Astronomia

Radioastronomia amadora: sugestões de pratos

Radioastronomia amadora: sugestões de pratos


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Com que tipo de radioastronomia amadora qualquer cidadão interessado pode fazer:

a) Uma antena parabólica de 2 m. b) Uma antena de 2,5 m. c) Uma antena de 3 m. d) Uma antena de 5 m. e) Uma antena> 5 m <10 m (provavelmente não posso pagar esta ou a anterior mas só quero saber…).

Claro, o espaço às vezes é um problema logístico para grandes coisas, mas eu me pergunto que tipo de objetos ou fontes alguém pode fazer com instrumentos adequados e com ajuda suficiente, se não um especialista. Projetos e links são bem-vindos!


O tamanho do seu prato determina duas coisas:

  1. Junto com a temperatura de seus componentes eletrônicos, determina o a relação sinal-ruído do seu telescópio.
  2. O tamanho do seu prato determina o resolução angular você pode esperar. Isso tem uma relação aproximada de $$ R = lambda / D $$ Onde $ R $ é a sua resolução angular, $ lambda $ é o seu comprimento de onda de luz e $ D $ a largura da sua abertura (prato).

Em vez de falar sobre o tamanho do prato, vamos falar sobre coisas interessantes para observar e ver quais são os requisitos:

O sol

O sol é uma boa fonte de ondas de rádio no comprimento de onda de 10 cm. Como o sol tem cerca de meio grau, precisaríamos de uma antena parabólica de pelo menos 11,5 metros antes de poder esperar ver o sol como algo mais do que uma fonte pontual.

Júpiter

Júpiter tem alguns efeitos de campo magnético que produzem ondas de rádio na faixa de comprimento de onda de 10-100 cm. Claro que Júpiter tem 50 segundos de arco e precisaria de um prato de 412 metros de diâmetro para fazer qualquer resolução.

Fundo Cósmico de Microondas

O CMB foi uma das primeiras medições de ondas de rádio do espaço. O pico mais forte do CMB está no comprimento de onda de 1 mm. No entanto, é muito fraco. Os investigadores originais resfriaram seu detector de rádio com hélio líquido e imagino que algo semelhante seria necessário.

Fontes terrestres e artificiais

Existem muitas fontes de rádio feitas pelo homem. Os aeroportos têm um emissor de ondas de rádio na faixa de 10 cm para radar. Existem muitos satélites geossíncronos ao longo do plano equatorial que usam a banda X na faixa de aproximadamente 2 a 5 cm. Estes, por definição, têm um sinal forte o suficiente para serem vistos da Terra, mesmo com uma antena pequena.

Resumo

O poder de resolução provavelmente está fora do alcance de um radioastrônomo amador, uma vez que os pratos têm que ser muito grandes ou você deve usar um aparelho muito mais sofisticado radio interferometria método para alcançar qualquer resolução angular. No entanto, você ainda pode ver as coisas como fontes pontuais no céu, se quiser. Um excelente exemplo do que provavelmente é realizado pela maioria das pessoas seria este projeto aqui.


Eu tenho uma antena usada com banda C de 2,4 metros de malha que peguei de graça e que irei converter para observar a linha de hidrogênio de 21 cm a 1420 MHz. Tive sorte com este prato, pois ele está em condição de novo, mas você precisa estar ciente de qualquer ferrugem e danos à malha que irão distorcer seus dados. Estou montando o meu no meu quintal em um poste de aço de 75 mm, 2 metros acima do solo, apontando para cima. Isso serve para fazer varreduras de deriva de meridiano, então você não precisa ter um prato móvel, a rotação do planeta faz isso por você.

A linha de hidrogênio pode ser usada para observar objetos do espaço profundo que emitem fortes sinais de linha de hidrogênio. A observação desse espectro da Via Láctea é um exemplo, assim como, digamos, a galáxia Cygnus A e outras.

Os antigos pratos grandes de banda C (2 a 3 metros ou mais) antes usados ​​para TV por satélite, agora amplamente substituídos por pratos menores de banda Ku, podem ser adquiridos por cerca de AU $ 100 ou até mesmo gratuitamente em quintais domésticos. Eles são usados ​​em uma série de projetos de radioastronomia amadoras, especialmente para a linha de 21 cm.

Depois de ter o prato, você normalmente precisará:

Substituindo o Bloco de Baixo Ruído (LNB). O LNB é preso à parte superior dos suportes do prato. Você precisará substituí-lo por um feito especificamente para 1420 MHz. Você pode fazer seu próprio LNB com detalhes em http://www.setileague.org/hardware/feedchok.htm. Nesse site existe uma planilha Excel com variáveis ​​para ajuste de algumas das medidas do LNB.

O LNB para a linha de hidrogênio consiste basicamente em um tubo de alumínio (guia de ondas) tampado em uma extremidade. Dentro do tubo está a sonda da antena, que é apenas uma haste de latão - o comprimento e o posicionamento variam de acordo com os projetos que vi, mas o guia SETI acima deve estar OK. A sonda é soldada ao pino central do conector do cabo coaxial encaixado no guia de ondas. Novamente, consulte a página SETI acima.

Você também pode comprar um pronto em https://www.radioastronomysupplies.com/store/p22/1420_MHz._CYLINDRICAL_FEEDHORN_AND_CHOKE.html

Você precisará de um amplificador de baixo ruído (LNA) para 1420 MHz. O LNA precisará de um ganho de> 30dB e uma figura de ruído (NF) de algo em torno de 0,3dB ou menos. Quanto maior o ganho (sensibilidade) e quanto menor o NF, melhor, embora obviamente a um preço. O LNA deve ser montado no cabo coaxial conectado à sonda de antena do LNB dentro do guia de ondas do LNB. Quanto mais perto, melhor. Não tenho conexões com suprimentos de radioastronomia, mas eles também têm o que parece ser um LNA decente para a linha de hidrogênio:

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

Outro LNA feito para 1420 MHz

Um receptor. O receptor permite que você interprete o sinal vindo do LNA. Eu comprei um dongle USB de rádio definido por software (SDR) barato (AU $ 30) para minha configuração que funcionará como o receptor. Em particular um RTL-SDR Blog R820T2 RTL2832U 1PPM TCXO SMA Rádio Definido por Software

Um exemplo desse uso está em https://www.rtl-sdr.com/hydrogen-line-observation-with-an-rtl-sdr/

Mais discussões sobre SDR para observar a linha de hidrogênio estão em https://www.rtl-sdr.com/rtl-sdr-for-budget-radio-astronomy/

O dongle SDR se conecta à linha coaxial do LNA. Você pode então conectar o dongle SDR à porta USB do seu computador. Cuidado com o comprimento da linha coaxial, pois linhas mais longas perderão dados. Uma alternativa é discutida abaixo.

