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Forum: HF, Funk und Felder Schalter ohne MC über Funk schalten


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Autor: Per (Gast)
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Hallo,

Ich arbeite zur Zeit an einem Projekt zum Messen der Ankunftszeiten, 
ähnlich wie beim Peilen, von Funksignalen und habe da ein Problem:

Ich habe einen Sender auf einer eher unbenutzten Frequenz (geplant) der 
sich 500 bis 2000 Meter von den Empfängern befinden wird. Der Sender 
wird so jede 1000 bis 100 Millisekunden einmal etwas senden. Ob ein 
Signal wie "123456789" oder einfach nur als Quelle einer Frequenz ist 
mir egal, mal schauen was besser passt. Das Signal sollte sofort, und 
damit meine ich am besten mit Lichtgeschwindigkeit, beim Eintreffen an 
den Empfängern ein Signal auslösen, das über Kable als simples 5V I/O an 
einen Rechner geht. Der Rechner (ein Raspy oder ähnliches) wird mit 
exakt gleich langen und sehr gut abgeschirmten und temperierten Kabeln 
mit den Empfängern verbunden und soll die Zeitpunkte messen.
Da Funk mit c ganz schön schnell ist und auch die Transistortechnik da 
Grenzen kennt, wäre es mir am liebsten, das Signal würde von der 
Empfangselektronik ohne MC oder CPU in ein I/O Signal (über Transistor, 
Relais, etc.) umgewandelt werden.

Daher die Frage(n):
Ist es möglich, ein Funksignal (un-/codiert) mit einer "simplen" 
Schaltung auf direktem Wege ohne Chip mit weniger als einer Picosekunde 
zu einem digitalen Signal zu konvertieren?
Was für Bauteile empfehlen sich?
Und wenn es unmöglich ist:
Welche Chips sind genügend schnell um das Signal so irre schnell 
umzuwandeln.

Im Voraus schon mal vielen Dank für jede (produktive) Antwort.
Den Sender ist egal den bekomm ich mit n paar Experten schon passend 
zurechtgebogen.

MfG, Per

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Per schrieb:
> Ich arbeite zur Zeit an einem Projekt zum Messen der Ankunftszeiten,
> ähnlich wie beim Peilen, von Funksignalen und habe da ein Problem:
Das Peilen von Funksignalen erfolgt konventionell über die Amplitude.

> Das Signal sollte sofort, und
> damit meine ich am besten mit Lichtgeschwindigkeit, beim Eintreffen an
> den Empfängern ein Signal auslösen,
Geschwindigkeit und Zeit sind unterschiedliche physikalische Größen!
> das über Kable als simples 5V I/O an
> einen Rechner geht. Der Rechner (ein Raspy oder ähnliches) wird mit
> exakt gleich langen und sehr gut abgeschirmten und temperierten Kabeln
> mit den Empfängern verbunden und soll die Zeitpunkte messen.
Aha. Kein normaler Rechner und schon gar nicht ein Raspi kann die 
erforderliche zeitliche Auflösung realisieren, wie du sie beschreibst!

> Da Funk mit c ganz schön schnell ist und auch die Transistortechnik da
> Grenzen kennt, wäre es mir am liebsten, das Signal würde von der
> Empfangselektronik ohne MC oder CPU in ein I/O Signal (über Transistor,
> Relais, etc.) umgewandelt werden.
> Daher die Frage(n):
> Ist es möglich, ein Funksignal (un-/codiert) mit einer "simplen"
> Schaltung auf direktem Wege ohne Chip mit weniger als einer Picosekunde
> zu einem digitalen Signal zu konvertieren?
Nein! Das scheint mir konzeptionell grober Unsinn zu sein.
Alleine die Laufzeiten von unvermeidlichen Verstärkern sind viel größer 
als ps. Da gibt es Probleme, die dir offesichtlich völlig unbekannt 
sind.

> Was für Bauteile empfehlen sich?
Die Frage stellt sich so nicht.

Wozu auch, wenn du offenbar gar nicht die Laufzeiten messen willst, 
sondern eher Laufzeitdifferenzen.
Dazu gibt es aber ganz andere Konzepte, als du hier anfragst.

