최근 약 한달간 ADS-B 수신기의 하드웨어 구성을 조금씩 바꿔 가며 다양한 시행착오를 반복하고 있다. 목표는 최고의 수신 감도를 얻는 것(즉 가까운 항공기와 먼 항공기의 신호를 모두 잘 수신하며 최대 수신 거리를 늘리는 것)이다.
이전의 셋업에서 처음으로 바꿔 본 것은, 1090MHz bandpass filter(hairpin 타입 필터)를 접지된 알루미늄 호일로 감싼 것이다. 안테나가 설치된 관악산에서는 FM과 지상파 방송이 송신되고 있기 때문에 방송 신호의 필터를 통한 유입을 조금이라도 막아 보고자 하는 목적에서였다. 그러나 distributed element filter의 특성상 필터 주변 ground plane에 따라 통과 대역이 크게 변하는지, 하루에 수신되는 신호가 거의 절반으로 줄어 버렸다. 결국 알루미늄 호일은 다시 제거했다. 아무래도 나중에 LC bandpass filter나 saw filter같은 다른 필터로 교체하는 게 나을 것 같다.
다음으로 필터를 LNA(SPF5189Z)의 앞단(안테나쪽)으로 옮겨 보았다. 필터를 LNA의 앞에 놓으면 NF의 영향은 증가하지만 선형성이 좋아지고 방송 전파에 의한 하모닉 노이즈는 감소하므로, 혹시 특성이 좋아질지도 모르겠다는 생각을 했다. 그런데 필터와 LNA의 순서를 바꾸니 아예 아무 신호도 잡히지 않았다. 이유는 잘 모르겠지만 일단은 hairpin filter의 특성이 그닥 좋지 않은 탓으로 추정하고 있다.
그리고 이전에 사용하던 PCB 안테나를 PVC 관 내에 들어 있는 1/4 lambda 모노폴 안테나로 교체했다. 가격은 PCB안테나가 배송비 포함 4달러대, 그리고 이 안테나는 9달러 정도이다.
교체한 안테나.
그런데 수신 감도가 오히려 이전의 PCB타입 안테나에 비해 근소하게 감소했다. 설치 위치도 거의 같고 안테나 이후의 시스템(케이블, LNA, 필터 등)이 완벽하게 동일하므로 분명 안테나의 문제일 것이다. 이건 안테나가 PVC 파이프 내부에 밀봉되어 있는 구조인지라 정확한 구조를 알 수가 없어서 안테나를 버리게 될 때 잘라서 확인해 보아야 할 것 같다.
07-26 정비
이번에는 아예 모든 필터를 제거하고 안테나 – 앰프(SPF5189Z LNA) – RTL-SDR 로 직결했다.
그랬더니…
필터 제거 시점부터 감도가 터무니없이 좋아졌다…
내가 대역통과필터라고 알고있었던 게 사실은 그냥 전 대역에 걸친 감쇄 필터였나보다… 돌아다니던 거버 도면으로 PCB업체에서 원 스펙 그대로 뜬 건데 뭐가 문제였던거지…..
08-09 정비
라즈베리파이를 Raspberry Pi 3 Model B+에서 Raspberry Pi 4 (4GB)로 업그레이드했다. 메모리야 원래부터 사용량이 얼마 되지 않으니 큰 차이가 없지만, CPU가 기존의 ARM Cortex-A53(얜 OoOE도 지원하지 않는다) 1.4GHz에서 ARM Cortex-A72 기반의 1.5GHz로 올라갔기 때문에 처리속도는 크게 향상되었다. 항상 Dump1090이 CPU의 한 코어를 거의 전부 차지하는 게 찝찝했는데 Pi 4로 업그레이드하고 나니 Dump1090의 CPU 점유율이 항상 40-50%선에서 유지되니 훨씬 쾌적해졌다.
ADS-B 신호 수신에 사용하고 있는 Raspberry Pi 4와 FlightAware 스틱. 라즈베리파이는 원래 팬이 달려 있는 케이스인데 팬이 없어도 스로틀링이 딱히 걸리지 않길래 제거했다.
그리고 기존에 사용하던 RTL-SDR도 FlightAware Pro Plus USB 스틱으로 교체했다. 기존 RTL-SDR에 사용하던 외장형 LNA를 FlightAware Pro Plus 스틱에 연결하면 RF 입력부가 포화되는지 오히려 신호를 전혀 수신하지 못하길래 LNA는 제거하고 안테나를 바로 스틱에 직결했다. FlightAware Pro Plus 스틱은 입력단에 1090MHz Bandpass 필터와 LNA(SKY67150이라는 상당히 좋은 스펙의 제품이다)가 물려있는지라 추가적인 LNA를 사용하면 쉽게 입력 범위를 넘어가는 모양이다.
안테나는 이전에 한 차례 교체한 1/4 lambda 안테나의 수신감도가 워낙 형편없어 다시 기존의 PCB안테나로 되돌렸다.