Software para observar os dados. Existem vários aplicativos de código aberto para recepção de SDR. Possivelmente o mais popular para SDR - a radioastronomia é SDR #

Usando um Raspberry Pi 3 B + como servidor do prato. A alternativa ao uso de cabo coaxial do LNA para SDR no computador é ter um Raspberry Pi 3 B + (RPi) atuando como um servidor para enviar os dados para o computador via cabo Ethernet, em vez de cabo coaxial. Isso tem uma série de vantagens possíveis, incluindo muito menos ou nenhuma perda de dados, dependendo do cabo e do comprimento. Usarei um cabo Cat6 de até cerca de 20 a 30 metros. O cabo é conectado à porta Ethernet RPi RJ45. O dongle SDR é conectado a uma porta USB RPi. O LNA é conectado ao dongle SDR diretamente por meio dos conectores / adaptadores coaxiais.

Esta configuração pode ser montada no poste de montagem para o prato contido em uma caixa à prova de intempéries e ventilada, algo assim. Você precisaria então pensar em alimentar esta configuração.

Atualmente estou olhando para Power Over Ethernet (POE) para o RPi 3 B +, possivelmente usando o RPi POE HAT quando for lançado este ano. Em seguida, você pode obter energia do RPi e usar o conversor boost para 9v ou 12v para alimentar o LNA de sua escolha. bem como quaisquer ventiladores de 5 V que você tenha em sua caixa.

Então, ao se conectar ao RPi de seu computador (por exemplo, usando SSH), você deve estar configurado para receber dados. A outra vantagem dessa configuração é que, como o RPi atua como um servidor conectado à internet, você pode acessar sua parabólica de qualquer lugar do mundo com uma conexão à internet. Há alguma discussão sobre isso aqui, aqui e aqui


Um radioTelescópio simples de 11,2 GHz (parte HW)

Abstrato : Neste artigo, descrevemos a construção de um pequeno radiotelescópio amador operando na freqüência de 11,2 GHz. A construção do radiotelescópio tira proveito do mercado de TV via satélite, o que tornou fácil e barato encontrar antenas refletoras parabólicas com iluminador relativo (buzina de alimentação) e bloco LNB (conversor amplificador-frequência de baixo ruído). As atuações de um instrumento semelhante são naturalmente bastante limitadas, mas ainda permitem fazer observações interessantes de algumas das fontes de rádio mais intensas.

Introdução

A radioastronomia é uma ciência difícil e fascinante. Requer o uso de antenas volumosas e caras, usa tecnologias rádio-eletrônicas sofisticadas e algoritmos sofisticados para processamento de sinal. À primeira vista, pareceria completamente fora do alcance de um & # 8220amateur & # 8221. Na realidade, é possível fazer observações radioastronômicas interessantes, mesmo em nível amador.
Em nosso site, já descrevemos alguns projetos de radioastronomia para aplicações específicas:

Agora queremos tentar fazer um radiotelescópio & # 8220amateur & # 8221 baseado no princípio do radiômetro. Certamente não é este o lugar para dar informações detalhadas sobre a radioastronomia e os radiotelescópios (há muita informação na rede e textos específicos), por isso nos limitamos a dar algumas dicas sobre os principais pontos que nos guiaram na construção do o radiotelescópio.

A radioastronomia estuda corpos celestes analisando as ondas de rádio emitidas por objetos no céu: qualquer objeto emite ondas eletromagnéticas por meio de vários processos físicos (térmicos e não térmicos), essas ondas são captadas pela antena e analisadas com instrumentos apropriados: em geral as características do sinal capturado não são diferentes daquelas que caracterizam um ruído elétrico de amplo espectro. O objetivo do radiotelescópio é captar essa radiação e medir a intensidade do sinal, tal instrumento é chamado de radiômetro. Para ser mais preciso, falamos de potência por unidade de área e por unidade de largura de banda e é expressa em Jansky: 1Jy = 10 -26 W / m 2 Hz.

A gama de frequências de rádio úteis para observações de radioastronomia está entre 20 MHz e sobre 20 GHz: abaixo de 20 MHz há absorção pela ionosfera, acima de 20 GHz há absorção pelos gases presentes na atmosfera.

Para escolher a banda de frequência mais adequada para um radiotelescópio amador, devemos fazer um compromisso entre as possibilidades de observação e as restrições de custo e viabilidade. O espectro de frequência das emissões da fonte de rádio depende do processo físico subjacente: para emissões & # 8220térmicas & # 8221, como o sol ou a lua, a intensidade segue o lei do corpo negro com máximas em altas frequências (de acordo com a aproximação de Rayleigh-Jeans I ∝ 1 / λ 4 ), enquanto para emissões não térmicas (por exemplo, emissão de síncrotron) os máximos são em frequências mais baixas, como pode ser visto no gráfico abaixo que mostra a intensidade de algumas fontes de rádio em função da frequência.

Como sabemos que as dimensões da antena estão relacionadas ao comprimento de onda da radiação a ser recebida, além disso nossa antena deve ser suficientemente diretiva, caso contrário seria praticamente inútil: isso significa que para receber frequências abaixo de 1 GHz as dimensões da antena deveriam ser ser significativamente maior do que 1m: antenas grandes são caras e difíceis de mover.
Outro aspecto a ser considerado é a interferência de rádio externa. O éter, especialmente na cidade, agora está saturado com transmissões e sinais de RF das origens mais heterogêneas: radiodifusão e TV, redes celulares, redes WiFi, distúrbios de linhas de força, etc. & # 8230. Não tendo a possibilidade de instalar o radiotelescópio em & # 8220 & # 8221 locais silenciosos, devemos escolher uma banda de frequência que não seja muito perturbada.

