Drift scan der Sonne

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Michael_Haardt

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Nach diversen Artikeln zur Technik hatte ich heute die Möglichkeit, das neue Spielzeug erstmalig zu testen. Noch unkalibriert wollte ich einen drift scan der Sonne sehen:

drift.png


Hier der provisorische Aufbau. Auf dem Arduino läuft Code, der jeweils eine Sekunde lang samples sammelt und den Mittelwert ausgibt:

drift-test.jpg


Soweit scheint alles zu funktionieren und ich hatte einen Heidenspaß zuzuschauen, wie die Werte sich verändern.

Michael
 
Hallo Michael, das schaut doch schon mal recht gut aus so ca 7-8 db ist schon ein sehr guter Wert für 10 GHz. Kann dich nur bewundern wie du das Mathematisch und nun auch praktisch angegangen bist. LG Fritz
 
Hallo Michael,

klasse, herzlichen Glückwunsch!
Bei mir geht es auch langsam weiter, leider kann ich nicht mehr das Tempo vorlegen wie vor ein paar Monaten.

Viele Grüße und viel Erfolg,
Reinhard
 
@Fritz Lensch Schön, dass Du wieder da bist! Ehrlich gesagt habe ich noch keine Ahnung, ob meine Werte gut oder schlecht sind, denn sie harmonieren nicht mit der Rechnung. Im Fall der Sonne bin ich allerdings inzwischen sicher, dass die Rechnung falsch ist. :) Woher weißt Du, dass 7-8 dB gut ist?

Meine HPBW scheint realistisch (schlecht) zu sein:

driftl.png


Ggfs. muss man das Hintergrundsignal abziehen. Wenn ich annehme, dass Null korrekt ist, dann ist das wirklich ein Signal und der Peak läge in Wahrheit bei knapp 6e-5 W. Im Web fand ich beide Varianten.

1,88 Grad sind nicht umwerfend. Rechnerisch ist HPBW angeblich theoretisch das Beugungsscheibchen, auch wenn mir der Grund nicht klar ist, und das wären 1,56 Grad. Wie, das Sonderangebot von Amazon ist nicht beugungsbegrenzt? :) Das Abziehen des Hintergrundsignals würde HPBW allerdings etwas verbessern. Ich lernte kürzlich, dass man eine CD und darüber ein Blatt Papier vor den LNB kleben kann, und dann die Reflexe von kleinen Stückchen Aluklebeband auf dem Spiegel am Papier sieht, die sich im Fokus alle treffen sollen.

Der nächste Schritt wird ein Test der LNB Stromversorgung mit dem Arduino. Es sollte möglich sein, durch regelmäßiges Umschalten des Bandes ein drift scan mit beiden Bändern zu machen und dann zu sehen, dass 11 GHz etwas weniger HPBW hat als 10 GHz. 10% mehr Auflösung sind nicht zu verachten.

Die Radiometergleichung gibt die zu erwartende Standardabweichung aus. Ich sah ein paar drift scans mit 10 GHz im Web und die waren alle sehr verrauscht. Ich habe noch nicht gerechnet, was bei 1 s Integrationszeit zu erwarten ist, und nichts im Web gefunden, dass jemand das mal verglichen hätte.

Das Ziel ist, der Technik vertrauen zu können und letztlich eine nachvollziehbare Kalibrierung zu schaffen. Ein Gehäuse mit einem festen Aufbau wäre dazu sicher auch hilfreich. @Reinhard_Lauterbach Wie ich versprach: Keine Wäscheklammern mehr. :-)

Michael
 
@Michael
Hallo Radioastros, Ich habe mal eine "Vergleichsmessung" auf 10 GHz (ohne Mathematik) gemacht. Ist für mich leider nix. Bei dieser Aufnahme habe ich den Erdboden die Sonne und den Himmelshintergrund aufgezeichnet. Da hatte ich vom Hintergrund bis Max. Sonnenrauschen 4-5 db Unterschied. Der Vergleich mit anderen Funkamateuren und EME Spezialisten mit größeren Antennen war auch nur um 2-3 db besser. Immer eine Bandbreite von 2.5 KHz vorausgesetzt.
Himmelshintergrund ca.100 K Erdboden ca. 25 C also ein Unterschied von ca. 300 K der ganze Bildschirm. Daher stammt meine Erfahrung mit dem Sonnenrauschen. Berechnen könnte man das auch weil die Werte des Sonnenrauschens für den Tag der Aufzeichnung im Internet zu finden sind.
 

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Nun habe ich den 80 cm TV Spiegel auf einer Montierung angebracht. Zur Zeit ist im Brennpunkt noch der 12 GHz LNC im Originalstand angebracht. Damit habe ich gestern einen Sonnentransit aufgenommen. Der Empfänger war ein Total Power Empfänger für das C-Band bei 10-12 GHZ aus Italien mit der Orginal Software Aries. Zusätzlich hat der Empfäner einen Ausgang für ein demoduliertes Signal das ich auch mit der Software RadioSkyPipe an der Soundkarte verwenden kann. Ebenso kann ich auch ein Millivoltmeter anschließen. Einige Bilder zeigen den Aufbau. Als nächste Herausforderung kommt nun mein Dosenstrahler in den Brennpunkt des Spiegels.
 

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Nachdem das Buch mich gestern abend erhellte, hier nochmal die korrigierte Version der HPBW. Unter der Annahme, dass das Signal der Sonne zum Himmel dazu kommt und es nicht ersetzt, muss man den Hintergrund abziehen. Ansonsten wird es komplizierter, aber bei 10 GHz wird ein Teil des Signals des Himmels von der Atmosphäre kommen und da die Sonne deutlich kleiner als mein Beam ist, ersetzt sie maximal einen kleinen Teil des Himmels. Also wird der Hintergrund abgezogen:

driftl.png


Die Gretchenfrage: Ist das gut oder schlecht?

Wenn ich als mittlere Frequenz 10,5 GHz annehme, dann ist das Beugungsscheibchen einer perfekten Optik arcsin(1.22 * 0.0286 m / 1.05) = 1.90 Grad. HPBW ist aber weniger als das Beugungsscheibchen, drum bringt einen der Vergleich nicht weiter. Bei einer perfekten Optik wäre HPBW arcsin(1.02 * 0.0286 m / 1.05) = 1.59 Grad. Ich bin nicht viel schlechter, was aus Sicht der Auflösung erfreulich ist, aber es gibt da eine Kehrseite: Wenig spillover = nur teilweise genutzter Reflektor = schlechte Auflösung. Gute Auflösung = stark genutzter Reflektor = viel spillover.

Ein nur teilweise genutzter Reflektor ist wie ein abgeblendetes Teleskop. Ich freute mich schon, dass mein eta nicht so schlecht ist, aber die Sache hat einen Preis. Das bedeutet aber auch, dass man sich mit einem verschiebbaren Kragen wie beim neuen Feed von Fritz aussuchen kann, ob man mehr Auflösung und Signal oder weniger spill over haben will.

Es wäre also interessant, wie groß Spillover tatsächlich ist. Naiverweise denke ich, müsste ich dazu den LNB senkrecht in den Himmel halten und es damit vergleichen, wenn der Spiegel senkrecht in den Himmel zeigt.

Ich sah verschiedentlich schon einen Ring aus engmaschigem Gitter am Rand des Spiegels. Damit verringert man spillover und kann dennoch viel vom Spiegel benutzen, ohne den Windwiderstand deutlich zu erhöhen.

Viel Spillover bedeutet auch, dass die Kalibrierung des Teleskops fragwürdig ist. Wenn es einfach wäre, würden wir es nicht machen. :)

Michael
 
Hallo zusammen,

Zitat Michael:
... aber es gibt da eine Kehrseite: Wenig spillover = nur teilweise genutzter Reflektor = schlechte Auflösung. Gute Auflösung = stark genutzter Reflektor = viel spillover.
Ein nur teilweise genutzter Reflektor ist wie ein abgeblendetes Teleskop. Ich freute mich schon, dass mein eta nicht so schlecht ist, aber die Sache hat einen Preis. Das bedeutet aber auch, dass man sich mit einem verschiebbaren Kragen wie beim neuen Feed von Fritz aussuchen kann, ob man mehr Auflösung und Signal oder weniger spill over haben will.
Es wäre also interessant, wie groß Spillover tatsächlich ist. Naiverweise denke ich, müsste ich dazu den LNB senkrecht in den Himmel halten und es damit vergleichen, wenn der Spiegel senkrecht in den Himmel zeigt.
Ich sah verschiedentlich schon einen Ring aus engmaschigem Gitter am Rand des Spiegels. Damit verringert man spillover und kann dennoch viel vom Spiegel benutzen, ohne den Windwiderstand deutlich zu erhöhen.


Das ist genau der Punkt um den ich mir zur Zeit auch Gedanken mache. Ich habe ja ein "Dosen-Feed nach Astropeiler" und das hat einen recht großen Öffnungswinkel. Meine Schüssel hat ein Öffnungsverhältnis von ca. 0,4 und somit wird das Feed schon recht heftig am Rand der Schüssel vorbei schauen. Ich hoffe in dieser Woche meinen Aufbau auf dem Holzgestell in Betrieb nehmen zu können und erste Test-Spektren aufnehmen zu können. Eines meiner Hauptprobleme sind hier ja die Störsignale und ich nehme an, dass das Feed davon auch Einiges von der Rückseite der Schüssel mitbekommt. Deshalb möchte ich den Versuch mit dem Gitter am Rand mal praktisch ausprobieren. Das ist bei mir recht einfach, da ich einen Rand aus 0,5m breiten Kükendraht ganz simple mit Leimklemmen am Schüsselrand befestigen kann. Das Ergebnis gibt es dann im 21cm-Thread.

Zur Ermittlung der HWB deines Peaks würde ich auch davon ausgehen, dass der Untergrund zu subtrahieren ist.
Wenn ich die Beiträge von Fritz und Dir hier lese bekomme ich Lust das auch mal zu probieren. Aber ich bin fürs erste mit meinem 21cm-Aufbau ausgelastet und das ist auch gut so :).

Viele Grüße und bleibt gesund,
Reinhard
 
Eine Frage hatte ich noch: Wie ist denn der Vergleich zu einem perfekten Spiegel und vor allem perfekten Feed? So:

driftld.png


Da der Feed zum Spiegelrand weniger empfindlich wird, bekommt man kein schönes Beugungsscheibchen und eine schlechtere Auflösung. Die Mischung der Frequenzen macht hingegen nur wenig aus. Ich habe sie hier mit 5 Schritten approximiert, aber einfach die Mitte von 11,2 GHz reicht im Grunde auch aus.

Michael
 
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