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[Projekt: 21cm Wasserstoff-Linie]

Michael_Haardt

Mitglied
Lebende Beispiele sind immer am besten! Ich nehme mal an, das links ist irgendwas Unerwünschtes und das eigentliche Signal ist der Hügel in der Mitte?

Meine falsche Vorstellung war, dass neben dem Signal nichts wäre, aber in Wahrheit willst Du ein Differenzspektrum haben, d.h. statt des Polynoms bräuchtest Du erheblich mehr Integrationszeit und irgendwann geht das dann nicht mehr, davon abgesehen, dass man das Signal ja auch länger integrieren müsste.

Mit Frequenzgang meinte ich die frequenzabhängige Verstärkung. Hier ziehst Du ja quasi nur den Hintergrund ab.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Das links ist die Emission des Wasserstoffs von unserer eigenen Galaxie, die man natürlich auch noch sieht. Das Signal in der Mitte ist ein klassiches Signal einer Spiralgalaxie, die so eine Doppelstruktur hat.
Die Variation über die Frequenz bzw. Geschwindigkeit ist schon ein unterschiedlicher Gain.
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Müsste man dann nicht das Teleskop spektralabhängig kalibrieren? Die normale Kalibrierung ist ja eher für ein Radiometer gedacht, wo man mit einer Systemtemperatur und einem Gain auskommt.

Michael
 
Hallo in die Runde,

da macht Wolfgang uns wieder lange Zähne. Aber für so ein Spektrum einer anderen Galaxie braucht man bestimmt eine voll steuerbare 25m Schüssel um die Galaxie lange genug verfolgen zu können und sie von anderen Quellen räumlich trennen zu können. Den Traum braucht man als Otto-Normalamateur wohl nicht zu träumen.
Die "Doppelstruktur" erkläre ich mir durch die Rotation der Galaxie, die eine Seite dreht auf uns zu und die andere von uns weg, also blau- bzw. rot-verschoben. Dann ist da noch die Verschiebung zum Signal unserer Milchstraße auf der X-Achse, das wird wohl die Rotverschiebung durch die Relativgeschwindigkeit der ganzen Galaxie zu unserer sein. Von einer Rotverschiebung durch die Ausdehnung des Raumes will ich hier noch nicht spekulieren.
Jedenfalls wieder ein tolles Beispiel für den Nachweis der physikalischen Vorgänge im Universum, klasse!

Viele Grüße und ein schönes WE,
Reinhard
 
Zuletzt bearbeitet:

astropeiler

Mitglied
Ja, das Wasserstoffspektrum anderer Galaxien ist schon ein fortgeschrittenes Thema für eher größere Spiegel. Das Beispiel, was ich gezeigt habe, ist aber auch eines der schwächeren Exemplare. Ich hatte die Daten nur schnell zur Hand. Weitere Beispiele findet man mit etlichen Erläuterungen in https://astropeiler.de/sites/default/files/Astropeiler_Story_6.pdf
Diese "Doppelhornstruktur" kommt in der Tat durch die Rotation der Galaxie zustande, wenn man sie "Edge on" beobachtet.
Es gibt zumindest ein Beispiel einer Beobachtun von M31 und M33 mit einem 3-m Spiegel: https://f1ehn.pagesperso-orange.fr/pages_radioastro/Images_Docs/M31&M33_21cm_survey_slides.pdf

Noch zu der Frage der Kalibration: Das ist letztlich eine Frage der Genauigkeit, die man erreichen will. Wir haben eine Gainvariation von ca. 15% über unsere Gesamtbandbreite. Das ist letztlich nicht so viel, aber im Vergleich zum Signalanstieg durch eine andere Galaxie ist das schon sehr viel.

Gruß
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Ich denke, die Möglichkeiten wachsen mit dem Verständnis der Technik. Räumliche Auflösung ist mit Interferometrie zu steigern. Die Elektronik wird jedes Jahr besser. Die Profis haben viele Alltagsprobleme im Laufe der Zeit gelöst, die Amateure müssen es nur für sich adaptieren. Vor 10 Jahren hast Du Dir nicht mal eben Software runtergeladen, mit dem SDR ein Spektrum aufgenommen und visualisiert.

Ich murkse abends oft noch kurz etwas an den Daten meines Sonnendrifts herum und lese im schlauen Buch, und merke dabei, wie sagenhaft wenig man von den Grundlagen doch wissen kann, auch wenn man sich schon eine Weile damit befasst. Man kann das eigentlich alles gut verstehen, aber es ist halt etwas Arbeit. Es ist aber auch interessant, und noch lange nicht ausgespielt. :)

Was Galaxien angeht, so gibt's neben der Milchstraße vielleicht noch andere helle Galaxien. Visuell sagt man, jedes Teleskop hat seinen Himmel, und ich denke, das ist im Radiobereich auch so.

