[Projekt: 21cm Wasserstoff-Linie]

Noch eine kleine Korrektur. Nyquist/Shannon sagt vermutlich jedem was, aber alle schauen immer nur auf die Samplingrate wegen der maximalen Frequenz, die man darstellen kann. Es gibt aber auch eine untere Grenze.

Endliche Messreihen sind ein impliziter Bandpassfilter der Realität:
Hohe Frequenzen werden durch die Samplingrate begrenzt (Tiefpass, f_max < f_sampling/2).
Tiefe Frequenzen werden durch die Samplinglänge begrenzt (Hochpass, f_min = 1/T = erste Harmonische der FFT).

Ist das Messfenster zu kurz, ist der Drift der Messung schnurz. Ich glaube, das hätte Dietrich Drahtlos gefallen. :)

Michael
 
Hallo Freunde der Radioastronomie und der Wasserstoffwolken.

Endlich habe ich es nun geschaft das 3m Radioteleskop der Sternwarte in Michelbach und die Teleskopsteuerung nach dem Blitzschlag zu reparieren und neu zu Inizialisieren. Eine Testfahrt führte endlich mal zum Antizentrum der Milchstraße.

Da ich in der Nacht mit Meteorfotos beschäftigt war und ich auf der Sternwarte übernachtet hatte konnte ich am Morgen die Koordinaten 180° galaktischer Länge und 0° Breite anfahren um eine Aufnahme dieser Himmelsregion mit dem 3m Radioteleskop und einer Integrationszeit von 20 sec. zu machen. Das Ergebnis stimmt ziemlich genau mit den Daten des Argelander-Institut für Astronomie in Bonn überein.

Liebe Grüße aus dem Osten von Österreich

Fritz
 

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Hallo Fritz,

Willkommen zurück!
Freut mich, dass Euer Radioteleskop wieder funktioniert. Der Test am Antizentrum liegt bei mir auch noch an. Dazu muss ich aber erst noch die Ausrichtung meiner Antenne optimieren.
Ich hatte zwischendurch auch noch andere Baustellen und jetzt zickt auch noch mein altes Auto rum. Dann sind da noch die anderen interessanten astronomischen Ereignisse. Das Hobby kann ganz schön Stress machen (aber positiven Stress :)).
Also packen wir es an!

Viele Grüße,
Reinhard
 
Hallo Fritz,
ich hatte gar nicht mehr in Erinnerung, dass ihr einen Blitzschaden hattet. Um so besser dass es jetzt wieder funktioniert :)
Viel Erfolg mit weiteren Beobachtungen,
Wolfgang
 
Einen Test mit der Galaktischen Ebene hab ich versucht. Leider kann ich den Weg des Teleskops entlang der Milchstraße noch nicht Programmierern. Deshalb habe ich mir einige Sterne gesucht die in der Galaktischen Ebene bei 0° liegen. Dann habe ich soweit das ging ca. alle 10-15° eine Aufnahme mit 20 sec. gemacht. Das sind natürlich viel zu wenig Aufnahmen. Daher ist auch die Auflösung sehr schlecht. Aber ein erfolgreicher Test war es für mich schon.
 

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Grundsätzlich interessiert mich die Sache ja auch. Wieviel Aufwand muss man minimal treiben? Dosenfeed ist klar, LNA auch, aber reicht ein kleiner 1,42 Ghz Bandpassfilter (+- 50 MHz) mit einfachem RTL-SDR dahinter? Der Frequenzbereich ist bis 1,7 GHz angegeben.

Michael
 
Hallo Michael,
Das ist schwierig zu sagen. Ich verwende alles so wie du beschrieben hast allerdings mit einem SDRplay. Die SW vom Astropeiler Spectrometer II läuft auf einem Raspberry Pi 4. Die sehr speziell auf die Wasserstofflinie ausgerichtet ist. Hier in der Liste ausreichend beschrieben. Die Grafik wird mit den fitz-Dateien von der SW Spectrometer II mit einem Phyton Script von Christian Monstein umgesetzt das ich gerne einfüge.
 
