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
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
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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
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
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.
Und nennt sich G.P.S. Muddu nur nachbauen. 500 Taler werden wohl nicht reichen.
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
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?
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
> 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
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¢
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
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
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.
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
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.
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¢
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.
...finden sich massenhaft hier z.B. https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/Frequenzplan.pdf?__blob=publicationFile&v=12
Per schrieb: > Falls ihr irgendwelche wenig benutzte passende Frequenzen > kennt, immer her damit. Jetzt wird es laecherlich. wendelsberg
Der Trollfaktor konvergiert nicht, sondern wächst weiter über alle Grenzen
Es geht also wieder um CanSat. Warum schreibst Du nicht einfach im alten Thread weiter, Per? Beitrag "Messungen von Funksignalen auf Pikosekunden genau"
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>
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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