Michael
 
Hallo nochmal,

zum Thema "Abschirmung unerwünschter Strahlung", sei es nun Wärmestrahlung vom Boden oder elektrische Störungen, habe ich noch etwas recherchiert und möchte hier noch ein paar Links nachliefern:

Wikipedia zum GEM (Galactic Emission Mapping): https://en.wikipedia.org/wiki/Galactic_Emission_Mapping
Zitat: "... A Ground Shield will be built to avoid signal contamination with thermal radiation that may come from below the horizon, to reflect side lobes to the sky and to reduce the noise originating from diffraction from the edges of the reflector to the receiver. This will be made possible by an aluminium grid surrounding the radio telescope, which is 10 meters wide but only 8 meters high because it will be inclined towards the exterior ...".

ACT (Atacama Cosmology Telescope): https://www.haverford.edu/users/bpartrid
Zitat unter 2. Bild: "... ground shield to prevent radiation from the ground leaking in ACT ..."

Wie man sieht, kann man sich ein "lauschiges Tal" zumindest mit technischen Mitteln nachbauen, es fehlt nur das plätschernde Bächlein ;).

Auch Abschirmungen direkt am Spiegel gibt es: https://antarcticsun.usap.gov/science/4338/
Das ist allerdings ein Offset-Spiegel, da ist die Abschirmung der thermischen Bodenstrahlung designmäßig eleganter zu integrieren.

@Michael:
Interferometrie ist ein "Reizwort", Betonung auf "Reiz"... Ich habe ja eine zweite Schüssel im Fundus und deshalb auch schon den einen oder anderen Gedanken daran verschwendet sowie u. A. das Paper vom Astropeiler dazu studiert. Dort werden, wenn ich das richtig in Erinnerung habe, zwei SDR-Receiver mittels eines gemeinsamen Local-Oscillators, also absolut synchron, betrieben und die Korrelation wird später digital bewerkstelligt, etwa so wie es die Profis machen. Allerdings ist das schon ziemlich anspruchsvoll, vor Allem die Korrelation und der Auswertung der Daten. Sowas liegt leider jenseits meines Ereignishorizonts :rolleyes:.
Allerdings findet man auch Dokumente im Netz, die eine analoge Kombination der beiden Signale (bei zwei Schüsseln) vor dem Receiver beschreiben. Dabei habe ich bisher immer nur von einer Multiplikation der Signale gelesen. Sollte das nicht auch mit einer einfachen additiven Mischung funktionieren? Das wäre ja recht einfach, man müsste nur auf die Signallaufzeiten achten. Bei einer größeren Schüssel kann man sich das doch auch als eine Addition vieler Beträge einzelner Sektoren vorstellen.
Leider werde ich mir das Thema sowieso abschminken können. Ich hätte zwar den Platz für zwei Schüsseln mit ca. 10m Abstand im Garten, aber wenn ich meiner "Regierung" auch noch damit komme dann verlässt sie die Koalition. Trotzdem glaube ich, dass das Thema einen separaten Thread wert wäre, das könnte interessant und umfangreich werden.

Viele Grüße & gute N8,
Reinhard
 

Michael_Haardt

Mitglied
Interferometrie ist was, wenn man den Modus single dish perfekt beherrscht. Tun wir noch nicht, ist also noch nicht dran. Sage Dir das immer wieder, wenn Du dran denkst. :)

Das Material zur Abschirmung zeigt, dass wir da auf dem richtigen Weg sind. Lösungen der Großen verkleinern ist der beste Weg für Amateure. Wenn man spillover durch Abschirmung reduziert, kann man seinen Reflektor besser ausnutzen, was mit etwas mehr Auflösung und eta belohnt wird, und die Systemtemperatur könnte auch sinken, was die Integrationszeit verkürzt.

Was mich daran erinnert, dass ich noch bessere Software für das Radiometer schreiben muss, um nicht 20% Samples zu verwerfen.

Michael
 
Ich muss trotzdem nochmal das Thema Interferometrie aufgreifen, denn ich habe grade gesehen, dass ich da was Anderes im Kopf hatte als ich das Prinzip beschrieb, den das Interferometer des Astropeilers verwendet. Dort wird anscheinend doch analog gemischt und das anscheinend sogar additiv. Das über die digitale Korrelation habe ich woanders im Netz gelesen.
Das wollte ich noch kurz richtig stellen.
LG
 

astropeiler

Mitglied
Was Erstaunliches :
Es gibt ein Experiment zum Empfang des Wasserstoffs mit einer WLAN-Parabolantenne, schaut mal hier:
Cheap and Easy Hydrogen Line Radio Astronomy with an RTL-SDR, WiFi Parabolic Grid Dish, LNA and SDRSharp Was ich besonders schön fand, ist die parallele Darstellung von dem Signal und der galaktsichen Ebene.
Nur: Wie gut geht das im Vergleich zu anderen kleinen Antennen? Ich war da äußerst skeptisch, weil die Antenne für 2,4 GHz ausgelegt ist. Aber da sie für 58 EUR zu haben ist, war es einen Versuch wert. Auf dem Netzwerkanalysator hat sie mit 5-6 dB Rückflussdämpfung keine so gute Figur gemacht, was zu erwarten war.
Der Praxistest aber war doch sehr erstaunlich. Das Wasserstoff-Signal war außerordentlich schön zu sehen, da war ich ganz von den Socken. Anbei die Ergebnisse von dem Experiment. Das Experiment war die Aufzeichung über einen siderischen Tag, die Antenne hat dabei nach oben in den Zenit geschaut. Als LNA haben wir einen von unseren "Standard-LNAs" genommen, die Spektren wurden mit einem HackRF gemacht. Von dem Ganzen habe ich eine animierte GIF gemacht, und noch einen Plot wie auch für unsere anderen kleinen Antennen. Die GIF Datei ist für das Forum hier zu groß, hier ist ein Dropbox-Link: transit_dec_50.4_loop.gif

Also diese Antenne ist eine echte Alternative für einen Einstieg in die Wasserstoff-Beobachtung. Da war ich echt erstaunt!
Gruß
Wolfgang
 

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Hallo Wolfgang,

wie würde ein uns Allen bekannter Vulkanier sagen: "faszinierend!". Wozu habe ich mir dann meine Schüsseln besorgt ;).
Von so schönen Spektren kann ich bisher nur träumen. Aber ich bin ja am Ball, mal schauen was dabei raus kommt.
Zur Zeit optimiere ich noch an meiner Montierung mit dem 1,55m Spiegel ("klein Effelsberg"). Dabei ist auch gleich ein Elevations-Antrieb in der Mache. Danach ist die Abschirm-Schürze dran und die Optimierung der Signalkette. Da möchte ich den zweiten LNA, den hinter dem Filter, noch durch den rauschärmeren Typ ersetzen. Ob das was bringt weiß ich nicht, aber ich habe so ein Teil noch hier und es macht nicht viel Aufwand. Dann sind da noch die minderwertigen Koax-Kabel. Ich habe etwas recherchiert und bin auf den Typ "H155" gestoßen. Das scheint mir geeigneter, allerdings wird es dabei wohl nichts mit SMA-Steckern werden. Ich habe hier noch zwei SMA zu BNC Adapter, mit denen sollte es gehen. BNC sollte bei der Frequenz noch brauchbar sein, jedenfalls besser als die massive Dämpfung der minderwertigen Koax-Leitung.

Viele Grüße,
Reinhard
 
Nochmal kurz zu den Koax-Kabeln:
Wäre da für mich, zumindest temporär, nicht auch der Einsatz eines Sat-TV Kabels denkbar. Ok, ich hätte da eine Fehlanpassung, aber schlimmer als jetzt kann es eigentlich nicht werden und solches Kabel hätte ich noch hier?

LG, Reinhard
 

astropeiler

Mitglied
Was für Kabellängen hast Du denn bei Dir?
Bei uns kommen Aircell 7, Ecoflex 7 und Ecoflex 10 Kabel zum Einsatz, und das mit N-Steckern. BNC nutzen wir bei Frequenzen von 1GHz nicht, davon würde ich auch abraten.
Wolfgang
 
Vom Feed-LNA zur Filter / LNA-Box sind es 3m, 2,5m würden wahrscheinlich auch noch so grade gehen.
Von der Box nach drinnen sind es jetzt 10m, wobei ich da auch wohl noch 2m einsparen könnte.
Grade habe ich einen Anbieter gefunden, der bietet H155-Kabel mit SMA-Steckern an. Es wundert mich, dass das mechanisch geht.
 