Ah, ein RaspberryPi 4. Das vergaß ich zu fragen, denn der USB Traffic ist ja nicht ohne. Mir geht es aber erst mal um die Hardware. Ich habe inzwischen einen RTL-SDR, weil ich meine LNB-Messungen parallel mit Radiometer und Spektrum machen will, um zu erfahren, ob beide die gleiche Gesamtleistung sehen und ob sich bei Veränderungen das ganze Spektrum bewegt. Naja, und wenn man das schon mal hat, könnte ich mich ja auch mal an der Wasserstofflinie versuchen.

Michael
 
Hallo Michael,

ich nutze einen "Nooelec NeSDR Smart". Ich nehme schwer an, dass Deiner auch geeignet ist. Um jetzt hier keinen Roman schreiben zu müssen stelle ich einfach mal ein paar Links zu meiner Homepage zu dem Thema rein, da solltest Du die Antworten auf Deine Fragen finden:
Meine Anfänge: https://skyviewer.de/radioastronomie/21cm-radioteleskop/21cm-radioteleskop.htm
Aktuelle Ausbaustufe: https://skyviewer.de/radioastronomie/21cm-radioteleskop-2/21cm-radioteleskop-2.htm
Sehr interessante Seite zu DIY-Filtern von Matjaž Vidmar: http://lea.hamradio.si/~s53mv/cavity/cavity.html
Der Filter nach Matjaž Vidmar wird auch am Astropeiler eingesetzt. Ich habe mittlerweile erfolgreich drei Stück gebaut, zwei wie beschrieben in Alu-Rechteckrohren und eines aus Blech, nach den Maßen von Matjaž Vidmar. Den Abgleich mit einer einfachen Rauschquelle vom Chinamann habe ich unter dem ersten Link oben beschrieben. Viele weitere Infos findest Du auch auf den Seiten des Astropeilers und in diesem Thread weiter vorne.
Ein Software-Image für den R.-Pi4 hat mir Wolfgang gegen Zusendung einer SD-Karte und des Portos freundlicherweise zukommen lassen.
Ansonsten: Fragen! "Hier werden Sie geholfen" ;-)

Viele Grüße & saubere Signale,
Reinhard
 
Wie immer: Ich wollte nur wissen, was man bei gain beim RTL-SDR eigentlich angibt und das Ergebnis war eine Reise durch viele git repositories und die Feststellung, dass das seltsam ist.

Der Tuner hat drei Gains: LNA, Mixer (beide HF) und VGA (IF). Und anscheinend soll man sie in der Reihenfolge benutzen, was vom SNR her auch irgendwie klar ist. Aber es gibt viele forks der originalen Software und erst der anscheinend jüngste Fork GitHub - librtlsdr/librtlsdr: Software to turn the RTL2832U into an SDR erlaubt die Gains getrennt einzustellen. Die vorigen Versionen benutzen einen eher hohen festen Wert für VGA, was viel Wärme erzeugen soll, aber nicht unbedingt hilfreich ist, und erhöhen LAN und Mixer synchron entsprechend der Einstellung. Ok, in der library geht es also nun getrennt, aber in den frontends nicht: Die kennen nach wie vor nur das Argument -g, was LNA und Mixer wie früher synchron einstellt.

Die Option -g bekommt als Argument gain als Fliesskommazahl in dB. Die Funktionen der library bekommen gain als Ganzzahl in 1/10 dB. Beides ist relativ, d.h. die Argumente fangen bei 0 an, was aber nicht bedeutet, dass 0 keine Verstärkung bedeuten würde. Die neuen, getrennten Gains werden als Registerwert 0-15 und nicht mehr in dB oder 1/10 dB angegeben.

Bei der Suche lernte ich auch, dass rtl_power langsam ist und darum ggfs. Samples verwirft, um Schritt zu halten. Es gibt eine effizientere Version: GitHub - AD-Vega/rtl-power-fftw: Power spectrum for RTLSDR dongles. Die benutzt auch nur die Funktion, welche LNA und Mixer Gain zusammen erhöht.

Welche Software benutzt der Code von Wolfgang unter der Haube zur Datenerfassung und wie wird Gain da angegeben? Evtl. kann man bei SDRs mit R820T Tuner noch etwas mehr SNR rauskitzeln.

Michael
 
Hallo Micheal,
Ich würde mir keine Arbeit mit einer Optimierung des RTL-SDR machen. Das Rauschen wird fast ausschließlich durch den LNA bestimmt. Eine Verbessrung der Rauschzahl des RTL-SDR hat kaum Auswirkungen (es sei denn, der Gain vom LNA ist sehr niedrig).
Meine Software benutzt SoapySDR als Abstraction Layer, um unabhängig vom konkreten SDR zu sein. Soweit ich weiß, benutzt der Soapy-Treiber für den RTL-SDR auch die besagte Biliothek. Oben drauf sitzt dann soapy-power, welches die FFTW3 Bibliothek benutzt. Ganz oben ist das Ganze in Python verpackt.
Gruß
Wolfgang
 
Hallo Wolfgang,

die Welt kann man sicher nicht rausholen, aber laut ein paar wenigen Blogartikeln von Leuten, die den Code verstanden, ist durch eine korrekte Gain Einstellung durchaus mehr SNR erreichbar. Freilich dominiert bei Radioastronomie ein externer LNA, aber kostenlos ein klein wenig mehr SNR durch korrekte Benutzung ist nie falsch.

Die Frage ist, welchen Fork der Bibliothek Soapy benutzt und welche Funktion zum Setzen von Gain. Wenn es nur eine Einstellung für Gain gibt, dann ist das vermutlich genau die Funktion, die man besser nicht benutzt. Andere Tuner haben anscheinend auch verschiedene Gains, so dass mich das API schon sehr wundert.

Es wird beim RTL-SDR gelegentlich gesagt, dass er ca. 100 dB Gain bietet. Das stimmt, wenn man alles zusammenrechnet, was aber nicht sinnvoll ist. Wenn ich es recht verstand, dann bietet der LNA im Tuner 0-33.5 dB und der dominiert SNR im Tuner. Bei maximalem Tuner-LNA Gain liegt IIP3 bei -7.5 dBm, also schon weit oben. Bei minimalem Tuner-LNA Gain liegt IIP3 bei +35 dBm, also deutlich über den +10 dBm maximaler Eingangsleistung, d.h. der Tuner kann schon kräftige Signale verarbeiten und in dem Fall würde es reichen, mit Tuner-LNA Gain nur noch zu verstärken, was fehlt, und die anderen Gains neutral zu lassen. Auf jeden Fall ist es sinnvoll, lieber Gain korrekt einzustellen, anstatt das Signal extern zu dämpfen. Mit dem aggregierten Gain der RTL-SDR Bibliotheken kann man aber nicht bis auf neutral herunter, weil IF-Gain hardcoded auf +5 dB steht, wenn ich den Code richtig verstehe.

Erstaunlicherweise hat das alles 2012 schon wer verstanden: index - powered by h5ai v0.29.2 (https://larsjung.de/h5ai/)

Aber der daraus entstandene Code nutzt die Erkenntnisse nicht.

Michael
 
Die zugrundende liegende Software soapy-power unterstützt spezifische Gain Einstellungen der einzelnen Elemente. Ob das beim RTL-SDR Wirkung zeigt, kann ich nicht sagen. Mein Python Wrapper ist jedoch nur für einen generellen Gain-Faktor ausgelegt. Ich hatte aus den oben genannten Gründen keine Veranlassung, das anders zu machen.
Wolfgang
 
Hallo!
Angeregt durch diesen Beitrag habe ich mich in den letzten Wochen auch mit der möglichst einfachen Detektion der 21cm-Strahlung beschäftigt. Dazu habe ich mir eine gebrauchte WLAN-Antenne, einen gebrauchten RTL-SDR-Stick, einen auf 1420 MHz abgestimmten Verstärker und einige SMA-Adapter besorgt. Heute konnte ich die erste Messung durchführen und ich erhalte wirklich einen kleinen "Gupf" bei 1420.5 MHz. Die Antenne war in den Zenit ausgerichtet und sollte eigentlich auf die Milchstrasse bei einer galaktischen Länge von rund 153° zielen (Sternbild Fuhrmann). Ein Vergleich mit einem Wasserstoffprofil aus dem Internet (link) zeigte dann doch gewisse Übereinstimmungen zu meiner Freude...
Jetzt muss ich aber eine Zeit lang pausieren, bis sich eine andere Milchstrassenregion (Sternbild Schwan) zu einer christlichen Zeit im Zenit befindet. Hier noch eine Beschreibung meines Versuchs auf meiner Homepage

Wasserstoff_21cm_86.jpg
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Wasserstoff_21cm_74.jpg
Wasserstoff_21cm_111.jpg
Wasserstoff_21cm_109.jpg
Wasserstoff_21cm_113.jpg
 
Hallo Christoph,
ein schönes Experiment. Eigentlich dreht sich die Milchstraße im Moment den ganzen Vormittag über im Zenit, so dass Du gut weitere Beobachtungen machen kannst ohne auf die Nacht zu warten. Was Du noch probieren könntest, ist ein längeres Kabel zwischen LNA und SDR zu verwenden und dich damit mit dem digitalen Zeugs (SDR, Laptop) weg von der Antenne zu bewegen. Dann hätte man die Hoffnung, dass die vielen Störlinien weniger werden.
Gruß
Wolfgang
 
Hallo Wolfgang!
Danke für deine Hinweise. Habe mir extra ein 2 m USB-Kabel gekauft, damit ich eben etwas Abstand zwischen Laptop und Antenne bekomme. Ich muss aber dazu sagen, dass ich mitten in einer Großstadt mit vielen Funkantennen beobachte. Das macht die Sache natürlich auch nicht einfacher. Aber ich bin schon einmal sehr zufrieden mit dem Resultat. Hier übrigens der Artikel, welcher als Vorlage diente: link
lg stoppi
 
Wenn der Gitterabstand verkleinert wird, dann dürfte das vielleicht noch besser funktionieren.
21cm Linie auf Lambda/10 macht ~2cm Abstand zwischen den Stäben (vertikal und horizontal)
 
Hallo allerseits,

da ich die letzten Tage unterwegs war, kann ich mich erst jetzt zu dem Thema melden.

@ Christoph:
Schöner Versuch mit "Suchtpotential" (ich weiß wovon ich schreibe ;-) siehe: https://skyviewer.de/radioastronomie/radioastronomie.htm

Bezüglich der Störung könnten meine Erfahrungen evtl. nützlich sein, siehe: https://forum.astronomie.de/threads/projekt-21cm-wasserstoff-linie.284591/post-1515916
Ich gehe davon aus, dass bei mir das Feed auch noch etwas an der Schüssel vorbei schaute (spill over) und Störquellen hinter der Schüssel mit aufnahm.

Die Anregung von Andreas die Abstände zu verringern ist bestimmt auch ein guter Gedanke, vielleicht könnte da der Kükendraht ebenfalls behilflich sein.

Störungsfreie Grüße,
Reinhard
 
Hallo nochmal,

also ich muss mich hier nochmal an Christoph wenden: Klasse Homepage :y:, da werde ich wohl noch viel Zeit verbraten ;).

Viele Grüße und viel Spaß mit den Naturwissenschaften,
Reinhard
 
Hallo @Wolfgang, ein Kollege wollte auch mit einem Raspy Wasserstoff Aufnahmen machen. Zunächst gab es keine Rasperry 4. Nun hat er endlich einen bekommen. Ich habe Ihm die SW von dir geschickt. Aber beim Starten von Spectrometer II kommt nun die Fehlermeldung Boot-System ist zu alt.
Kann man das irgendwie austauschen oder muss das alles nochmal neu Kompeliert werden?
 
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