> Und wenn es unmöglich ist:
> Welche Chips sind genügend schnell um das Signal so irre schnell
> umzuwandeln.
Ich denke, das brauchst du so nicht.
Was du brauchst, ist erstmal ein Konzept, das Hand und Fuß hat und 
technisch für dich umsetzbar ist.

> Im Voraus schon mal vielen Dank für jede (produktive) Antwort.
> Den Sender ist egal den bekomm ich mit n paar Experten schon passend
> zurechtgebogen.
Schon klar. So sprechen Leute, die sich der techn. Problem in keiner 
Weise bewußt sind und deshalb meinen, dass die Umsetzung schon nicht so 
schwer sein kann.

Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
Autor: Kino Besucher (Gast)
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U. M. schrieb:
> Schon klar.

Das wird noch eine heitere Angelegenheit. Für Popcorn und so ...

Autor: batterie-Freak (Gast)
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Per schrieb:
> Ist es möglich, ein Funksignal (un-/codiert) mit einer "simplen"
> Schaltung auf direktem Wege ohne Chip mit weniger als einer Picosekunde
> zu einem digitalen Signal zu konvertieren?

Hallo Per

Was ist für dich ein "produktive Antwort"??? Auch eine Antwort, die dir 
erklart, dass dein Anliegen keine technische/physikalische/mathematische 
Grundlage hat - auch wenn Du das nicht so gerne hörst??

Bleiben wir mal bei deiner Forderung "kleiner einer Picosekunde". Eine 
Picosekunde sind 10 hoch minus 12 Sekunden. Ein "Funksignal", welche 
eine solche Aflösung zuläßt muss im Gegenzug eine Frequenz von größer 10 
hoch 12 Hz haben! Klar?? Stell dir das vereinfacht vor, damit ein 
Empfänger weiß, dass ein Signal da ist / nicht da ist muss mindestens 
eine volle Schwingung für die Auswertung ankommen - also liegt eine 
volle Schwingung unter 1 psec und damit bei mehr als 1.000 GHz - die 
Wellenlänge im Gegenzug kleiner 0,3mm.
Mit herkömmlicher, auch hochwertiger Empfängertechnik hat das nichts 
mehr zu tun. Und da reden wir "nur" von der Kodierung "Signal da/Signal 
nicht da" (also 1 und 0 - wobei egal ist, welcher Zustand als 1 
definiert wird).

Von daher ist deine Frage also "eigentlich" leicht zu beantworten:
NEIN - es gibt mit heutiger Technik keinen Empfänger, der mit einer 
Verzögerung oder einer Auflösung unter 1 psec ein Funksiganl detektiert.
Ich befürchte halt, das ist dir nicht "produktiv genug". Und deshalb 
haben hier schon Manche die Popcorn-Pfanne angeworfen, weil solche Fäden 
häufig emotional etwas aus dem Ruder laufen oder sogar eskalieren, weil 
der Frager eine so einfache Antwort nicht akzeptieren will....

Von daher bin schon auf deine Raktion gespannt.

Grüßle vom
Batterie-Freak

Autor: Per (Gast)
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Vielen Dank für eure produktiven Antworten.
> Was ist für dich ein "produktive Antwort"???
Ausgenommen die vom Kino Besucher.

> Bleiben wir mal bei deiner Forderung "kleiner einer
> Picosekunde".
Ok, da habe ich mich missverständlich ausgedrückt.
Unter 1ps zu kommen ist der Idealfall. Ich interessiere mich für die 
schnellste Lösung die es gibt (ich dachte erst an Schaltungen mit 
weniger als 200 Bauteilen) und rentabel ist.
> Mit herkömmlicher, auch hochwertiger
> Empfängertechnik hat das nichts mehr zu tun.
Hochwertig in welchem Sinne? Was man sich normalerweise besorgen kann? 
Am Geld solls nicht scheitern und ich glaube mir stehen dafür ne Menge 
Türen bei Institutionen offen.
> Ich befürchte halt, das ist dir nicht "produktiv
> genug". Und deshalb haben hier schon Manche die
> Popcorn-Pfanne angeworfen, weil solche Fäden
> häufig emotional etwas aus dem Ruder laufen oder
> sogar eskalieren, weil der Frager eine so einfache
> Antwort nicht akzeptieren will....
Mhm.
Ja, ich bin nicht der Typ der sich mit so etwas zufrieden gibt. Denn ich 
kann einfach nicht glauben, dass es nichts Schnelleres als Arduino geben 
soll, also WARUM sagt ihr mir nicht einfach was ich machen soll ZUM 
V******** ********...
Ne, Scherz beiseite. Ich bin nicht so unprofessionell und lasse da 
Emotionen mit einspielen, dafür liegt mir eine Lösung einfach zu sehr am 
Herzen und ich weiß ja, was passiert wenn man in Foren emotional wird. 
Es kommt nichts bei raus.
Also, ihr Kino Besucher, es lohnt sich nicht irgendwelche Dreizeiler zu 
schicken.

Ok, unter eine Pikosekunde läuft nischts, also, was sind realistische 
Werte mit Hardware unter 500€ (gerne auch weniger)?

MfG, Per

Autor: Rübezahl (Gast)
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Man könnte ein trägerloses SSB Signal zum Senden benutzen. Am 
Modulationseingang des Senders wird einfach nur eine Taste, wie beim 
Morsen angeschlossen. Am Empfänger wird dann das reine Trägersignal mit 
einem AM-Demodulator ausgewertet (Träger = 1, kein Träger = 0).

Eine zusätzliche Modulation würde die Auswertgeschwindigkeit nur 
verzögern, da maximal nur mit der halben Frequenz moduliert werden kann.

Autor: GibtsDochSchon (Gast)
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Und nennt sich G.P.S.
Muddu nur nachbauen.
500 Taler werden wohl nicht reichen.

Autor: batterie-Freak (Gast)
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Per schrieb:
> Ok, unter eine Pikosekunde läuft nischts, also, was sind realistische
> Werte mit Hardware unter 500€ (gerne auch weniger)?

Hallo Per

Ich denke, mit deiner Fragestellung kommst Du nicht weiter. Ich könnte 
jetzt sagen, dass in dem von Dir angegebenen Preisrahmen Sender- und 
Empfangsmodule im Bereich von 1 bis 3 GHz verfügbar sind. Damit wäre 
eine theoretische Auflösung im Bereich von Nanosekunden möglich (so 
zwischen 2 und 10 nsec). Ob das auch praktisch nutzbar ist hängt aber 
wieder von der Empfangsbandbreite des Empfängers ab. Die ist bei 
"Modulen von der Stange" aber sicherlich mehrere Dimensionen (im Sinne 
von Zehnerpotenzen) kleiner.
Einem Techniker stellt sich da aber auch sofort die Frage: "was willst 
Du mit dieser Auflösung??" Du empfängst jetzt sehr schnell einen Impuls 
- und dann?? Was willst Du damit machen?? Willst du den Empfang mit 
einer wie auch immer gearteten Zeit bestempeln (im einfachsten Fall ein 
Zählerstand) ??
Da die ganz schnellen Rechner und Zähler wieder im Bereich von 
plus/minus 1 GHz laufen kommen wir wieder in den Bereich von 1 
Nano-Sekunde.

Technisch angewendet werden solche Zeit-Laufzeit-Systeme bei den Navis - 
egal ob GPS oder das neuere Gallileo. Und 1 GHz wäre eine Wellenlänge 
von 30 cm - also bei der "Dimension der theoretschen Geauigkeit" eben 
dieser Systeme - GPS etwas schlechter, Gallileo etwas besser - beide 
aber in der Dimension des heute technisch Verfügbaren.

ABER: Im Eingangspost beschreibst Du, dass Du ein vergleichbares System 
irgendwie selber aufbauen willst. Um einen solchen "eigenständigen 
Aufbau" zu stemmen muss man in der Technik und der ihr zu Grunde 
liegenden Physik zumindest soweit sattelfest sein, dass Fragestellungen 
wie ich sie von Dir lese eigentlich nicht vorkommen dürfen. Ein Forum 
kann Dir nicht erklären, wie Du ein funkbasiertes Laufzeit und 
Zeit-Messsystem aufbaust mit einer Auflösung ähnlich GPS. Arduino ist im 
"Hobbybereich" sicherlich nicht "das Ende der Fahnenstange". Gibt 
inzwischen deutlich schnellere auch Amateuren verfügbare 
Prozessorsysteme, welche solche Anwendungen könnten.  Aber solange 
keiner außer Dir weiß, was Du genau machen willst wäre jede Beratung ein 
Stochern im Nebel.

Grüßle nochmal vom
Batterie-Freak

Autor: Wolfgang (Gast)
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Per schrieb:
> Ich arbeite zur Zeit an einem Projekt zum Messen der Ankunftszeiten,
> ähnlich wie beim Peilen, von Funksignalen und habe da ein Problem:

Vielleicht kannst du dir bei satellitengestützter Positionsbestimmung 
etwas abgucken. Laufzeitmessung wird z.B. beim GPS verwendet und mit 
Phasenmessung beim Empfänger kommt man auf Entfernungsgenauigkeiten von 
besser als 1cm (RTK).

Wie genau musst du denn messen?

Autor: wendelsberg (Gast)
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Per schrieb:
> Der Rechner (ein Raspy oder ähnliches) wird mit
> exakt gleich langen und sehr gut abgeschirmten und temperierten Kabeln
> mit den Empfängern verbunden und soll die Zeitpunkte messen.

Hast Du auch daran gedacht, dass Du die Luft (das Medium) zwischen 
Sender und Empfaenger auch temperieren musst?

wendelsberg

Autor: Per (Gast)
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> Hast Du auch daran gedacht, dass Du die Luft (das Medium) zwischen
> Sender und Empfaenger auch temperieren musst?
Wie bitte?
Ich will die Diferenzen  bei der Ankunft des Signals bei 4 Antennen 
messen, da kommt das Signal bei jedem Wind und Wetter fast ungestört an, 
vor allem, da die Antennen max. 50 Meter auseindander liegen.

Mich wundert es ehrlich gesagt, dass noch niemand auf einen Bandpass 
Filter und Verstärker gekommen ist, da ich ja auf einer unbenutzten 
Frequenz sende, und daher mit keinen anderen Signalen die durchkommen 
könnten rechnen muss.
Die Schaltung ist zwar analog, aber dafür sehr schnell (quasi instant) 
und erfüllt den Zweck.

Oder bekomme ich jetzt zu hören, das gehe nicht wegen atmosphärischen 
Störungen oder so?

> Vielleicht kannst du dir bei satellitengestützter Positionsbestimmung
> etwas abgucken. Laufzeitmessung wird z.B. beim GPS verwendet und mit
> Phasenmessung beim Empfänger kommt man auf Entfernungsgenauigkeiten von
> besser als 1cm (RTK).
GPS hab mir auch schon mal angeguckt, aber meine Tutoren raten mir davon 
ab und ich finde das auch nicht so verlockend wie die Aufgabe das mit 
Bandpass zu machen.

MfG, Per

Autor: Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite
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Per schrieb:
Am Geld solls nicht scheitern und ich glaube mir stehen dafür ne Menge
Türen bei Institutionen offen.
> MfG, Per

Glückwunsch, das ist schon mal die beste Voraussetzung.

Du musst nur 4 absolut identische Empfänger bauen, deren 
Gruppenlaufzeiten im Signalbereich im ps-Maßstab gleich sind und die 
Kabellaufzeiten dazuaddieren; das geht.

Bei bis zu 2 km Distanz zum Sender wirst du ggf. Verstärker brauchen 
(hängt natürlich von der Sendeleistung ab, vielleicht hat du aber 1 
MW?), und die muss man absolut laufzeitidentisch aufbauen. Geht auch, 
ggf. abgleichbar machen.

Aber, wie Batterie-Freak oben schon schreibt, zum Ersten bestimmt deine 
(bisher geheimgebliebene) Sendefrequenz die Auflösung.

Zum Zweiten aber werden die Amplituden an den Antennen schwanken, so 
dass die Demodulatoren unterschiedliche Pegel bekommen.

Wenn das von den Antennen auf der Strecke aufgenommene Rauschen 
zusätzlich mit dem man-made-noise und Rauschen der Demodulatoren dann 
die Genauigkeitsforderung noch nicht torpediert hat, schön für dich. Da 
werden aber auch deine Tutoren dich theoretisch unterstützen können.

Ob schließlich der Raspi mit seiner Abtastrate reicht, um die ps 
ausreichend zu diskrimieren, scheint mir sehr sportlich. Möglicherweise 
geht es per Mittelwertbildung über einige tausend Ereignisse.

2¢

Autor: wendelsberg (Gast)
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Per schrieb:
>> Hast Du auch daran gedacht, dass Du die Luft (das Medium) zwischen
>> Sender und Empfaenger auch temperieren musst?
> Wie bitte?
> Ich will die Diferenzen  bei der Ankunft des Signals bei 4 Antennen
> messen, da kommt das Signal bei jedem Wind und Wetter fast ungestört an,
> vor allem, da die Antennen max. 50 Meter auseindander liegen.

Ganz einfach, die Temperatur der Luft dazwischen beeinflusst die 
Laufzeit.
Also musst Du zumindest dafuer sorgen, dass diese auf allen Strecken 
gleich ist, das ist im Freien quasi unmoeglich.

Nimm Dir einfach ein Thermometer mit einem moeglichst kleinen(schnellen) 
Sensor sowie einer Aufloesung von 0,1K (es kommt dabei ja nicht auf die 
Genauigkeit an, sondern auf die Differenzen) und laufe 100m die Strasse 
lang. (50m - Senderstandort - 50m) In Deinem Originalpost waren es aber 
noch:
Per schrieb:
> der
> sich 500 bis 2000 Meter von den Empfängern befinden wird.

Du wirst erstaunt sein, dass es da Unterschiede von mehreren K gibt, 
egal ob die Sonne scheint oder nicht.
Die theoretische Betrachtung der Auswirkungen auf die Messergebnisse 
Deiner Laufzeitmessungen ueberlasse ich jetzt einfach Dir, das gehoert 
sowieso zur Vorbereitung eines solchen Forschungprojektes.

Wie man die Uhren in den Empfaenger ausreichend genau synchronisiert, um 
ueberhaupt verwertbare Messergebnisse zu erhalten, ist dann eine Frage, 
die erst nach der Theorie gestellt werden muss, aber auch geeignet ist, 
das Projekt zu erden.

wendelsberg

Autor: Per (Gast)
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Ok, ich verstehe selbstverständlich dass die Luft auch die 
Gescheindigkeit beeinflusst, aber ich bin schlecht in der Lage, diese zu 
beeinflussen. Das muss ich dann als Messfehler abstempeln. Allerdings 
versuche ich diesen Fehler möglichst gering zu halten, auch durch die 
absolut identische Bauart der Antennen und hochwertige Bauteile. Mehr 
kann ich da schlecht machen.

Kleine Zwischenfrage:
Meint ihr, ein Asus Tinker ist schnell um die Differenz zu messen?

Nebenbei erwähnt darf das Sendemodul maximal so groß sein wie 2/3 
Coladose. Die Frequenz werde ich irgendwann nochmal mit meinen Tutoren 
ausmachen, Vorachläge nehme ich gerne an.
Aber ich rechne auch damit, dass ein Verstärker von Nöten ist. 
Selbstverständlich wird dieser auch hochwertig und mit mm exakten 
Kabellängen angefertigt (wenn nicht gekauft).
MfG, Per

Autor: Kastanie (Gast)
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Per schrieb:
> Mich wundert es ehrlich gesagt, dass noch niemand auf einen Bandpass
> Filter und Verstärker gekommen ist, da ich ja auf einer unbenutzten
> Frequenz sende, und daher mit keinen anderen Signalen die durchkommen
> könnten rechnen muss.
> Die Schaltung ist zwar analog, aber dafür sehr schnell (quasi instant)
> und erfüllt den Zweck.

Du bist schon ein komischer Kauz.
Wenn du schon so eine sagenhafte Lösung hast, dann frag hier nicht.