Pelos motivos acima descritos, a escolha é quase obrigatória: o Banda de frequência de 10-12 GHz é o que parece mais adequado para um projeto amador como o nosso. Nessas frequências, antenas refletoras parabólicas e dispositivos projetados para televisão por satélite podem ser reutilizados. Os custos do equipamento são acessíveis, a resolução espacial da antena é bastante boa e a interferência é baixa (basicamente satélites de radiodifusão) e facilmente evitáveis.
Trabalhar em frequências mais baixas permitiria receber facilmente mais fontes de rádio, mas com um aumento considerável em termos de custos, sem falar no problema das interferências.

Antena Parabólica

A antena que encontramos no mercado de segunda mão é uma prato de foco principal com diâmetro de 120 cm. Para aplicações de radioastronomia, é melhor que o prato seja do tipo de foco principal: nessas antenas, o chifre de alimentação é colocado no foco do prato. Em pratos do tipo offset, o chifre de alimentação não é colocado no centro, mas ao lado; este tipo tem vantagens construtivas, mas é mais difícil de apontar para a fonte do que para o foco principal.

Para esta antena, podemos calcular o ganho e a diretividade pretendidos como largura de banda de meia potência HPBW (largura de banda de meia potência):

G = η * (π * D / λ) = 40 dB

HPBW = 65 * λ / D = 1,45 °

Onde
η: eficiência = 0,5
D: diâmetro = 120 cm
λ: comprimento de onda = 2,68 cm (corresponde a 11,2 GHz)

As imagens abaixo mostram a antena e a estrutura metálica utilizada para movimentação manual.

O primeiro componente do sistema é o bloco conversor-amplificador, o chamado LNB. Este é o componente mais importante porque o desempenho do sistema depende muito dele. Nosso sistema recebe na banda de 10-12 GHz, nessas frequências o uso de cabos é problemático, por isso o bloco LNB prevê uma conversão down de frequência em uma banda mais baixa para que cabos coaxiais normais possam ser usados.
A imagem a seguir mostra o esquema básico do bloco LNB: há um primeiro Estágio de amplificação RF, seguido pelo mixer que multiplica o sinal de RF com o sinal gerado por um oscilador local (LO). O sinal resultante contém a soma e a diferença de frequências, o próximo filtro elimina os componentes de soma de alta frequência para deixar passar apenas as frequências na banda de interesse, chamadas frequências intermediárias (IF), que são posteriormente amplificados por outro estágio amplificador. Na prática, é um esquema heteródino, no qual a frequência do oscilador local é fixa.

O bloco LNB que usamos é Invacom & # 8217s SNF-031 modelo que tem barulho baixo e boa estabilidade dos parâmetros de ganho em relação às variações na temperatura operacional. A própria antena está localizada dentro do guia de ondas que possui um flange C120 no lado externo ao qual é fixada a corneta de alimentação, que tem a função de coletar as ondas refletidas pelo prato e transportá-las para o interior do guia de ondas.

  • Banda de frequência de operação: 10,7 e # 8211 12,75 GHz
  • Frequências intermediárias (IF): 950 e # 8211 2150 MHz, LO = 9,75 GHz
  • Figura de ruído NF = 0,3 dB
  • Ganho G = 50 & # 8211 60 dB

As imagens a seguir mostram o bloco de LNB com sua buzina de alimentação fixada no foco do prato.

O receptor

O receptor consiste em poucos componentes, mostrados na imagem a seguir: há um bias-T para alimentar o bloco LNB, um filtro passa-banda centrado em 1420 MHZ, um amplificador de banda larga e o Receptor Airspy R2 SDR. A parte & # 8220hardware & # 8221 tem a função de limitar a banda de recepção e dar ao sinal uma segunda amplificação após o estágio LNB. O sinal é então adquirido por Airspy e posteriormente processado para a determinação da potência total usando GNURadio Programas. O radiômetro a função é praticamente realizada por meio de software.

Características do nosso receptor:
Banda de frequência = 80 MHz
GLNB = 55 dB NFLNB = 0,3 dB
GFiltro = 3,5 dB (perda de inserção)
GAmpli = 15 dB NFAmpli = 0,75 dB
Ganho: GLNB & # 8211 GFiltro + GAmpli = 55 -3,5 +15 = 66,5 dB
Figura de ruído: F = FLNB + (FAmpli & # 8211 1) / GLNB = 0,3 dB
Te = (F & # 8211 1) * T0 = 20,3 ° K (temperatura equivalente do receptor)

Bias-T

O Bias-T tem a função de & # 8220 injetar & # 8221 a tensão de alimentação para o bloco LNB ao longo do cabo coaxial. Na prática, é um circuito simples com um capacitor de acoplamento para filtrar o componente DC em direção ao lado RF e uma indutância na entrada DC. Obtido no eBay, pode ser facilmente construído, mas deve-se prestar atenção à qualidade & # 8220RF & # 8221 dos componentes e da blindagem.

Filtro Passa-Banda 1420 MHz

Este filtro é dedicado a radioastrônomos amadores interessados ​​nas observações da linha de hidrogênio. Ele usa o componente SAW TA2494A e mede apenas 50 x 10 mm. Possui almofadas de borda para uma fácil soldagem de uma proteção de RF. A perda de inserção é normalmente inferior a 3,5 dB e com largura de banda de 80 MHz.

Dados técnicos :
Frequência central 1420 MHz
Bandpass utilizável 1380-1460 MHz
Perda de inserção, 1380 a 1460 MHz 3,5dB
Ondulação de amplitude, 1380 a 1460 MHz 1,0 dBpp
VSWR, 1380 a 1420 MHz 1,9: 1
Rejeição referenciada a 0dB:
DC a 1300 MHz 28dB
1550 a 3000 MHz 30dB
Impedância 50Ω
Nível máximo de potência de entrada 10 dBm

Nas imagens abaixo mostramos a unidade e sua resposta em frequência. Soldamos dois fios entre os conectores fêmea da SMA e envolvemos o filtro com fita de alumínio para protegê-lo.

