записывались с помощью modesdeco2 в течение нескольких часов. Каждая антенна была подключена напрямую к RTL-SDR с минимальным количеством коаксиального кабеля.
Из результатов видно, что FlightAware значительно лучше Monopole.
Максимальная дальность, достигнутая антенной FlightAware, составила 232 нм (430 км, 257 миль), тогда как сложенная монопольная достигла 190 нм (351 км, 218 миль). Антенна FlightAware также приняла примерно на 40% больше сообщений о положении. Максимальная физическая дальность сигналов ADS-B составляет примерно 400-600 км, поэтому достигнутый диапазон довольно хорош.
Заметьте, что на графиках Contacts/Distance FA антенна имела огромный пик на расстоянии 7 нм, в то время как сложенная монопольная имела провал. 7 нм — расстояние до ближайшего международного аэропорта. Поэтому антенна FA смогла принимать ADS-B сообщения от самолётов на земле (0 градусов высоты), тогда как сложенная монопольная не смогла принимать ADS-B сигналы от таких низких самолётов, из-за меньшего усиления на горизонте. Это подтверждает теорию о том, что антенна FA лучше принимает сигналы на горизонте.
SWR Измерения
Здесь мы использовали векторный анализатор цепей (VNA) для измерения SWR каждой антенны. Чем ниже SWR, тем лучше согласование антенны с приёмником, и тем меньше принимаемого сигнала будет отражаться и теряться.
В тесте SWR обе антенны имели отличное SWR около 1090 МГц, обе антенны Адама и FlightAware имели примерно 1.15. У антенны FlightAware, однако, SWR довольно плохой ~10 на 978 МГц, поэтому она может быть не очень хороша для приёма UAT на 978 МГц. У антенны Адама SWR гораздо лучше — 2.0 на 978 МГц.
Фильтр FlightAware ADS-B
Фильтр FlightAware также очень надёжно изготовлен: длина 8 см, диаметр корпуса около 1.9 см. Твёрдый металлический корпус добавляет фильтру удивительный вес. Металлический корпус служит RF-экраном, и в корпусе имеется один SMA женский и один SMA мужской разъём. Фильтр можно подключать любым образом.
Фильтр поможет только в случае помех от близкорасположенных сигналов на 1090 МГц в вашем регионе. Если помех нет, фильтр может фактически ухудшить приём из-за потерь вставки. Однако если помехи есть, фильтр значительно улучшит приём.
Характеристики фильтра
Здесь мы измеряли характеристики фильтра с помощью векторного анализатора цепей (VNA) и сравнили его с фильтром от 9A4QV. Фильтр FlightAware имеет гораздо более резкий отсечку, существенно подавляя частоты ниже 980 МГц. Фильтр 9A4QV, наоборот, имеет более плавный отсечку. Потери вставки на 1090 МГц для обоих фильтров были очень близки и составили около 1–1.5 дБ.
Тест фильтра
Здесь мы тестировали фильтр в районе с мощной передачей DVB-T около 500 МГц. Эти мощные передачи вызывали перегрузку в RTL-SDR, приводя к очень плохой работе на 1090 МГц. Аналогичные проблемы возникали и при использовании LNA.
Из скриншотов видно, что сигналы ADS-B на 1090 МГц не видны, потому что диапазон полностью перекрывается перегрузкой от сигнала DVB-T без фильтра. Мы могли бы снизить усиление до более низкого значения, чтобы избежать перегрузки, но тогда сигналы ADS-B становятся очень слабые. После добавления фильтра сигналы ADS-B теперь ясно видны на водопаде. Для теста с LNA фильтр был подключен перед LNA.
Фильтр значительно улучшил приём в этом месте при сильном передатчике, но в другом месте без сильных помех приём слегка ухудшался. Чтобы понять, нужен ли вам фильтр, предлагаем настроить антенну и посмотреть сигналы ADS-B в SDR# при максимальном усилении. Если вы не можете увидеть сигналы ADS-B, когда усиление максимально, но можете видеть их при значительном снижении усиления, значит вам может понадобиться фильтр.
Заключение
Похоже, что FlightAware проделали очень хорошую работу над этой антенной ADS-B и фильтром. Цена обоих продуктов безусловно ниже, чем у других аналогичных предложений, таких как фильтры Minicircuits. Если вы используете только штатную антенну или плохо собранную самодельную антенну и хотите улучшить приём ADS-B, эти высококачественные, но недорогие продукты настоятельно рекомендуются, но если у вас ограниченный бюджет, можно собрать коллинеарную антенну самостоятельно из коаксиального кабеля, хотя будьте внимательны: собрать такую конструкцию без анализатора антенн сложно.
По сравнению со сложенной монопольной антенной, антенна FlightAware заметно лучше в нашем месте. Хотя стоит отметить, что монопол может иметь лучшую работу в долине или при наличии нескольких деревьев/зданий, блокирующих горизонт. Монопольная конструкция также имеет некоторые уникальные особенности, такие как DC-заземлённая защита от статического заряда.
Фильтр FlightAware — тоже очень хороший продукт, с резким порогом полосы пропускания, надёжным металлическим экранирующим корпусом и низкой стоимостью. Он поможет приёму ADS-B в зонах с сильными помехами, но не обязательно использовать, если помех нет.
Обе эти продукции отлично сочетаются с нашими SMA-совместимыми RTL-SDR донглами, доступными в нашем магазине.
Примечание: Мы приобрели все предметы, упомянутые в этом обзоре за счёт собственных средств.
Дополнительно
Ниже приведены примеры симулированных диаграмм направленности для диполя, 4, 6 и 8 элементной коллинеарной антенны. По графикам видно, что самолёт на высоте примерно 45 градусов будет иметь усиление -15 dBi на 4-элементной коллинеарной и -1 dBi на диполе. Однако для самолёта на высоте 2 градусов диполь имеет усиление 2 dBi против 5 dBi на 4-элементной коллинеарной. Симуляции выполнены в 4nec2.
Источник:
