ЛЮБИТЕЛЬСКИЙ РАДИОТЕЛЕСКОП - РУКОВОДСТВО ПО СОЗДАНИЮ

[Alex Plaha]

Да Борис,  у нас  не  было необходимости привязываться к  направлению меридиана  во время наблюдений радиоисточников.  С помощью лазера,  антенны направлялись на любую видимую звезду,  склонение которой такое же,  как и у радиоисточника, транзит которого мы ожидаем.  Задача первых экспериментов была простая – наблюдение транзита радиоисточника через главный лепесток антенны ,  проверка работоспособности РТИ-1 и определение  радиоисточника с наименьшим потоком, который мы можем визуально зафиксировать на графике корреляции и спектре. Например,  корреляция HerA,  визуально на графике не наблюдалась, а на спектре четко  проявлялась  в виде пика справа от центральной частоты.
Поэтому в большой точности  расположении антенн не было необходимости. Расположение базы  восток-запад выставлялось на глаз. Плюс сама поверхность могла быть не ровная, и перепад высоты между антеннами не учтен.
Например,  зная дату , время транзита Лебедя и его склонение,  можно определить азимутальные координаты и попробовать уточнить Ваши расчеты.  Как только у меня появится возможность,  я обязательно проведу для Вас наблюдение Солнца в направлении меридиана с точными данными.

Что касается, помех на зеленых кривых, то я думаю это из-за того, что в формировании сигналов  для красной и зеленой кривой задействованы  разные сместители,  с разными характеристиками. А это в свою очередь влияет на чувствительность тракта.

В столбики  real & image выводится  корреляция P.  Если при этом применялась формула Ван Флека, то данные будут пропорционально увеличены.  Еще к этим данным мог применятся коэффициент,  для  пропорционального масштабирования.

[boangri]

Привожу результаты анализа.

Первый график - исходные данные по КассиопееА (приведенные к правильному нулевому уровню)
На втором графике показан фит теоретической кривой (синяя) и красной экспериментальной.
Мне наконец удалось с удоволетворительной точностью учесть все параметры.

В столбики  real & image выводится  корреляция P.  Если при этом применялась формула Ван Флека, то данные будут пропорционально увеличены.  Еще к этим данным мог применятся коэффициент,  для  пропорционального масштабирования.

Я не пользовался формулой Ван Флека. Она связывает наблюдаемую корреляцию P = (N11 + N00 - N10 - N01)/N с т.н. "истинной" корреляцией, но нам последняя не нужна. Я использовал собственную формулу (ее вывод я привел на 14-й странце этой темы), которая связывает наблюдаемую корреляцию P с отношением сигнал/шум.

P = 2/pi*Pсигнала/Pшума.
Pсигнала = Sэфф * Y * (диап.частот)
Pшума = 4*k*Tэфф*(диап.частот) - формула Найквиста.

Sэфф - эффективная поверхность антенны, = Sгеометр. * K ант. Коэффициент Kант (от 0 до 1) учитывает то, что не вся энергия, падающая на антенну, поглощается диполем.

Моей целью было вычисление эффективной шумовой температуры приемного тракта, точнее комбинации Tэфф/Kант. (по отдельности эти величины не определяются). Я исходил из оценки потока Кассиопеи в 2100 ян, из чего можно было сделать вывод, что "коэффициент для пропорционального масштабирования" был около 10. Подставив найденное амплитудное (максимальное) значение P = 0.001 я получил отношение Тэфф/Kант = 775гр кельвина. Учитывая, что Kант менее 1 (а скорее всего менее 0.5) можно сделать вывод что коэф. собственных шумов лишь немного превосходит 1. Впрочем, точность моих расчетов небольшая.

[boangri]

Например,  корреляция HerA,  визуально на графике не наблюдалась, а на спектре четко  проявлялась  в виде пика справа от центральной частоты.

Александр, а как Вы получаете спектры?

[shicl]

В ПО есть спектроанализатор или отдельный применялся? Вообще, как я понимаю, анализировать спектр можно только до коррелятора.

Хотя, спектр коррелированного сигнала наблюдать можно, спектр самого полезного не получится.

[boangri]

В ПО есть спектроанализатор или отдельный применялся? Вообще, как я понимаю, анализировать спектр можно только до коррелятора.

Хотя, спектр коррелированного сигнала наблюдать можно, спектр самого полезного не получится.

Мои догадки:

Судя по опубликованным скриншотам, в ПО есть окошко "спектр радиоисточника", правда нет никакого масштаба ни по х ни по у, и понять, что там выводится, очень сложно. Скорее всего это не спектр самого источника (его теоретически можно измерить, но в очень узкой полосе порядка 3Мгц - вспомним ФНЧ!) а БПФ (Быстрое преобразование фурье) от графика интерферограммы. На таком "спектре" должен быть характерный пичок, соответствующий частоте лепестков интерферограммы. Разумеется этот "спектр" не имеет никакого отношения к спектру радиоисточника.

[shicl]

Я так же считаю. Александр утверждает о гармонике относительно основной частоты (частоты приема) - значит отсчет какой-то есть.

[R_I_A]

Чем можно заменить TBA120s , из более современной элементной базы ?

Пусть с изменением схемы.

[shicl]

Чем можно заменить TBA120s , из более современной элементной базы ?

Пусть с изменением схемы.

Можно UL1242  применить. Вот здесь даташтит:
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/U/L/1/2/UL1242.shtml

Правда сам TBA120s и UL1242 не нашел. Пришлось применить отечественный К174УР1.

[Alex Plaha]

Борис, при расчете шумовой температуры приемной системы необходимо учесть шум антенного усилителя  (МШУ).  На отношение сигнал/шум приемной системы главным образом он и влияет.  Для улучшения этого соотношения профессионалы применяют охлаждение МШУ  жидким азотом или гелием.  Мне удалось резко повысить чувствительность  системы,  применением МШУ на арсенид-галиевых сборках, с шумом 0.5 Дб. По сравнению с линейными усилителями от спутникового ТВ (шум которых не указан) ,  амплитуда корреляции выросла в 3 раза.

Следующим этапом увеличения отношения сигнал/шум  будет охлаждение  МШУ многоступенчатым элементом  Пельтье.  Опыт по охлаждению матрицы фотоаппарата Сanon 350D доказывает что для МШУ это будет еще эффективнее.  Для примера  на фото,  переделанный  мною  Canon  в  термобоксе, с  водяным охлаждением.  Термобокс  заполнен силикагелем.  Для внутреннего объема фотоаппарата,  при  том,  что во время экспозиции там греется почти все, удалось достичь  дельты  30град от окружающей среды.  Для  МШУ дельта должна быть как минимум в двое больше.   С уменьшением  температуры на 1градус  тепловые шумы  матрицы фотоаппарата при длительных экспозициях  уменьшались  примерно в 2 раза.

[Alex Plaha]

В ПО есть спектроанализатор или отдельный применялся? Вообще, как я понимаю, анализировать спектр можно только до коррелятора.

Хотя, спектр коррелированного сигнала наблюдать можно, спектр самого полезного не получится.

Мои догадки:

Судя по опубликованным скриншотам, в ПО есть окошко "спектр радиоисточника", правда нет никакого масштаба ни по х ни по у, и понять, что там выводится, очень сложно. Скорее всего это не спектр самого источника (его теоретически можно измерить, но в очень узкой полосе порядка 3Мгц - вспомним ФНЧ!) а БПФ (Быстрое преобразование фурье) от графика интерферограммы. На таком "спектре" должен быть характерный пичок, соответствующий частоте лепестков интерферограммы. Разумеется этот "спектр" не имеет никакого отношения к спектру радиоисточника.

Конечно, полученный  спектр не является спектром радиоисточника т.к. у радиоисточника спектр сплошной по  всей  полосе,  а я получаю спектр для очень узкой полосы частот. Тем не менее,  комплексный коррелятор позволяет получить  спектр  для узкой полосы используя действительную и мнимую части сигнала. Благодаря этому можно подавить зеркальный канал в узкой полосе частот и увидеть пик коррелируемого сигнала даже если его не видно на самой коррелограмме.  По профилю сигнала на спектре можно тоже сделать определенные выводы. Например,  получив  на РТИ-1 комплексную коррелограмму  GPS спутников на частоте 1575Мгц и расчитав спектр по алгоритму  ДПФ (Дискретное Преобразование Фурье) мы получим 3 - 5 пиков на спектре, каждый из которых будет соответствовать своему спутнику. К сожалению,  данных  не осталось, но я обязательно повторю этот  опыт и опубликую  данные.

[boangri]

Борис, при расчете шумовой температуры приемной системы необходимо учесть шум антенного усилителя  (МШУ). 

Я его не учитывал, а вычислял общую эффективную шумовую температуру приемного тракта (включая МШУ), точнее отношение Тэфф/К ант, что дает оценку сверху.
Эта температура оказалась близка к комнатной. Согласен, что МШУ вероятно дает наибольший вклад. Однако я скептически отношусь к попыткам охлаждать МШУ. Имело бы смысл охлаждать все (включая диполь) до достаточно низких температур (например азотом).
Охлаждение на 30градусов даст всего 10% ослабление шума (по сравнению с комнатной температурой ~300гр). В принципе было бы интересно сравнить отношение сигнал/шум от одного источника, измеренное зимой и летом, с перепадом в 30 градусов. Амплитуды должны отличаться на 10%

[R_I_A]

Можно UL1242  применить. Вот здесь даташтит:
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/U/L/1/2/UL1242.shtml

Правда сам TBA120s и UL1242 не нашел. Пришлось применить отечественный К174УР1.
[/quote]

Спасибо за информацию, если ничего не подберем тоже буду ставить к174ур1.
Более современные усилители или операционники не посоветуете.

Мне удалось резко повысить чувствительность  системы,  применением МШУ на арсенид-галиевых сборках, с шумом 0.5 Дб. По сравнению с линейными усилителями от спутникового ТВ (шум которых не указан) ,  амплитуда корреляции выросла в 3 раза.

Какие применяете сборки ? Очень интересно.
Я наткнулся на такие SPF5043Z ?
http://www.rfmd.com/CS/Documents/SPF5043ZDS.pdf

Извините за назойливость, заказываю детали.

[shicl]

Можно UL1242  применить. Вот здесь даташтит:
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/U/L/1/2/UL1242.shtml

Правда сам TBA120s и UL1242 не нашел. Пришлось применить отечественный К174УР1.

Спасибо за информацию, если ничего не подберем тоже буду ставить к174ур1.
Более современные усилители или операционники не посоветуете.

[/quote]

Я все-таки сторонник к174ур1. После первого света можно и эксперименты устроить!

[Alex Plaha]

Какие применяете сборки ? Очень интересно.
Я наткнулся на такие SPF5043Z ?
http://www.rfmd.com/CS/Documents/SPF5043ZDS.pdf
Извините за назойливость, заказываю детали.

Да, именно такие сборки я применял в одном из последних вариантов  МШУ.  Он сделан двухкаскадным, каждый каскад на SPF5043Z. Ку=30дб. Кш=0.8дб.
SPF5043Z - показали очень хороший результат.
Сейчас в МШУ стоят SPF5122Z с Кш=0.5дб. http://www.rfmd.com/CS/Documents/SPF5122ZDS.pdf
Результат еще лучше.
Все это добро можно купить у радиолюбителей УКВистов или спаять самому. Но это лучше сделать после того как РТИ-1 увидит Солнце, Лебедя и Кассиопею на недорогих МШУ.

Что касается: "Более современные усилители или операционники не посоветуете." Можно применить качественные операционники Analog Devices, например недорогой AD8055 или другой. Частота у него до 300Мгц. Но расчитать и спаять на нем схему это пол беды, ее еще надо настроить. При этом могут вылезти какие-нибудь проблемы, на которые можно убить уйму времени и идея простоты изготовления и настройки РТИ-1 может потерять смысл. А так, конечно можно попробовать , так что решайте сами.

Я считаю, что проще повторить работающую конструкцию и выжать из нее максимум возможностей, а потом уже заниматься улучшением параметров путем изменения схемных решений.

[shicl]

Вот и я о том же. Хотя с удовольствием посмотрел бы схему и конструкцию МШУ с малым шумом. Пусть идея в голове уложиться - рано или поздно все равно делать придется.

