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[Messtechnik]

astropeiler

Mitglied
Bei 128 K Systemtemperatur, 1 GHz Bandbreite und 1 Sekunde Integationszeit hättest Du ein rms Rauschen von rund 4 Millikelvin. Bei einem Forward Gain von 0,00018 K/Jy (nicht Jy/K wie ich oben geschrieben habe) und einer Flussdichte von 320 Jy hättest Du eine Antennentemperatur von rund 57 Millikelvin. Daraus würde man schließen, dass man CAS A locker sehen würde. Doch nun kommt der Haken:
4 Millikelvin bezogen auf 128 K sind 0,00014 dB, 57 Millikelvin bezogen auf 128 K sind 0,002 dB. Du siehst aber Schwankungen im Bereich von 0,01 dB, d.h. Deine Schwankungen sind größer als das erwartete Signal von CAS A. Das ist nicht ungewöhnlich, weil dann zusätzlich zu der Systemtemperatur noch weitere Effekte hinzukommen. Dazu zählen Gainschwankungen der Verstärkerkette einschl. A/D Wandler, Änderungen der Umgebungsbedingungen (Temperatur, im 10 GHz Bereich auch Wolken), und wenn man das Teleskop auch noch bewegt, Änderungen des thermischen Rauschen, und RFI.
Deshalb ist die Empfindlichkeit aufgrund der Systemtemperatur immer nur eine theoretische Grenze.
Nebenbei bemerkt: Auch Profis der Radioastronomie verkennen dies manchmal, wie ich gerade wieder mal feststellen musste.
Also wird der Wunsch, CAS A mit einem kleinen Spiegel und LNB sehen zu können, nicht realisierbar sein. Deshalb finde ich gerade für den Amateurbereich spektrale Messungen deutlich interessanter. Hier spielen viele der genannten Effekte keine Rolle, und dann kann ich wirklich die Systemtemperatur "ausreizen".
Gruß
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Moooooment. Das Rauschen durch die Systemtemperatur ist nur eine untere Grenze der Auflösung, aber die reale Auflösung kann schlechter sein? Müsste man diese dann nicht auch charakterisieren oder sich alternativ fragen, was da schlecht funktioniert?

Ich machte einen Denkfehler: Die Standardabweichung der einzelnen 100 Samples pro Sekunde ist 0,5 mV. Hier mal ein Beispiel von 10 Sekunden stillem Himmel (mV, stddev, Anzahl Samples/Sekunde):

2074.23 0.54 100
2074.23 0.50 100
2074.21 0.51 100
2074.23 0.47 100
2074.24 0.50 100
2074.23 0.50 100
2074.23 0.47 100
2074.22 0.52 100
2074.27 0.51 100
2074.27 0.52 100

Es ist glaubwürdig, dass die Standardabweichung der Sekunden dann eher 0,05 mV ist - Faktor 10 besser, aber immer noch erheblich über der Grenze. Ok, an der Stelle gebe ich zu, dass ich 20% der Samples verwerfe, weil die Software nicht so gut ist, wie sie sein könnte und den ADC pollt statt ihn im continuous mode laufen zu lassen, wo er ohne Pausen dann 128 Samples/Sekunde macht. Ein bisschen was geht da also noch.

Wie ich sagte: Ich will wenigstens genau rechnen können, warum Cassiopeia A nicht geht. Das neue Spielzeug ist mir noch sehr fremd und ich bin erst zufrieden, wenn ich verstehe, warum es tut, was es tut.

Die Beschreibung von forward gain im Dokument zum 3 m Teleskop habe ich ehrlich gesagt nicht verstanden. Y ist nicht die Steigung der hot/cold Gerade, sondern das ist c:

Signal_DN(Temperatur_Quelle) = c * (Temperatur_Quelle + Temperatur_System)

c = S_hot / (T_hot + T_sys)

Wenn ich es recht verstehe, ist forward gain sowas wie:

Signalanstieg an der Sonne als Faktor / Y * (T_hot - T_cold) / SFU

Müsste ich nicht den Anteil der Systemtemperatur abziehen, bevor ich den Signalanstieg an der Sonne bestimme?

Vielen Dank für Deine Geduld und Mühe. Ich habe den Eindruck, dass ich der erste Mensch bin, der sein Spielzeugteleskop wirklich durchrechnet, aber wenn ich nicht verstehe, was es tut, dann kann ich keiner Beobachtung trauen.

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
Ich lieh mir einen Frequenzgenerator und prüfte mein Radiometer. Die Sache sieht vertrauenswürdig aus: Im Schnitt messe ich 1-2 dBm zu wenig. Das ist innerhalb der Toleranzen aus dem Datenblatt des AD8318 und vielleicht war der Messaufbau auch nicht so toll, weil ich kein Kabel von BNC auf SMA habe, also mussten mal wieder Krokodilklemmen her. Die Leistung des Frequenzgenerators driftet ganz ordentlich um vielleicht 0,5 dB, was innerhalb seiner Spezifikationen ist. Ich habe Messungen mit 10 MHz Sinus, 30 MHz Sinus und Rauschen (angeblich mit Bandbreite bis 10 MHz) gemacht, die sehr ähnliche Ergebnisse liefern. Ich prüfte das Signal des Frequenzgenerators mit dem Oszilloskop, um sicher zu sein, ihn richtig zu bedienen.

cal-diff.png


Durch die Kalibrierung des Radioteleskops ist die absolute Leistungsmessung im Radiometer eigentlich nicht wichtig, aber meine Erfahrung ist, dass man Fehler vermeidet und alles besser versteht, wenn man jeden Schritt prüft. Es ist beruhigend zu wissen, dass das Radiometer so arbeitet, wie es das nach meinem Verständnis des Datenblattes tun sollte.

Damit endet leider mein Urlaub und demnächst geht es langsamer vorwärts.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Hallo Michael,
da hast Du recht, in der Berechnung des Forward Gain unseres 3-m Spiegel ist ein Fehler.
Richtig wäre:
Der Signalanstieg ist (1606-462) / (275-10) = 4,32, ausgedrückt in "Signal" pro 265 K
Bei der Sonne haben wir einen Anstieg des Signals gegenüber der kalten Stelle von einem Faktor 8 bei einer SFU von 46.
Also haben wir einen Anstieg der Antennetemperatur von 265/4,32*8 = 491 K für die Sonne.
Daraus ergibt sich ein Forward Gain von 0,0011 K/Jy.
Entsprechend ist dann die SEFD 88.111 K.
Gruß
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Ich habe zwei Verständnisprobleme. Komplett mit Zahlen und Einheiten:

Signal(T_Strahler [K]) [DN] = c [DN/K] * (T_Strahler [K] + T_sys [K])

S_hot = 1606 [DN]
S_cold = 462 [DN]
T_hot = 275 [K]
T_cold = 10 [K]

Y = (1606-462)/(275-10) = 4.32 [DN/K]
T_sys = (275 - 4.32*10) / (4.32-1) = 69.82 [K]
c = 1606/(275+69.82) = 4.66 [DN/K]

Die typische Form einer Geraden hätte einen Offset in der Y-Achse, aber hier haben wir einen in X, darum ist Y nicht die Steigung, sondern c. Vielleicht habe ich einen Knoten im Kopf, aber ich komme da so drauf:

Y = Signal_hot / Signal_cold
Y = (c * (T_hot + T_sys)) / (c * (T_cold + T_sys))
Y = (T_hot + T_sys) / (T_cold + T_sys))
Y * (T_cold + T_sys) = T_hot + T_sys
Y * T_cold + Y * T_sys = T_hot + T_sys
Y * T_sys = T_hot + T_sys - Y * T_cold
Y * T_sys - T_sys = T_hot - Y * T_cold
T_sys * (Y - 1) = T_hot - Y * T_cold
T_sys = (T_hot - Y * T_cold) / (Y-1)

Signal_hot = c * (T_hot + T_sys)
c = Signal_hot / (T_hot + T_sys)

Das war mein erstes Problem. Das Signal der Sonne rechne ich mal entsprechend Faktor 8 aus:

S_sun = 8*462 = 3696

Nun bestimmst Du die Erhöhung der Antennentemperatur so, und da komme ich mit den Einheiten nicht klar:

Antennentemperatur
= (T_hot [K] - T_cold [K]) / Y [DN/K] * 8
= (275-10)/4.32*8 = 491 [K^2/DN]

Ich fände es so logischer:

Antennentemperatur
= (S_sun [DN] - S_cold [DN]) / c [DN/K]
= (3696 - 462) / 4.66
= 694 [K]

An der Stelle unterstelle ich mal, dass der Anteil des verdeckten Himmels klein ist, so dass man ihn voll abziehen kann, also das Signal der Sonne zusätzlich zum Signal des Himmels empfangen wird.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
NEIN, ich benutze nicht Y! Das war der Fehler in der Darstellung in dem 3-m Papier.
Ich hatte geschrieben: Der Signalanstieg ist (1606-462) / (275-10) = 4,32, ausgedrückt in "Signal" pro 265 K, und das ist NICHT Y!
Y ist definiert als Shot/Scold, in dem Fall also 1606/462 = 3,48, was ich dann fälschlicherweise in besagtem Papier verwendet habe.
Gruß
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Ok, ich habe oben für Y Murks gerechnet. So sollte es stimmen:

Y = 1606/462 = 3.48 [DN/K]
T_sys = (275 - 4.32*10) / (3.48-1) = 93.47
c = 1606/(275+93.47) = 4.36 [DN/K]

Warum rechnest Du c anders aus?

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
Beim Mittagessen kam ich drauf: Man kann es auf beide Arten rechnen:

(Signal_hot - Signal_cold) / (T_hot - T_cold)
= ( c * (T_hot + T_sys) - c * (T_cold + T_sys) ) / (T_hot - T_cold)
= ( c * (T_hot - T_cold) ) / (T_hot - T_cold)
= c

Ich habe oben noch ein falsches Y drin und bisschen arg gerundet. Es kommt das Gleiche raus:

Y = 1606/462 = 3.4762 [DN/K]
T_sys = (275 - 3.4762*10) / (3.4762-1) = 97.0188
c = 1606/(275+97.0188) = 4.3170 [DN/K]
c = (1606-462) / (275-10) = 4.3170 [DN/K]

@astropeiler Dein Weg scheint mir numerisch besser.

Ok, ein Problem gelöst. Ich denke nochmal über die Antennentemperatur nach.

Michael
 
Zuletzt bearbeitet:

Michael_Haardt

Mitglied
@astropeiler Ok, ich geb's auf. Kannst Du es mir erklären? Oben schreibst Du:

"Also haben wir einen Anstieg der Antennetemperatur von 265/4,32*8 = 491 K für die Sonne."

Das verstehe ich so:

T_antenne
= (T_hot - T_cold)/c*(S_sun / S_cold)
= (275 [K] - 10 [K])/4.3170 [DN/K]*(3696 [DN]/462[DN]) = 491 [K^2/DN]

Ich verstehe die Logik nicht und komme mit den Einheiten nicht klar. So würde ich es rechnen, aber was weiss ich schon:

T_antenne
= (S_sun [DN] - S_cold [DN]) / c [DN/K]
= (3696 [DN] - 462 [DN]) / 4.3170 [DN/K]
= 749 [K]

Damit würde ich den Zugewinn an Signal durch die Sonne von DN in K umrechnen.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Ich bin nicht sprachlos geworden, ich war nur etwas beschäftigt in der letzten Zeit. Nun habe ich es mir noch mal angesehen, und Du hast recht. Irgenwie habe ich mich verknotet. 749K ist richtig. Man kann es gut sehen, wenn es mal grafisch aufträgt. Alle drei Punkte (Leistung/Temperatur) müssen auf einer Geraden liegen.
Sorry für die Verwirrung.
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Danke für die Aufklärung, dann habe ich es verstanden. Die Formel oben gefiel mir nur gut, aber es ist auch einfach herzuleiten:

S_sun = c * (T_sun + T_cold + T_sys)
S_sun = c * T_sun + c * (T_cold + T_sys)
S_sun = c * T_sun + S_cold
S_sun - S_cold = c * T_sun
(S_sun - S_cold) / c = T_sun

Das unter der Annahme, dass die Sonne nur ein zusätzliches Signal ist, was ich bei einem 120 cm Spiegel zu ca. 10% anzweifle, denn sie verdeckt schon etwas Himmel. Bei 10 GHz vermute ich aber, dass die Atmosphäre einen guten Teil des Himmelssignals ausmacht und damit kommt der Fehler wohl in den Bereich unter 10%. Sinnvoller wäre es wohl, wenn ich bei 10 GHz wie von Joachim Köppen vorgeschlagen den Atmosphärenanteil messe.

Damit ist der Weg zu Forward Gain einfach:

Forward Gain [K/Jy] = T_sun [K] / Flussdichte [Jy]

Wie ich erstaunt feststellte, kann man Forward Gain noch anders ausrechnen:

Forward gain [K/Jy] = Aperture_effective [m^2] / ( 2 * k [Ws/K] ) * 1e-26

Da in der effektiven Apertur aber irgendwo drinsteckt, welche Leistung man bei definierter Flussdichte bekommt, kann man sich den Weg damit nicht abkürzen, sondern wird erst Obiges rechnen und dann damit die effektive Apertur bestimmen.

Du siehst, ich schaute mir Einiges an, in der Hoffnung die Sache zu durchblicken. :)

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
Mit neuer Software auf dem Arduino habe ich mal geschaut, was das Radiometer mit einem 50 Ohm Terminator am Eingang so misst. Nach einer Stunde Daten sagt die Statistik:

Mittelwert 4250.35 mV
Standardabweichung 0.516598

In Leistung bedeutet das:

4250.35 [mV] / 1000 / 2 / -0.0245 [V/dBm] + 22 [dBm] = -64.74 [dBm]

Realistisch hört der Messbereich da auch auf, d.h. es wurde erfolgreich Stille gemessen. Ganz nett, aber Daten sagen mehr als Statistik:

terminator.png


Gelegentliche Störungen und die Werte driften deutlich, das sieht realistisch aus. Das ist keine Glockenkurve, d.h. die Standardabweichung ist nur lokal interessant. Jetzt nach der Messung scheint die Sonne durch das Fenster drauf und der Mittelwert liegt bei 4248.5 mV.

Die Frage ist, ob das der Leistungsmesser oder der ADC verursacht. Bei mehr Signal wird der Leistungsmesser weniger verstärken, was hilfreich sein könnte. Der ADC sah in Tests stabiler aus. So richtig schlau werde ich also noch nicht draus. :)

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Hallo Michael,
kannst Du mal erläutern, wie der Aufbau konkret aussieht? Du sprichst von "Radiometer", "Leistungsmesser", "ADC", aber was ist konkret was mit welchen Komponenten? Dann lässt es sich besser diskutieren.
Gruß
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Mit Radiometer meine ich die Einheit aus AD8318 (Logarithmic power meter) und ADS1115 (ADC). Der AD8318 ist so konfiguriert, dass er so umwandelt:

P [dBm] = 10 ^ (Voltage [mV]/1000/2/-0.0245+22)

Das "/2" ist das X von Seite 18 im Datenblatt, falls Du Dich wunderst. Die Ausgangsbandbreite vom AD8318 ist auf 300 Hz begrenzt. Ich habe nun einen 50 Ohm Terminator am AD8318 angeschlossen. Der ADS1115 wird von einem Arduino abgefragt, der eine Sekunde lang Messwerte sammelt und dann deren Mittel in mV umgerechnet ausgibt. Das sind die Daten oben im Diagramm. Die Peaks nach links sind die Leistungsspitzen von Störungen.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Bei der Formel kommt bei Deinen Messerten von ungefähr 4250 mV etwas Unsinniges heraus. Ist das 10^ vielleicht zuviel?
Jedenfalls hast Du am Eingang des AD8318 kein Signal mit dem der Chip etwas (sinnvolles) anfangen kann. Du siehst also das Eigenrauschen der Anordnung.
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Ja, das 10^ ist Unsinn, weiter oben hatte ich es noch richtig.

Vielleicht muss man das Eigenrauschen in absolute Leistung umrechnen. Die logarithmischen Größen verwirren mich nur. Und dann ist auch klar, warum ich bei Signalen in der Vergangenheit weniger Rauschen im Messwert sah: 1 mV bedeutet bei 4.2 V viel weniger als bei 2 V.

P [W] = 10^(P [dBm] / 10) * 0.001

-64.74 dBm sind also 3.357e-10 W.

Daran muss ich wohl gedacht haben, als ich die 10^ schrieb. Wenn das nun um 2 mV driftet, dann sind das -64.69 dBm = 3.392e-10 W und der Drift war damit 3.622e-12 W. Diese Leistungsänderung werde ich also nicht mehr erkennen, wenn ich dafür eine Stunde brauche.

Was sollte ich nun sinnvollerweise aufzeichnen? Den ADC Count? Die Spannung? Die logarithmische Leistung? Oder die lineare Leistung? Vom Gefühl her würde ich das Erste nehmen, weil Rohdaten immer gut sind, und das Letzte, weil ich damit eigentlich arbeiten will.

Außerdem sollte ich die gleiche Messung mit dem LNB machen, aber wenn der im Keller liegt, sieht er um sich herum nur das warme Haus. Wie kann ich dem LNB eine gleichmäßig "kalte" Umgebung schaffen, indem ich ihn elektrisch abschirme? Eine Keksdose aus Blech? Es ist ja damit zu rechnen, dass der LNB ebenfalls driftet und das will ich sehen. Sollte ich es hinkriegen, eine Polarisationsebene zu erden, müsste der Aufbau dann nachweisen, wie gut das als Dickeswitch funktioniert.

Michael
 

Michael_Haardt

Mitglied
Ich kann nicht behaupten, dass ich den Aufbau in https://portia.astrophysik.uni-kiel.de/~koeppen/CMB.pdf verstehe: Dort kalibriert man den LNB zur Messung der kosmischen Hintergrundstrahlung, indem man sein Sichtfeld mit nassen Handtüchern ausfüllt, die 10 GHz gut absorbieren. Klar, Wasser und Mikrowellen... aber warum spielt die Temperatur des Wassers dann eine Rolle, wenn es im GHz-Bereich absorbiert und der LNB andere Frequenzbereich rausfiltert? Oder absorbiert es nur einfallende Strahlung, aber emittiert dennoch wie ein Schwarzkörper? Da ist auch die Rede von Eccosorb, einem mikrowellenabsorbierenden Material, welches einmal bei Raumtemperatur und einmal mit flüssigem Stickstoff getränkt verwendet wird, wo sich mir die gleiche Frage stellt.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Ich habe mal nachgemessen, was für Pegel so ein LNB typischerweise auf seiner ZF abgibt. Bei mir lagen 2 LNBs rum. Ein single LNB gab -17 dBm ab, bei einem anderen dual LNB waren es -23 bzw -26 dBm. Das ist erst einmal gut weil es innerhalb des Arbeitsbereiches des AD8318 liegt. Gemessen habe ich die integrierte Leistung von 0-3,6 GHz. Das war im Innenraum, der LNB wird also etwas in der Gegend von 290 K gesehen haben.

Dann zu der Frage mit den Handtüchern: Wenn die gut absorbieren, dann sind sie ein Schwarzkörperstrahler. Deswegen hängt die abgestrahlte Leistung nur von der Temperatur ab. Das Gleiche gilt auch für das Eccosorb Material, und deswegen auch die beiden Temperaturen.

Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Wo ist der Unterschied von den nassen Handtüchern mit etwa 290 K zu Zimmerwänden oder dem Boden mit ebenfalls etwa 290 K? Sind die Handtücher spektral ein besserer Schwarzkörper, d.h. sollte ich auch die Y-Methode lieber damit machen?

Wie könnte ich am besten kontrolliert messen, ob der LNB driftet? Flüssiger Stickstoff fällt aus. :) Das Signal bei 290 K ist sehr stark, so etwas werde ich am Himmel abgesehen von Sonne und Mond nie finden. Mir ist daran gelegen zu messen, welches schwache Signal ich realistisch mit welcher Integrationszeit schaffen könnte und der Drift begrenzt die Zeit bzw. ein Dickeswitch müsste hier einen Vorteil zeigen, wenn er funktioniert.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Du könntest die Schüssel Richtung Himmelspol ausrichten. Dort ist es vergleichsweise "kalt" und es verändert sich nichts durch die Drehung der Erde.
Wolfgang
 
Hallo allerseits,

ich verfolge die Diskussion hier mit einer gewissen Ehrfurcht und versuche das, zumindest von der praktischen Sicht aus, nachzuvollziehen.
Zu der Frage der minimalen Intensität nachweisbarer Signale hätte ich eine Idee, vielleicht ist die aber auch unsinnig:

Fritz hatte im Wasserstoff-Thread mal geschrieben, wie er sich einen Eindruck über die Ausleuchtung seines Parabolreflektors verschaffte, indem er von außen nach innen mit der Hand über den Spiegel reichte und dabei die Signalstärke beobachtete.
Bringt man einen kleinen Gegenstand mit bekannter Temperatur, Emissionsverhalten und Querschnitt in die Empfangskeule so sollte sich dessen Strahlung nachweisen lassen, sobald sie groß genug ist. Richtet man nun den Spiegel gegen Himmel und betrachtet das Signal mit und ohne einen solchen Strahler im Empfangsbereich, dann könnte man das strahlende Objekt solange verkleinern bis man keine Wirkung mehr sieht. Anhand der bekannten Parameter müsste sich dann doch das minimal nachweisbare Signal ermitteln lassen, oder spricht was dagegen?

Viele Grüße und bleibt gesund,
Reinhard

PS:
Bei mir ging es wegen teilweise auch Corona-bedingtem Materialmangel eine Weile nicht vorwärts, was sich aber nach Weihnachten ändern dürfte. Dazu werde ich in Kürze auf im anderen Unterforum eine Frage lostreten (hat aber nichts mit dem Wow-Signal zu tun...).
 

Michael_Haardt

Mitglied
Das fragte ich mich auch schon. Werfen wir doch mal ein paar Zahlen zusammen: Wolfgang rechnete oben vor, dass ich für CAS A 57 mK erkennen muss. Das ist 1/5087 von 290 K. Ich habe 8660 cm^2 Spiegelfläche, d.h. ein Objekt von 1,54 cm^2 muss erkannt werden. Au weia, das ist wenig, aber im testbaren Bereich. Man könnte sich überlegen, an einem dünnen Arm irgendwas in den Strahl zu schwenken und sich so herantasten. Das Objekt darf nur nicht im direkten Sichtfeld des LNBs liegen, aber das ist ja kein Problem, z.B. hinter dem LNB.

Die Idee gefällt mir, weil man die Ergebnisse mit den Zahlen der Y-Methode vergleichen könnte und so kontrollieren, dass es passt, und man bekäme den effektiven Zusammenhang von Standardabweichung und Signal bezogen auf die Integrationszeit. Die theoretische Rauschgrenze ist theoretisch nett, praktisch ist aber die praktische Rauschgrenze wichtiger. :)

Die Frage ist nur, welches Material man da nimmt, denn es muss schon ein Schwarzkörperstrahler sein, d.h. mit Pappe oder Papier ist nichts zu machen und Metall geht auch nicht. Vielleicht ein Plastikbecher mit Wasser?

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Ehrlich gesagt, ich verstehe den Sinn von Experimenten bei denen man zig veschiedene und zum Teil unbekannte Einflussfaktoren hat, nicht so recht. Wäre es nicht sinnvoll, zunächst einmal die grundsäztliche Funktionalität zu testen und eine Aufzeichnung eines Transitscans der Sonne zu machen? Dann bekommt man einen ersten Eindruck wo man steht.
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Das habe ich gemacht und damit das Teleskop halbwegs kalibriert, die Beambreite vermessen usw. Dabei fiel auf, dass die Standardabweichung der Messwerte höher als durch die Radiometergleichung vorgegeben ist, was Du begründet hast, aber was ich sonst noch nirgends sah. Nun frage ich mich, welche Standardabweichung ich bei verschiedenen Antennentemperaturen bei gegebener Integrationszeit bekomme und vor allem, was ich bei kaltem Himmel bekomme. Die Radiometergleichung ist mir dabei ja keine Hilfe, die sagt nur, wo Schluß ist. Außer einem strahlfüllenden 290K Strahler (Boden, Hauswand) habe ich keine Quelle mit definierter und idealerweise niedriger Leistung.

Mein letzter Test ergab Drift und Eigenrauschen des Radiometers selbst. Nun steht der gleiche Test mit LNB an, der auch Eigenrauschen und Drift hat. Du hast vorgeschlagen, den Himmelspol zu benutzen, und das werde ich machen. Aber danach hätte ich gerne noch ein paar andere Quellen, die ich unter Laborbedingungen vermessen kann, damit ich dem Aufbau vertrauen kann. Wenn das soweit steht, werde ich versuchen, den LNB umzubauen, um eine Polarisationsebene zu erden, und schauen, ob ich damit den Drift erkennen kann, um ihn in Software zu kompensieren.