Frequência (MHz) Ganho (dB)
1300 -50
1420 -3.5
1500 -50

Amplificador de banda larga

Esta unidade HAB-FLTNOSAW construída pela UPUTRONICS é um pré-amplificador projetado para ir entre um receptor de rádio definido por software e uma antena. O LNA usado dentro é um MiniCircuits PSA4-5043. Este modelo específico tem o filtro SAW removido para cobrir 0,1 MHz a 4 GHz. Existem 2 opções para alimentar a unidade: ou pelo conector USB ou via bias-tee. Dispositivos como o Airspy podem ativar o bias-tee e alimentar o dispositivo. Alternativamente, qualquer cabo mini USB pode ser usado para alimentar o dispositivo. Optamos por alimentar a unidade via linha USB.

Dados técnicos :
Ganho de 24 db @ 100 MHz - & gt 15,2 db a 1415 MHz
NF 0.75dB
Tensão de alimentação USB ou bias tee 5V

Nas imagens abaixo mostramos a unidade e sua resposta em frequência.

Frequência (MHz) Ganho (dB)
1300 16
1420 15
1500 14

Receptor Airspy R2 SDR

Do site do fabricante & # 8217s: O Airspy R2 estabelece um novo nível de desempenho ao receber as bandas VHF e UHF graças à sua arquitetura de baixo IF baseada no Chip Rafael Micro R820T2 e um ADC de Oversampling de 12 bits de alta qualidade e DSP de última geração. No modo Oversampling, o Airspy R2 aplica filtros analógicos de RF e IF ao caminho do sinal e aumenta o resolução de até 16 bits usando a dizimação de software. A cobertura pode ser estendida para bandas de HF por meio do SpyVerter, companheiro de conversão (não usado por nós). Airspy R2 é 100% compatível com todo o software existente, incluindo o padrão de varredura SDR #, mas também com uma série de aplicativos de rádio definidos por software populares, como SDR-Radio, HDSDR, GQRX e GNU Radio. A estabilidade e precisão do relógio para o oscilador local, dado a 0,5 ppm, também é importante para nossa aplicação.

Principais recursos do receptor AirSpy SDR:
● contínuo 24 - 1700 MHz intervalo RX nativo, até DC com a opção SpyVerter (não usado)
● 3,5 dB NF entre 42 e 1002 MHz
● Entrada RF máxima de +10 dBm
● Filtros de rastreamento de RF
● Interface de RF IIP3 de 35dBm
12 bits ADC @ 20 MSPS (10,4 ENOB, 70dB SNR, 95dB SFDR)
● Saída de IQ de 10MSPS
0,5 ppm de alta precisão, relógio de baixo ruído de fase
● Visão panorâmica do espectro de 10 MHz com até 9 MHz de alias / imagem livre
Sem desequilíbrio de QI, DC offset ou ruído 1 / F no centro do espectro 1 x RF Input
● Software de 4,5 V comutado Bias-Tee para alimentar LNAs e conversores up / down (não usados)
● Temperatura de operação: -10 ° C a 40 ° C

Na configuração do dispositivo (feito através do osmocom motorista em Rádio GNU), o ganho de RF é definido como 0 (configuração padrão), enquanto os ganhos IF e BB são definidos como 10 dB. Esses valores de ganho muito baixos mostram a eficácia dos componentes colocados a montante do receptor: da antena aos amplificadores LNA e de banda larga. A opção bias-T também está desabilitada.

Referências

Conclusões

Descrevemos a construção de um pequeno e barato radiotelescópio de microondas. Aproveitamos a ampla disponibilidade de componentes de rádio para TV via satélite. A função de radiômetro, ou seja, a medição real da intensidade do sinal, será implementada via software usando o framework GNURadio: este será o assunto do próximo post.

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Existe um limite para o tamanho de uma matriz Argus?

Por exemplo, terreno irregular, tempo de propagação da comunicação, curvatura do terreno, etc?

Supondo que os custos imobiliários não sejam um problema, quais seriam algumas vantagens de uma matriz muito grande (dezenas, centenas, de km)?

Este e SKA também foram meus primeiros pensamentos. Isso já está sendo feito e abrange grandes distâncias em vários países.

Muito interessante. Ocorreu-me que colocar uma coisa dessas no lado distante lunar poderia gerar alguns resultados interessantes. Além de ser protegido de tudo Interferência terrestre, e não tendo uma ionosfera incômoda, seria até protegida do Sol por cerca de 10 dias por mês. Eu acho que também seria muito mais fácil de implantar do que a proposta da NASA & # x27s de erguer uma enorme placa parabólica dentro de uma cratera usando robôs.

Na verdade, o LOFAR já permite apontamentos duplos para observações (portanto, um feixe na fonte alvo, um feixe no calibrador). Isso é bom porque podemos usar o feixe do calibrador para determinar a calibração (e especialmente os deslocamentos do relógio) e isso torna nossa vida muito mais fácil para calibrar no alvo.

Além disso, o LOFAR pode ser atualizado para ter mais feixes simultâneos no futuro, e os planos já estão a caminho


Antenas de radioastronomia

Para a recepção de HF das tempestades de ruído de Júpiter, a escolha bem documentada e popular é o dipolo duplo em fases. Para aqueles de nós com um pouco menos de espaço para brincar, um único dipolo com um amplificador de baixo ruído (LNA) antes do receptor tem que ser suficiente. Além dos designs de Radio Jove no livro “Listening to Jupiter 2nd Edition”, existem muitos designs para Yagi-Uda neste comprimento de onda que estão disponíveis gratuitamente na rede, mas são bastante grandes. Hidrogênio e outros sistemas de monitoramento de linha espectral geralmente dependem de coletores parabólicos para o alto ganho necessário. O sinal é refletido e focado em uma corneta de alimentação ou hélice para acoplar sinais a um (s) LNA (s) e receptor (es). Um prato de 3,0 m de diâmetro pode fornecer cerca de 30 dB de ganho a 1420 MHz com uma largura de feixe (resolução) de cerca de 4 ° do céu. O prato de mesmo tamanho aumentará em ganho e sua largura de feixe diminuirá (resolução mais alta) em frequências mais altas, assumindo que a precisão da superfície seja adequada.

Abertura da Antena

A abertura ou área efetiva de uma antena receptora é medida como a área de um círculo para o sinal de entrada como a densidade de potência (watts por metro quadrado) x abertura (metros quadrados) = potência disponível da antena (watts).

