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ADS-B Empfang
ADS-B ist ein Sekundärradar-System, dass den Flugsicherungsbehörden erlaubt die Position von Flugzeugen festzustellen. Sekundärradar bedeutet dass sich im Flugzeug ein Sendeempfänger befindet der auf die Impulse des Bodenradars antwortet und verschiedene Daten wie Position, Flughöhe, Geschwindigkeit, Flugnummer etc zurücksendet. Diese Antworten können mit einem geeigneten Empfänger empfangen und ausgewertet werden.
Das ADS-B arbeitet im unteren Mikrowellenbereich bei 1090 MHz. Die Daten werden mittels Pulspositionmodulastion mit einer Datenrate von 1 MHz übertragen. Diese hohe Datenrate muss beim Bau des Empfängers berücksichtigt werden.
Empfänger:
Für das HF-Frontend wurde ein Sat-Tuner verwendet. Die Zwischenfrequenz des Tuners (480 MHz) wird in einem dreistufigem Breitbandverstärker ( GPD 481, 2 x GPD 482) verstärkt und mit einem logarithmischen Verstärker (AD 8307) gleichgerichtet. Die Signalspannung wird dann mit einem Videoverstärker (µA 733) verstärkt und mit einem Komparator (µA 311) digitalisiert. Die Dekodierung erfolgt in einem PIC18F2550. Die dekodierten Daten werden dann zur Auswertung auf den PC übertragen.
Der Aufbau des Empfängers erfolgte mit Teilen aus der Bastelkiste. Sowohl die Breitbandverstärker wie auch der logarithmische Verstärker sind bei 480 MHz schon an der Grenze ihrer Möglichkeiten. Besser wäre die Verwendung von entsprechenden MMICs und des schnelleren logarithmischen Verstärkers AD8313.
Der Empfänger und der Dekoder sind zusammen auf einer Lochrasterplatine aufgebaut. Ursprüngliche Befürchtungen dass die Störstrahlung des PICs den Empfang beeinträchtig haben sich nicht bestätigt.
Schaltung PDF-Format Vorverstärker:
Auch dieser Empfänger erhält einen Vorverstärker an der Antenne zur Erhöhung der Empfindlichkeit. Der Preamp ist aber nicht selbstgebaut sondern es wird der ZF-Verstärker aus einem alten LNC verwendet. Eigentlich funktechnisch keine gute Lösung da ohne Vorselektion Offband-Signale bis zum Eingangskreis des Tuners durchschlagen. Zumindest am Standort des Verfassers hatte das aber keine negativen Auswirkungen
Antenne:
Die Antenne ist eine Groundplane-Antenne die rund um einen BNC-Stecker aufgebaut ist. Der Strahler aus 3 mm Kupferrohr hat eine Länge von 65,5 mm, die 4 Radials eine Länge von 69,5 mm. Die Radials sind im Winkel von 45° nach unten gebogen um den Speisewiderstand der Antenne zu vergrößern
Zusammen mit dem Vorverstärker benötigt der Empfänger eine Eingangsleistung von etwa -90dBm um am Ausgang ein rauschfreies Signal zu erhalten. Aber beim Betrieb der Anlage zeigte sich das auch bei etwas verrauschten Signalen viele Daten-Frames richtig dekodiert werden.

Die Oszilogramme zeigen das Empfangssignal nach dem Videoverstärker (µA733) und nach dem Komparator (LM311). Deutlich ist die Preamble am Anfang der Impulsserie zu sehen. Die vier Impulse der Preamble dienen zur Synchronisation der Dekodierung des nachfolgenden Datenblocks. Die Dekodierung der Impulse erfolgt in einem PIC18F2550 Prozessor
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Die Beschaltung des Picprozessors und dessen Programmierung stammt von >> Sprut <<, eine Seite die man jedem Elektronikbastler nur empfehlen kann. Neben vielen anderen Projekten ist ein ADS-B Dekoder in allen Einzelheiten beschrieben, sogar der Sourcecode steht zum Download bereit. Nach dem Aufbau des Dekoders bei Rapp-Instruments funktionierte das Teil auf Anhieb. Eigentlich wäre der PIC auch mit einem analogen Signal zufrieden, d.h. der Komparator LM311 wäre garnicht notwendig, ist im Gegenteil sogar hinderlich da dann die automatische Schwellwertanpassung des PICs nicht mehr funktioniert. Aber bei guten Signalen funktioniert die Schaltung auch so und der Verfasser war zu faul den LM311 wieder aus der Schaltung zu entfernen.
 
Auswertung:
 
*5D3C66333D0451; Der PIC schickte die dekodierten Daten via RS232 oder USB an den PC, diese Rohdaten im ASCI-Format sehen z.B. wie links aus. Offenbar bestehen die Daten aus 7 oder 14 Hex-Zahlen, da die Daten aber nicht im 8 Bit-Format zusammengesetzt sind ist es besser sie im Binärformat zu untersuchen-
*5D3C66333D0448;
*A000163FAC0A1531204C01523654;
*8D4692D160B3F7AD6880ACDA79EA;
   
5D3C66333D0448 Hex entspricht 0L0LL L0L00LLLL000LL00LL000LL00LL 00LLLL0L00000L0000LL0000 binär
wie farblich angedeutet gliedert sich eine kurze Nachricht (5D3C66333D0448 ) in drei Blöcke
1. Block ( 5 Bit ) 0L0LL Format ( hier DF11, Mode S Only All-Call )
2. Block (27 Bit) L0L00LLLL000LL00LL000LL00LL Aufklärungsinformations- oder Steuerungsblock
3. Block (24 Bit) 00LLLL0L00000L0000LL0000 Identifizierungsnummer und Parity
eine lange Nachricht ( 8D4692D160B3F7AD6880ACDA79EA ) hat 4 Blöcke
1. Block ( 5 Bit ) L000L Format ( hier DF17, l1090 Extended Squitter )  
2. Block (27 Bit) L0L0L000LL0L00L00L0LL0L000L Aufklärungsinformations- oder Steuerungsblock
2. Block (56 Bit) 0LL00000L0.....L0000000L0L0LL00 Nachrichtenblock
3. Block (24 Bit) LL0LL0L00LLLL00LLLL0L0L0 Identifizierungsnummer und Parity
Hat man die nötigen Infos, die man sich aus Internet-Quellen zusammensuchen kann, ist es zwar nicht allzu schwierig aber doch extrem aufwendig die Daten auszuwerten. Viel einfacher geht's mit einem fertigen Programm z.B. den für 30 Tage kostenlosen > Plane Plotter < von COAA. Sehr empfehlenswert ist das Auswerteprogramm AdsbSCOPE von >> Sprut <<. Diese Programm ist in Delphi geschrieben und auch hier bekommt man wie bei der PIC-Firmware auch die Quelldateien. Die Quelldateien erlauben einen Einblick in die Dekodierung der Datenblöcke. So werden die Flugnummer, die Flughöhe und Position, die Herkunft und der Flugzeugtyp dekodiert und angezeigt, Flugzeuge und Kurse werden in einer Karte angezeigt.Viele weiteren Möglichkeiten des Programms erschließen sich aus der umfangreichen Dokumentation.