Wenn du überraschenderweise mit dieser Lösung dann doch nicht 
weiterkommst, dann befasse dich trotzdem mal intensiver mit GPS 
Empfängern und staune nicht, wenn du darin Bandpassfilter und Verstärker 
findest...

Schlussendlich wirst du deine Anforderugen um Äonen herunterschrauben 
müssen, um zu irgend einem Ergebnis zu kommen.

Autor: Per (Gast)
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Kastanie schrieb:
> Wenn du schon so eine sagenhafte Lösung hast, dann frag hier nicht.

Nein, ich habe noch keine Lösung. Diese Idee kam gestern von einem 
meiner Tutoren.
Und ich bin mit diesem Lösungsansatz nicht weitergekommen, da ich noch 
nicht anfangen konnte.

Außerdem ist da noch das Problem mit dem Messen und bevor ich nicht ein 
Konzept habe, das vollständig durchdacht ist, beginne ich gar nichts.

MfG, Per

Autor: Konzept (Gast)
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Konzept zu haben ist gut, aber wer erstellt es?

Autor: Per (Gast)
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Ich und meine Kollegen erstellen das Konzept.
Aber auch wir haben unseren Horizont und noch liegt zumindest das 
Problem mit dem Messen (aus Asus Tinker, Raspy,...) über unseren 
Horizont, aber wir arbeiten daran.

Autor: Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite
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Ich habe das Gefühl, dass das Forum hier euch die Grenzen aufzeigen 
darf, an denen entlang ihr ein 'Konzept' entwickeln könnt, aus dem man 
zum Schluss die erreichbare Messgenauigkeit abschätzen kann.

2/3 einer Cola-Dose, inkl. Netzteil vielleicht noch? Da gibt es bei 100 
ms Impulsrate schon eine überschaubare Obergrenze der Leistung.

Deshalb sollten sich deine Tutoren auch mal mit weiteren 
Funk-Hindernissen wie Streckendämpfung und Reflektionen auf der 
'Geheimfrequenz' beschäftigen.

Gut, dass Geld keine Rolle spielt.

2¢

Autor: Per (Gast)
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Günter R. schrieb:
> 2/3 einer Cola-Dose, inkl. Netzteil vielleicht noch?

Nein, ohne Netzteil. 2/3 Dose, Stromversorgung und Antenne nicht 
mitgerechnet.


Es ist keine “Geheimfrequenz“, wir haben uns nur noch nicht für eine 
entschieden. Falls ihr irgendwelche wenig benutzte passende Frequenzen 
kennt, immer her damit.

Autor: Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite
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Autor: wendelsberg (Gast)
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Per schrieb:
> Falls ihr irgendwelche wenig benutzte passende Frequenzen
> kennt, immer her damit.

Jetzt wird es laecherlich.

wendelsberg

Autor: Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite
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Der Trollfaktor konvergiert nicht, sondern wächst weiter über alle 
Grenzen

Autor: Joachim S. (oyo)
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Es geht also wieder um CanSat.
Warum schreibst Du nicht einfach im alten Thread weiter, Per?

Beitrag "Messungen von Funksignalen auf Pikosekunden genau"

Autor: Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite
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Den hat er vielleicht auf seinem Rechner verschusselt und/oder findet 
ihn nicht mehr wieder und fängt einen neuen an, Egal, nun Trollfaktor >> 
1, setzen, 6 <EOF>

Autor: batterie-Freak (Gast)
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Per schrieb:
> Aber auch wir haben unseren Horizont und noch liegt zumindest das
> Problem mit dem Messen (aus Asus Tinker, Raspy,...) über unseren
> Horizont, aber wir arbeiten daran.

Ach Per - was vor allem "über euren Horizont" zu liegen scheint sind die 
physikalischen Grundlagen. Messgenauigkeit hängt unter anderem zusammen 
mit der verwendeten Frequenz und der dort möglichen Bandbreite. ERST 
kommt die Theorie, DANN kommt die technische Umsetzung. Aber an so 
Themen wie physikalische Grundlagen scheinst Du oder Ihr ja gar nicht 
interessiert zu sein - von daher gebe ich meine Kommentare und 
Unterstützungs-Angebot auf.

Scheint ja tatsächlich in Richtung Troll zu laufen.

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