O ganho da antena é diretamente proporcional à abertura e geralmente o ganho da antena é aumentado focalizando a radiação em uma única direção, enquanto reduz todas as outras direções. Uma vez que a energia não pode ser criada pela antena, quanto maior a abertura, maior o ganho e menor a largura do feixe.

A relação entre ganho e área efetiva é

G = 4 * PI * A / L2 ou A = G * L2 / 4 / PI

Onde G é o ganho (linear, não dB), A é a área efetiva, PI é 3,14. e L2 é o comprimento de onda ao quadrado. As unidades de A e L2 não são importantes, mas ambas devem ser fornecidas nas mesmas unidades. A mesma área significa mais ganho em uma frequência mais alta, e o mesmo ganho significa menos área em uma frequência mais alta.

Simplesmente aumentar o tamanho da antena não garante um aumento na área efetiva; entretanto, outros fatores sendo iguais, as antenas com maior área efetiva máxima são geralmente maiores.

Parece óbvio para os astrônomos ópticos que uma antena parabólica com muitos comprimentos de onda terá uma abertura quase igual à sua área física. No entanto, outras antenas, como matrizes Yagi e Col-lineares, podem não parecer as mesmas à primeira vista, mas alcançam o mesmo resultado usando outros meios em frequências de rádio.

Polarização de Antena

A maioria dos sinais naturais (ou seja, fontes cósmicas) são quase sempre não polarizados (que é o mesmo que "polarizado aleatoriamente"), de modo que o uso de qualquer método de polarização simples linear ou circular obterá o mesmo resultado. A ligeira polarização presente em tais sinais não traz nenhuma "vantagem de potência" significativa, portanto, na prática, as antenas polarizadas lineares são mais preferidas na Radioastronomia, pois são mais práticas de construir para um ganho específico em relação a uma antena polarizada circular.

A polarização pode, no entanto, transportar informações interessantes sobre a fonte, então os radioastrônomos às vezes querem medir isso. No entanto, é muito difícil de fazer, porque as características do sinal são tão fracas e abaixo de alguns 100 MHz, a informação de polarização geralmente é muito confundida pela ionosfera para ter alguma utilidade prática.

Registrar antenas periódicas

Antenas de banda larga 'Yagi' são algumas vezes utilizadas se houver necessidade de receber uma grande faixa de frequências com a mesma antena, como no e-Callisto Solar Radio Spectrometer 45-870 MHz.

Peter escreveu sobre a construção de uma antena periódica logarítmica de 5 metros para este receptor aqui.

Radiotelescópios

Há tanto escrito sobre Radiotelescópios pelos profissionais que parece bobagem tentar escrever outro.

O link Radio Telescopes leva você a uma série de palestras e cursos sobre Radioastronomia do Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO)

Computadores e Software Você não precisa deles, a menos que vá escolher a opção Rádio Definido por Software (SDR), mas eles são úteis para quase tudo que você quiser fazer. A principal coisa a lembrar é que qualquer que seja a plataforma de hardware que você escolher, se for fazer processamento digital de sinais (DSP), você vai querer um processador rápido porque muito DSP é muito pesado para o computador. O software está disponível em muitas fontes e você pode até ter que comprar alguns, Deus me livre. No entanto, o software mais popular é o software livre SDR # e isso é grátis! Ele 'fala' para quase tudo e você pode comprar um DVT 'dongle' por menos de US $ 20, o que o levará a sério e de verdade no SDR. A maioria dos softwares DSP contém um analisador de espectro de transformação rápida de Fourier (FFT), espectrógrafo de exibição em cascata (frequência e amplitude / tempo do amplificador) e função de gravação / reprodução de áudio de seu rádio por meio da placa de som do computador ou de arquivos no disco de armazenamento selecionado. Os pacotes mais exóticos oferecem recursos adicionais, como correlação automática e outras técnicas avançadas de redução de ruído. Se você está planejando usar a opção SDR, provavelmente receberá um pacote DSP com o receptor, mas talvez não. O USRP foi desenvolvido para funcionar com o conjunto GNU Radio em um sistema operacional (SO) Debian Linux. Os receptores WinRadio G3xx são feitos principalmente para os vários sistemas operacionais Micro $ oft Windows e vêm com pacotes DSP padrão ou opcionais, com recursos limitados e suporte para operação em Linux. Para outros modelos de SDR, verifique as informações de vendas do fabricante em relação aos requisitos de hardware / sistema operacional / software. Alguns links que você pode achar úteis são:

Linux

Mac OS X

Receptores

Muitas opções aqui, mas geralmente se enquadram nas duas categorias de receptores / scanners de comunicação e rádio definido por software (SDR). Na primeira categoria, esses receptores tendem a operar até várias centenas de megahertz e geralmente são razoavelmente sensíveis. Se você tem um receptor de ondas curtas antigo, primeiro tire o pó das aranhas, conecte-o ao seu novo conjunto dipolo de banda de 15 metros e você deverá receber o Sol ou mesmo Júpiter se tiver sorte. Os receptores de comunicação HF de qualidade usados ​​por entusiastas de rádio amador são uma boa opção, há bastante suporte de software para a série Icom IC-7000 e se você procurar bastante, alguns outros também. Existem também muitos membros e entusiastas da ARRL desenvolvendo seu próprio hardware de rádio, que geralmente é melhor do que muitos modelos comerciais.

Alguns links que você pode achar úteis são: Rick Campbel KK7B e amp Bill Kelsey N8ET R1 / R2 e amp Mini R2 Pro Direct Conversion Receiver Projeto QPL2000

O Rádio Definido por Software (SDR) é o novo brinquedo preferido no mundo do rádio. Existem muitos modelos aparecendo não apenas nas bandas de rádio HF e amador, mas também nos modelos de banda larga, operando bem nas faixas de gigahertz.

Existem também muitos membros e entusiastas da ARRL desenvolvendo seu próprio hardware SDR.

