Amateurradioastronomie: Speisevorschläge

Die Größe Ihres Gerichts bestimmt zwei Dinge:

1. Bestimmt zusammen mit der Temperatur Ihrer Elektronik das Signal-Rausch-Verhältnis Ihres Teleskops.
2. Die Größe Ihrer Schüssel bestimmt die Winkelauflösung, die Sie erwarten können. Dies hat eine ungefähre Beziehung von $$R = \lambda / D$$ wo$R$ist Ihre Winkelauflösung,$\lambda$ist Ihre Wellenlänge des Lichts und$D$die Breite Ihrer Öffnung (Schüssel).

Anstatt über die Schüsselgröße zu sprechen, lassen Sie uns über interessante Dinge sprechen, die Sie sich ansehen sollten, und sehen Sie, was die Anforderungen sind:

Die Sonne

Die Sonne ist eine gute Quelle für Radiowellen im Wellenlängenbereich von 10 cm. Da die Sonne etwa ein halbes Grad beträgt, bräuchten wir eine Schüssel von mindestens 11,5 Metern, bevor Sie erwarten könnten, die Sonne als mehr als eine Punktquelle zu sehen.

Jupiter

Jupiter hat einige Magnetfeldeffekte, die Radiowellen im Wellenlängenbereich von 10-100 cm erzeugen. Natürlich hat Jupiter einen Durchmesser von 50 Bogensekunden und würde eine Schüssel mit einem Durchmesser von 412 Metern benötigen, um eine beliebige Auflösung zu erreichen.

Kosmischer Mikrowellenhintergrund

Das CMB war eine der frühesten Messungen von Radiowellen aus dem Weltraum. Die stärkste Spitze des CMB liegt bei der 1 mm-Wellenlänge. Allerdings ist es sehr schwach. Die ursprünglichen Ermittler kühlten ihren Radiodetektor mit flüssigem Helium, und ich kann mir vorstellen, dass etwas Ähnliches erforderlich wäre.

Terrestrische und künstliche Quellen

Es gibt viele künstliche Radioquellen. Flughäfen haben einen Funkwellensender im 10-cm-Bereich für Radar. Entlang der Äquatorebene gibt es viele geosynchrone Satelliten, die das X-Band im Bereich von ~2 bis 5 cm verwenden. Diese haben per Definition ein Signal, das stark genug ist, um von der Erde aus sogar mit einer kleinen Schüssel gesehen zu werden.

Zusammenfassung

Das Auflösungsvermögen ist wahrscheinlich außerhalb der Reichweite eines Amateurfunkastronomen, da die Schüsseln entweder sehr groß sein müssen oder Sie eine viel ausgefeiltere Radiointerferometriemethode verwenden müssen, um eine beliebige Winkelauflösung zu erreichen. Sie können die Dinge jedoch immer noch als Punktquellen am Himmel sehen, wenn Sie dazu neigen. Ein hervorragendes Beispiel dafür, was wahrscheinlich von den meisten Menschen erreicht wird, wäre dieses Projekt hier .

Ich habe eine gebrauchte 2,4-Meter-Mesh-C -Bandschüssel , die ich kostenlos abgeholt habe und die ich für die Beobachtung der 21-cm-Wasserstofflinie bei 1420 MHz umbauen werde . Ich hatte Glück mit dieser Schüssel, da sie sich in einem neuwertigen Zustand befindet, aber Sie müssen sich vor Rost und Schäden am Netz in Acht nehmen, die Ihre Daten verzerren. Ich montiere meine in meinem Hinterhof auf einer 75-mm-Stahlstange 2 Meter über dem Boden, die gerade nach oben zeigt. Dies dient dazu, Meridiandrift-Scans durchzuführen , sodass Sie keine bewegliche Schüssel benötigen, die Rotation des Planeten erledigt dies für Sie.

Die Wasserstoffleitung kann zur Beobachtung von Weltraumobjekten verwendet werden, die starke Wasserstoffleitungssignale aussenden. Die Beobachtung dieses Spektrums von der Milchstraße aus ist ein Beispiel, ebenso wie die Galaxie Cygnus A und andere.

Die alten großen (ca. 2 bis 3 Meter) C-Band-Schüsseln, die einst für Satellitenfernsehen verwendet wurden und jetzt weitgehend durch kleinere Ku-Band-Schüsseln ersetzt wurden, können für etwa 100 AU $ oder sogar kostenlos in den Hinterhöfen der Haushalte abgeholt werden. Diese werden in einer Reihe von Amateur-Radioastronomieprojekten verwendet, insbesondere für die 21-cm-Linie.

Sobald Sie das Gericht haben, müssen Sie normalerweise:

Ersetzen des Low Noise Blocks (LNB) . Das LNB wird oben an den Antennenstreben befestigt. Sie müssen diesen durch einen speziell für 1420 MHz hergestellten ersetzen. Sie können Ihr eigenes LNB mit Details unter http://www.setileague.org/hardware/feedchok.htm erstellen . Auf dieser Seite gibt es eine Excel-Tabelle mit Variablen zum Anpassen einiger Messungen des LNB.