[shicl]

Сегодня просверлил чашки и установил диполи.

[shicl]

Итак, 12 января, а переходники с Украины пока не пришли. Две недели уже идут!

[Alex Plaha]

Я думаю задержка по доставке посылок почтой связана с новогодними праздниками.
Борис, а кроме переходников остальное у тебя готово?
Я почти закончил новую версию ПО для РТИ-1, с более понятным пользовательским интерфейсом. Раньше частоту задавала одна прога, тестировала каналы тюнеров РТИ-1 - другая, а наблюдение радиоисточников вела третья. Теперь все в одной оболочке.
Вопрос. Объем архива с файлами ПО примерно 1Мбайт. Посоветуйте, куда его залить для нормального скачивания?

[Самодуров Владимир]

Уфф! Добрался до конца темы, правда, читая ее весьма поверхностно. Меня попросили ее проанализировать.
 
Первое - по железу особых замечаний нет - по той простой причине, что я не железячник, и мои советы тут на уровня профана будут.    Навскидку - идея верна, люди более чем в теме, железо подбирается верно: с учетом того, что : дешево, сердито, чтобы работало подход идеальный. Лишь одно замечание (из беглого просмотра не вполне уловил). Интерференция, я правильно понял - непосредственно на частоте наблюдений делается? Тогда - действительно, базы больше нескольких десятков , максимум сотен метров - получить не удастся. На профессиональных радиотелескопах после МШУ сбрасывают все внутри основного приемника на видеочастоту , а потом уже гонят по кабелям вниз с радиотелескопа (там тоже десятки метров набегают). Видеочастоту (0-200 МГц) можно, во-первых, гнать по кабелям на бОльшие расстояния без затухания, а во вторых, сигнал на видечастоте можно оцифровать, записать, и потом - скоррелировать с другими записями, хоть за тыщу км телескопом установленным. Впрочем, это азбука из той же библии. 
 
Второе - пока речь шла только о интерферограмме с 2-х радиотелескопов. Поскольку практика - критерий истины, и интерферограмма получена - значит, успех уже есть, критиковать тут особо нечего. А развивать - можно. Если "на пальцах", то, чтобы получить картинку, нужно как иметь хотя бы 3, еще лучше хотя 5 радиотелескопов, прогнать через 5-ти станционный коррелятор, чтобы на выходе были нужные файлы с данными - пригодными для обработки РСДБ данных на пакете AIPS - в итоге изображение и получится. Работы - на два порядка больше, но теоретически - why not?
 
Третье. Все же советовал бы обратить внимание и на низкие частоты - возможно, многие проблемы там решаются проще. 
 
Четвертое, в помощь, вдруг пригодится:
http://astro.prao.ru/db/
 
Каталог The 1.4-GHz Northern Sky Catalog (White and Becker, 31524 sources) : Карта всего неба (с пустыми местами на месте самых ярких источников  ), простая форма выдачи каталога (берите только самые яркие источники, ограничив поток 10000 - 70000 миллиянски. Самых ярких, к сожалению - НЕТ - их и в большинстве каталогов нет - они выпадают, смотреть их можно только в каталоге Кюра, о чем и было сказано на первой странице топика), и более сложная форма .

[shicl]

Я думаю задержка по доставке посылок почтой связана с новогодними праздниками.
Борис, а кроме переходников остальное у тебя готово?
Я почти закончил новую версию ПО для РТИ-1, с более понятным пользовательским интерфейсом. Раньше частоту задавала одна прога, тестировала каналы тюнеров РТИ-1 - другая, а наблюдение радиоисточников вела третья. Теперь все в одной оболочке.
Вопрос. Объем архива с файлами ПО примерно 1Мбайт. Посоветуйте, куда его залить для нормального скачивания?

Кроме переходников все готово, ну там кабель нарезать - разъемы нацепить - это все я планирую сразу при испытаниях делать. Переходники по данным почты завтра-послезавтра будут в Омске.

ПО можно и на почту сбросить, адрес в профиле есть.

А принцип тестирования каналов тюнеров какой? Т.е. приемники можно проверить на работоспособность автономно?