Alguns dos modelos mais populares estão listados abaixo, juntamente com links para seus respectivos sites:

Para software de controle adequado para software definir rádios de várias descrições, consulte SDR # software livre


Radioastronomia amadora: sugestões de pratos - Astronomia

  • NooElecDVB-T + DAB + FM (R820T) Receptor SDR com SDR # V1.0.0.500 mostrando a emissão de rádio solar.
  • O SDR está na frequência central de 1,2 GHz e largura de banda de captura de 2 MHz.
  • A banda amarela na janela do espectrograma azul inferior é o aumento de 6 dB na força do sinal à medida que a antena de rádio se move ao longo do sol.
  • O eixo vertical da janela do espectrograma no fundo azul é o tempo e o eixo horizontal é a frequência.
  • O Satellite Finder e a fonte de alimentação são conectados à primeira saída do LNB.
  • O receptor SDR NooElecDVB-T + DAB + FM (R820T) está conectado à segunda saída LNB
  • Clique na tela acima para uma captura de tela de resolução total.
  • A captura de tela acima foi o primeiro teste do Itty Bitty Radio Telescope com o SDR.

Peças do radiotelescópio Itty Bitty

  • Antena parabólica Amazon DirecTv 18 "LNB 18
    • O LNB precisa de energia do receptor para funcionar
    • Saída dupla para dois receptores
      • Saída 1 do LNB para o medidor de localização de satélite para Directv
      • A alimentação DC é fornecida à saída 1 do LNB.
      • Saída LNB 2 para o receptor SDR DVB-T + DAB + FM (R820T)
        • Faixa de sintonia 950 MHz a 1,45 GHz
        • Largura de banda de captura de 2+ MHz
        • Frequência central definida para 1,2 GHz

        • O localizador é ajustado para 1 para o céu acima
        • O localizador lê


        Radioastronomia amadora: sugestões de pratos - Astronomia

        Abaixo estão exemplos de SDRs e receptores de rádio tradicionais usados ​​para radioastronomia e observação de satélite.

        • SDRs baseados em Receptores Realtek RTL2832U e Raphael Micro R820T Digital Video Broadcasting Terrestrial (DVB-T) usando USB
          • Características
            • Largura de banda de captura de 2+ MHz
            • O RTL2832U transmite dados I + Q de 8 bits para o PC usando USB.
            • Faixa de frequência (aproximada) 25 MHz - 1750 MHz
            • Conector de antena MCX fêmea
            • Custo muito baixo

            • NooElec NESDR Mini SDR e DVB-T USB Stick (R820T) com antena e controle remoto
              • Ham It Up v1.2 - conversor ascendente de RF para rádio definido por software
                • Cabo NooElec entre o e o conversor Macho MCX para cabo pigtail Macho SMA, RG174, 0,5 'de comprimento
                • MCX macho para F fêmea cabo coaxial RF conjunto de cabo coaxial MCX macho para F fêmea 6 & quot
                • Armadilha Radio Shack FM, veja a resposta de frequência nas análises.
                • Armadilha FM MCM Electronics

                DVB-T (R820T) com SDR # V1.0.0.1193 a 28 MHz mostrando as bandas CB e Ham de 10 metros usando o Scanner Ant-Base 30-1300 Mhz da Antennacraft e Radio Shack FM trap. Observe as transmissões CW no centro-direito da viúva do espectrograma azul inferior. Clique na tela acima para uma captura de tela de resolução total.

                • Uma boa visão geral do processo de instalação do SDR # com RTLSDR
                • Primeiro, use o script de instalação rápida (arquivo bat sdr-install.zip PC) em SDR # downloads para baixar os arquivos para o seu PC.
                • Em seguida, use o Zadig para configurar o driver USB do PC.
                  • Instalando o driver SDR dongle RTL usando Zadig da M3GHE
                    • O ID USB é necessário no Zadig para selecionar o dispositivo USB correto.

                    DVB-T (R820T) com SDR # V1.0.0.500 a 1.200 MHz mostrando a emissão de rádio solar da saída LNB do radiotelescópio Itty Bitty. Notice the 6 dB rise in signal strength (yellow band in the bottom blue spectrogram widow) as the radio dish is positioned across the Sun. The spectrogram window vertical axis is time and the horizontal axis is frequency. Click on the above screen for full resolution screen capture.


                    Is it possible to build a DIY radio telescope?

                    Yes it sure is, only thing though it your only gonna get the sun. Here is a link to it. It is real easy and cheep.

                    The first link will take you to the itty bitty dish a simply diy project. The second link is the society of amateur radio astronomers, under the projects tab on the top you'll see a few more sophisticated projects.

                    As far as a used dish goes your limited to what you can do on the cheep without spending a lot more money. At that point you can kit the jove radio project kit or similar.

                    Edited by Allanbarth1, 19 May 2017 - 11:07 AM.

                    #4 starcanoe

                    Way back in the day I got the impression that the equipment to detect Jupiter was not particularly expensive or sophisticated/complicated.

                    #5 Jeff B1

                    Very interesting article, thanks.

                    #6 Allanbarth1

                    You can build a respectively inexpensive antenna for detecting solar storms and storms from Jupiter. The receiver and amplifier can also be done on the cheep, but both require a small bit of electronics understanding. There are lots of different designs for Jove projects that can be easily made in the 20.1 MHz, 15 meter wavelength. A antenna about half that can receive a lot more of the signals from Jove. Even , including detecting occultation's of the moons of Jove because of the Doppler Effect. It's the equipment on the other side of the antenna that gets expensive and complicated. The more that you want to detect and listen to, the more money, time, skill. etc.

                    In all fairness the original posters question was about using a old unused T.V. satellite dish for radio astronomy. For a very little amount of cash out of pocket yes, you can but all that your going to be able to receive is going to be the sun, people who walk close by the dish and trees, yes trees do emit a receivable signals.

                    The MIT link has a few different programs to use depending on your interests.

                    This is the easiest DIY dish conversion and will get your feet wet. It can also be added on to, 2nd dish and even a 3rd dish. You can also use software developed by MIT for just this application and is my favorite be far as far as DIY satellite dish projects go.

                    Edited by Allanbarth1, 19 May 2017 - 09:28 AM.

                    #7 bvillebob

                    The OP mentioned a MINI dish, one of the 30"'ers.

                    The issue you have is that those dishes are designed for receiving strong signals broadcast from nearby (22,400 mile) objects, so they're small and relatively low gain. I saw an astronomer comment the other day that if you were trying to detect a cell phone on the surface of Mars it would be one million times more powerful than the typical source they observe. Astronomical radio sources are weak, very very weak, other than the sun and the reflected sun noise off the moon.