Das LNB für die Wasserstoffleitung besteht im Wesentlichen aus einem an einem Ende verschlossenen Aluminiumrohr (Hohlleiter). In der Röhre befindet sich die Antennensonde, die nur ein Messingstab ist - Länge und Platzierung variieren je nach den Projekten, die ich gesehen habe, aber die SETI-Anleitung oben sollte in Ordnung sein. Die Sonde wird an den Mittelstift des Koaxialkabelsteckers gelötet, der am Hohlleiter angebracht ist. Beziehen Sie sich erneut auf die SETI-Seite oben.

Sie können auch ein fertiges unter https://www.radioastronomysupplies.com/store/p22/1420_MHz._CYLINDRICAL_FEEDHORN_AND_CHOKE.html kaufen

Sie benötigen einen rauscharmen Verstärker (LNA) für 1420 MHz. Der LNA benötigt eine Verstärkung von > 30 dB und eine Rauschzahl (NF) von etwa 0,3 dB oder weniger. Je höher die Verstärkung (Empfindlichkeit) und je niedriger die NF, desto besser, wenn auch natürlich zu einem Preis. Der LNA sollte an dem Koaxialkabel montiert werden, das mit der LNB-Antennensonde im Inneren des LNB-Hohlleiters verbunden ist. Je näher desto besser. Ich habe keine Verbindungen zu Radio Astronomy Supplies, aber sie haben auch einen anscheinend anständigen LNA für die Wasserstoffleitung:

https://www.radioastronomysupplies.com/store/p9/1420_MHz._HIGH_PERFORMANCE_LNA.html

Ein weiterer LNA für 1420 MHz

Ein Empfänger. Der Empfänger ermöglicht es Ihnen, das vom LNA kommende Signal zu interpretieren. Ich habe einen billigen (30 AU $) Software-Defined Radio (SDR) USB-Dongle für mein Setup gekauft, der als Empfänger fungieren wird. Insbesondere ein RTL-SDR Blog R820T2 RTL2832U 1PPM TCXO SMA Software Defined Radio

Ein Beispiel für eine solche Verwendung finden Sie unter https://www.rtl-sdr.com/hydrogen-line-observation-with-an-rtl-sdr/

Weitere Diskussionen über SDR zur Beobachtung der Wasserstofflinie finden Sie unter http://www.rtl-sdr.com/rtl-sdr-for-budget-radio-astronomy/

Der SDR-Dongle wird mit der Koaxialleitung vom LNA verbunden. Anschließend können Sie den SDR-Dongle in den USB-Anschluss Ihres Computers stecken. Achten Sie auf die Länge der Koaxialleitung, da bei längeren Leitungen Daten verloren gehen. Eine Alternative wird unten diskutiert.

Software zur Beobachtung der Daten. Es gibt eine Reihe von Open-Source-Anwendungen für den SDR-Empfang. Möglicherweise das beliebteste für SDR - Radioastronomie ist SDR #

Verwendung eines Raspberry Pi 3 B+ als Server aus der Schüssel. Eine Alternative zur Verwendung eines Koaxialkabels vom LNA zum SDR am Computer besteht darin, einen Raspberry Pi 3 B+ (RPi) als Server zu verwenden, um die Daten über ein Ethernet-Kabel an den Computer zu senden, anstatt über ein Koaxialkabel. Dies hat eine Reihe möglicher Vorteile, einschließlich viel weniger oder gar keinem Datenverlust, je nach Kabel und Länge. Ich werde Cat6-Kabel bis zu einer Entfernung von etwa 20 bis 30 Metern verwenden. Das Kabel wird in den RJ45-Ethernet-Port des RPi eingesteckt. Der SDR-Dongle wird an einen USB-Anschluss des RPi angeschlossen. Der LNA wird direkt über die Koaxialstecker/-adapter mit dem SDR-Dongle verbunden.

Dieses Setup kann an der Montagestange für die Schüssel montiert werden, die in einer wetterfesten und belüfteten Box enthalten ist, etwa so . Sie müssten dann darüber nachdenken, dieses Setup mit Strom zu versorgen.

Derzeit schaue ich mir Power Over Ethernet (POE) für das RPi 3 B+ an, möglicherweise unter Verwendung des RPi POE HAT , wenn es dieses Jahr veröffentlicht wird. Dann könnten Sie Strom vom RPi nehmen und einen Aufwärtswandler auf 9 V oder 12 V verwenden, um den LNA Ihrer Wahl mit Strom zu versorgen. sowie alle 5-V-Lüfter, die Sie in Ihrer Box haben.

Wenn Sie dann von Ihrem Computer aus eine Verbindung zum RPi herstellen (z. B. über SSH), sollten Sie auf den Empfang von Daten eingestellt sein. Der andere Vorteil dieses Setups besteht darin, dass Sie von überall auf der Welt mit einer Internetverbindung auf Ihr Gericht zugreifen können, da das RPi als mit dem Internet verbundener Server fungiert. Es gibt einige Diskussionen darüber hier , hier und hier