Im Moment bin ich noch weit weg davon, auf die Daten zu schauen und ein Gefühl dafür zu haben, ob ich einen Fehler sehe oder ob alles korrekt arbeitet, sondern denke jedes Mal: Interessant, wie kommt das denn?

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Ok, dann hast Du schon mal einen ersten Eindruck. Es macht dann wirklich Sinn sich das Verhalten in Richtung Himmelspol anzusehen. Dann hast Du eine Stelle die konstant und kalt ist.
Fluktuationen werden dann zumindest theoretisch zu erwarten sein:
Gain und Offsetschwanktungen aller Komponenten durch Temperaturänderung
RFI
Einstrahlung in Nebenkeulen
Thermische Emission von Wolken (die spielen im Ku Band eine deutlich höhere Rolle als im L-Band)
Alles das wird in der Summe sicherlich nicht unbedeutend sein. Gegen diesen Hintergrund muss man dann astronomische Quellen erkennen. Ich denke es macht Sinn eine solche Aufzeichnung über mehrere Tage laufen zu lassen. Idealerweise wird man gleichzeitig die Temperatur mitschreiben.
Viel Erfolg,
Wolfgang
 

astropeiler

Mitglied
Noch mal kurz hierzu: "Mein letzter Test ergab Drift und Eigenrauschen des Radiometers selbst."
Ich bin nicht sicher, ob diese Aussage valide ist. Du hast mit einem Abschusswiderstand am Eingang gemessen. Damit warst Du außerhalb des Bereiches in dem der AD8381 sinnvolle Ergebnisse liefert. Wenn z.B. der Eingangsverstärker des AD8381 driftet, dann wirst Du das bei dem Test nicht erkennen. Vor Überraschungen bist Du m.E. da nicht gefeit.
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Der Hinweis mit der Temperatur ist gut! Mal schauen, wie und wann ich das aufbauen kann, denn im Moment ist nichts regen- oder windfest. Ich kann neben der Umgebungstemperatur noch das IR-Thermometer auf den Himmel richten und mitschreiben. Das verrät viel über Wolken und Wasserdampf, wenn auch nur allgemein, weil es einen großen Öffnungswinkel hat. Ich kann auch Polarisation und Band des LNB z.B. sekundenweise umschalten.

Zum Eigenrauschen: Genau das befürchte ich auch und genauer muss ich sagen: Der Test ergab Drift und Eigenrauschen ohne ein Signal. Drum will ich Messungen an verschiedenen konstanten Strahlungsquellen für den Fall mit Signal machen. Ich bin nicht der erste Mensch, der so ein Radiometer baut, aber ich habe nichts gefunden, dass jemand mal versucht hätte, die Grenzen der Auflösung zu ermitteln. Dabei ist genau das der Charme als Amateur.

Wobei: So ganz ohne Signal geht ja nicht, weil der Terminationswiderstand Raumtemperatur hat und damit

Power [W] = 1.38e-23 [Ws/K] * 294 [K] * 1e9 [Hz] = 4.06e-12 W

liefert. Kann man das so rechnen? Ich schrieb oben, dass ich eine Änderung von 3.622e-12 W wegen Drift nicht mehr erkennen kann. Das wäre ja schon in der Dimension, wie ich gerade erstaunt feststelle.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Ja, so kannst Du das rechnen. Das ist unter der Annahme, dass die Bandbreite 1 GHz ist. Der AD8318 geht lt. Datenblatt bis ~ 8 GHz. Wenn Dein Widerstand bei diesen Frequenzen auch noch ein guter 50 Ohm Widerstand ist, dann hättest Du eine entsprechend höhere Rauschleistung.
Worauf ich aber hinaus wollte: In dem Bereich so um die - 80 dBm bist Du vollkommen außerhalb des Arbeitsbereiches vom AD8318. Er sieht nix. Und wenn seine internen Vertärker um 3 dB hin- und herschwanken würden, würdest Du nichts davon mitbekommen. Es ist egal, ob denn nun -80 oder -77 dBm anliegen, es ist immer das gleiche Ausgangssignal. Insofern ist Dein Test m.E. so nicht aussagefähig, was die Schwankungen des Radiometers angeht.
Wolfgang
 
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