                    Realistically 10' or so is probably about the minimum size I'd fool with. With modern low noise transistors and MMICs, combined with SDR and long integration times, you can detect quite a bit with something that size. I used to have a 24' dish many years ago, and can still remember the thrill of turning it to Saggitarius A* and hearing the noise level come up by 6dB or so.

                    Also, realize that a radio telescope is in effect a one pixel camera. You don't get images, you get data and it's a very different experience.

                    Finally, Jupiter's emissions peak in the upper HF range, 20 MHz or so and they're easy to detect with a shortwave receiver or SDR is even better. Your dish is designed for 12 GHz or so, almost 1000 times higher in frequency, it would be useless for that.


                    Muskegon Astronomical Society

                    Last month we got a 12' satellite dish from Dan Seeley. So the question on everyone's mind: what will we be able to accomplish with this dish? Well, depends on what objects we want to go after and what equipment we can afford. In amateur radio astronomy we could do Solar observations, Jupiter observations, Meteor observations, Galactic observations, or even SETI (search for extraterrestrial intelligence) observations.

                    Solar Observations: We could detect solar flares at the VLF (very low frequency) 30-80 KHz range or in the VHF (very high frequency) 1-30 MHz range. We'd need only simple ham radio equipment. With the satellite dish, we'd be able to pick up solar burst activity at 80-890 MHz frequency range.

                    Jupiter Observations: We could detect radio noise storms from Jupiter. at the 18-24 MHz range These storms are believed to be caused by the movement of the Jovian moons Io and Ganymede through the magnetic field of Jupiter, which in turn causes great electrical storms on the planet, Again, a simple short wave radio equipment and loop antenna.

                    Meteor Observations: By turning into a blank signal, say an marginally received aircraft beacon at 75 MHz, we could pick up in-falling meteors as "ping" sounds. We'd need ham radio equipment and a directional (Yagis) antenna.

                    Galactic Observations: With short wave equipment and a directional antenna, we could study solar flares. Perhaps we could study some of the more powerful radio sources such as Cassiopeia A or Cygnus A at the 80-100 MHz range. We could also study the galactic arms and the center of the Milky Way.

                    SETI Observations: You heard of the 21 centimeter band? This is the radio wavelength created by an excited hydrogen hydroxyl molecule. At 1420 MHz, it's the hole of silence where almost no Cosmic static is generated. This so-called "water hole" is an ideal place to observe in general (or look for ET). At this frequency, however, we'd need a satellite dish.

                    Oh, FYI. When we talk about the 21 cm Band, it's the wavelength (meters) = 300 / frequency (MHz). Example: 300 / 1420 MHz = .21 meters or the 21 centimeter band. The 21 cm band is also called the L-Band (1420 MHz or 1.4 GHz). Other bands include the 23 cm band (1300 MHz), the 2-meter band (148 MHz), the C-Band (4 GHz), and the Ku-Band (12 GHz).

                    Other Observations: A satellite dish is viable only above 400 MHz. In areas such as the "water hole", it might be possible to observe Doppler shifts in the Milky way or detect HEPs (high energy pulses) from the galactic center. These HEPs are mysterious pulses, possibly generated by flare stars or black hole radiation. Given the right equipment, we could observe pulsars, supernova remnants, gamma ray bursts, or other blackbody radiation (radiation that an object would absorb if it were a perfect absorber).

                    The basic radio telescope has an antenna, a pre-amplifier, bandpass filter, a mixer/oscillator, an IF (intermediate frequency) amplifier, square-law detector, and DC amplifier. The antenna, of course, is the TVRO (TV Receive Only) satellite dish. Signals from the antenna are sent to the pre-amplifier. The pre-amplifier (also called the LNA or low noise amplifier) boosts the weak in-coming signal. The bandpass filter (white box) allows only selected ranges of frequencies to pass to the mixer. The mixer/oscillator lowers the frequency for the IF amplifier (avoids signal feedback to the antenna). The signal is boosted by the IF amplifier (also does some bandpass filtering). The square-law detector allows passage of the signal in one direction by throwing out the other half (otherwise the highs would cancel the lows). The DC processor removes receiver noise and other fluctuations before sending the signal on to either a recorder or an A/D (analog/digital) converter and computer.

                    It'll be up to Dan to assemble our radio telescope. He might obtain the individual components separately. He might opt to get a TPR (total power receiver), an all-in-one receiver that has most of the components built-in. Radio Astronomy Supplies seems to be the main supplier of RA components. They also have $1500-$2500 all-in-one receivers. rfspace.com has an interesting receiver called a SDR-14 which runs about $1000. If Dan assemblies the individual components (gets the signal to the computer), we might be able to get the SDR-14 SpectraView software directly from www.moetronix.com.

                    In radio observations, you aim the dish ahead of the desired object, recording the object as it drifts across your field of view. The hard part is finding the object and getting ahead of it before the observation. If Dan can get four-way control, we'll be able to find objects easier. And if he can train the RA drive to track in sideral time, we'll be able to extend our observing time.

                    But don't hope for images any time soon. I'm told our dish will have a five degree field of view. By optical standards, that's huge and will result in low resolution. Radio astronomy in general is like seeing the sky through a soda straw (and an opaque straw at that). If we can make enough accurate sweeps of a section of sky perhaps we'll be able to create some sort of image. Eventually.

                    So, will we get to observe galactic Doppler shifts or hear ET? Again, depends on the equipment. But you have to start somewhere. And even if we don't see pulsars, at least we'll know why we can't see them. I liken this project to a beginner getting his first telescope. Images off the Internet are a thousand times better then anything you can see in your small scope. But your scope sees the real thing. A picture is like taking someone's word. Same thing with Radio Astronomy. We might end up with just lines on a graph, but they'll be OUR lines.

                    In writing this article, I found several sources of information. "Radio Astronomy Projects" by William Lonc, and "Amateur Radio Astronomy Systems, Procedures, and Projects" by Jeffery M. Lichtman were useful. Also found the following web site helpful:


                    Amateur radioastronomy: dish suggestions - Astronomy

                    This picture is a historic moment, on the 10th of June 2006 Matthias Busch, the Father of EASYSKY installed the ERAC Controler Driver to EasySky and for the first time ever the Radio Telescope Mannheim was no longer only in Meridian Transit mode , it was able to track celestial objects for the first time.

                    The First object to be looked at was of course Cas A and she came in Beutifuly. The next Target was Thermal noise from Jupiter and of course later the Moon. It was for Matthias a whole new feeling moving 2.5 Tones of Steel a Radio Telescope and of Course the seat he was sitting on and all that with his own program .

                    Congratulations and Thanks Matthias you have given us all the tool we need to do Challenging Radio Astronomy

                    A very good source for A.L.L.B.I.N antennas: Dishes upto 3.7 m

                    Contato

                    Starting in October 2006 all discussions are continued in the general ERAC mailing list. You can subscribe to that list on the following website:

                    To send off anything to the group all you have to do is send it off to the address

                    Links

                    • ALLBIN registration form for all who want to participate and support the project
                      ALLBIN registration form
                    • Peter Wright gives a technical overview on ALLBIN ideas and concepts
                      ALLBIN Powerpoint presentation (11 MBytes)
                    • Marko Cebokli describes his SImple Digital Interferometer (SIDI)
                      lea.hamradio.si/

                    Documents

                    It is Basically True that an Amateur Radio Astronomer can not do much with a small dish of say 3 ,5, or 8 meters however that is not true if the Amateur decides to build East West 2 element single site interferometer linked up with cables together to give a collecting area much larger , if the Amateur constructs his equipment well with this simple equipment he gets fantastic results for a very small cost indeed .

                    Let us go on a bit further and consider a Radio Linked Interferometer in VHF or UHF or Microwave bandwidth this is also easy as long as both dishes are in an east west Meridian transit mode , things get a bit more complicated however it is still a goal for an experiment that works very well on an amateur budget .

                    Now let us go a step further to imagine a group of Amateur Radio Astronomers spread all over Europe who decide to work together to build up something big . and you have landed by project ALLBIN the basis for the future of Amateur Radio Astronomy well into the future , but how could such a system work ?

                    The first stage is to get an intensity type interferometer up and running using Amateur Equipment then at a later date to upgrade this system to become a phased array but is this dream possible? As president of the European Radio Astronomy Club I say Yes Certainly ! Today we are living in a Society where Technological advances are taking place almost day after day and the computing power available today is gigantic all we have to do is get organised . Today after an idea given to us from Ian Morrison from Jodrell bank using Radio to link up 2 remote stations we have succeeded in making an interferometer from 2 sites with home made equipment . Project ALLBIN is sitting in its start position ready to go and you can most certainly help if you wish to join us ?

                    The System is planned to work like this: A total of 40 Stations are at some stage of construction at the moment by individuals spread all over Europe , we all want to observe at first the Hydrogen line at 1.42 GHz with identical Electronic Equipment in the Meridian Transit Mode Later the Equipment will be slowly upgraded as individual financing allows . Each station gets an e-mail telling him when and at what elevation he or she needs to observe. Now all stations are hopefully up and running and calibrated when a Radio Clock triggers off the computer to sample data at each station , this clock is not however Synchronised does however get everyone started within one second after this start impulse all timing is done using a standard Satellite based clock of high accuracy using the PAL FBAS Signal from the German TV Channel ZDF via ASTRA 1F which gives a signal of 15.625KHz which using a PLL can lock in any other Oscillators to an accuracy of 10 to the power minus 13 to 14, this is not possible with GPS for instance as GPS gives us for each station a local time only . After a run is completed we all meet in the internet in an art chat room for engineering and chat as well as data transfer . this chat room has two levels one for communication and the other to communicate with the group , one station acts as master to pole each station for a sample of data , after all stations have sent in a bit of data the master station calculates the correlation shift for each station individually. This value is sent out to each remote station to let him shift all his data by this value locally so using the computer power of each station rather than at one central hub . Now the sample has been done very roughly and each station can see in the engineering channel what has been Observed roughly , everyone can now decide what needs to be observed in detail which the master station then implements to get depth data of the area of interest , this interactive mode together with modern Data Compression Techniques and the day by day improvement of Computers and Data Highways is the secret of how project ALLBIN will be constructed and will improve its performance in the years to come .

                    Today Project ALLBIN is in the Hybrid stage of early Construction and Development , we need people who are interested in Helping to get the system off the ground , at the end we will be manufacturing a product that will be the basis of a whole new tool for the future and I think that is exiting enough for anyone to help Pioneer the future of Amateur Radio Astronomy in Europe , a later step will be to hopefully work with existing VLBI Groups here in Europe .

                    Q. How can I Help ?
                    A.If you are a Mathematician , Programmer Hardware or RF Man we need you in our team now as training weekends are now being planned to learn how VLBI is being done today and from this how our own equipment will be designed and built for a total of 80 stations spread all over Europe.

                    Q Can I earn money with this project
                    A. No But what you will be doing will be priceless for yourself and others.

                    Q. do I need to own a Radio Telescope to Participate
                    A. No but one day with our help you will that is certain .

                    Q do I need to have my own equipment
                    A No you will be working on of having close contact to an existing ERAC Member in your Area to work together as a central team for development and a local group when implemented .

                    Q. What kind of knowledge do I need to bring with me to work with this group.
                    A. Everyone is a Specialist for something and that is what we need with Project ALLBIN we all help each other to do what we can for others and be helped by others where we have problems .

                    Q. If I choose to build my own station what will this cost me
                    A Every station we get up and running will mean that we get a better view of space and if you wish to build up your own station we will help you to do this the hardware is designed and manufactured by the group so the costs will be very low indeed however allot of work that you will be proud of at the end of the day . The basic Fixed manually tiltable meridian transit telescope will be cheep probably with a donated dish free of charge at a later date the tilt mechanism will need to be controlled via computer and maybe the dish will need to become rotatable but all this is not needed at the start and everything will get upgraded at a slow rate , the basic system may be later used at different frequencies by a simple change of feed and Low noise block down converter .

                    Q How can I join in
                    A. Just Mail us here at Headquarters [email protected] and we will do the rest

                    To close a small word of warning

                    PROJECT ALLBIN IS WORTH GETTING INVOLVED IN AS IT WILL BE A GIFT TO THE WHOLE AMATEUR COMUNITY FOR THE GENERATIONS TO COME


                    Assista o vídeo: 5 Misteriosas Señales de Radio del espacio que hemos recibido Misterios del mundo 2015 (Novembro 2022).