Michael_Haardt

Mitglied
Ich fragte mich auch, was ich da machen soll: Sat-LNBs sind für 75 Ohm Impedanz gebaut und der ganze sonstige Kram ist immer für 50 Ohm gebaut, also habe ich auch eine Fehlanpassung. Ich notierte mir, dass bei 1.5:1 20% der Spannung, aber nur 4% der Leistung reflektiert werden. Damit kann man leben, darum gibt's in China Adapter von F-Stecker auf SMA und so einen habe ich in Verwendung. Tut's besser als Gardena auf Drehstrom. :)

Michael
 

astropeiler

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Hallo Reinhard,
Deine Kabellängen sind ja durchaus überschaubar, da gehen Kabel mit höheren Verlusten wie das H155 wahrscheinlich auch. SAT-TV Kabel habe ich auch mal probiert. Das Problem dabei war nicht so sehr der Verlust durch die Fehlanpassung sondern die Welligkeit im Spektrum, die durch die Reflexion an den Fehlanpassungs-Stellen entstehen.
Wolfgang
 
Hallo Wolfgang,

ja die Kabellänge hält sich in Grenzen. Das ist wegen den Verlusten einerseits gut. Andererseits ist ein kleiner Garten schlecht, die Bebauung und damit die Störquellen sind nahe. Zum Glück ist es in Richtung Süden einigermaßen offen.
Ich habe mir übrigens schon H155-Kabel bestellt. Bis die kommen kann ich die "Montierung" noch weiter optimieren.

Viele Grüße,
Reinhard
 
Apropos "Welligkeit im Spektrum" :
Das ist bei mir ja ziemlich heftig, es kommt anscheinend vom SDR-Stick. Wenn ich die LNAs abschalte habe ich schon die typischen Höcker in der Grundlinie :-/.
Das dürfte meine nächste Baustelle werden. Gibt es da Vorschläge für ein Update?
LG, Reinhard
 

astropeiler

Mitglied
Die Welligkeit ist eine unglückliche Eigenschaft von RTL-SDR, da kann man leider nichts machen. Das einzige Update ist ein anderer SDR.
Wolfgang
 

astropeiler

Mitglied
Was Du natürlich machen kannst: Nimm ein Spektrum auf ohne Wasserstoff (z.B. ein 50 Ohm Abschluss am Eingang vom LNA). Das ziehst Du dann in Class von dem gemessenen Spektrum ab. Das gibt zumindest eine grobe Korrektur für die Welligkeit vom RTL-SDR.
Wolfgang
 
Ja das hatten wir ja auch vorher schon mal besprochen, steht auch auf meiner imaginären Liste für kommende Aktivitäten.
Eben war ich im Baumarkt eine neue Rolle Kükendraht holen, noch so ein Punkt.
Das Kabel soll diese Woche noch kommen, es ist im Moment jedenfalls nicht langweilig 😏. Einen anderen SDR könnte ich mir vorstellen, wenn das deutliche Verbesserungen verspricht. Mittlerweile bin ich mir einigermaßen sicher, dass ich an dem Thema dran bleibe. LG
 

Fritz Lensch

Mitglied
Hallo Wasserstoff Beobachter,
Muss mich auch mal wieder bemerkbar machen. Gesten und Heute hat das Wetter mal wieder mitgespielt. Das habe ich genutzt Meinen Brennpunkt zu Korrelieren. Eigentlich hatte ich 87,9 ausgerechnet und beim anfertigen einer Schablone und dem Gang in die Werkstadt habe ich mir 78,9 mm gemerkt. Oh weh mein Hirn....... o_O Das erfordert nun einige Umbauten. Aber nun ist alles OK und die ganze Halterung des Feed ist nun etwas stabiler geworden. Es war auch Zeit den Kragen zu justieren. Ich habe den als beste Lösung ca. 8mm zurückversetzt. Meine heutigen Scans waren alle mit einer Integrationszeit von 20 sec. Die Verstärkerfolge beginnt mit einemzweistufigen Vorverstärker von Kuhne 30 db 0,4 3 m Kabel Filter und Nachverstärker 30 db 40 m Kabel RG 213 und dann wahlweise noch ein Verstärker mit 30 db. Es geht auch ohne aber mit- ein wenig besser. Die ersen 2 Bilder Interessant finde ich das durch das starke Wasserstoffsignal nun der lästige Pik von meinem SDR-Empfänger AIRSPY 2 total unterdrückt wird. Die Nachverstärker sind Nooelec SAWbird+ H1 Barebones Ich hoffe nun das ich heuer noch einen Scan der Milchstraße zusammen bringe. Was noch fehlt ist ein Wasserdichtes Gehäuse für den Vorverstärker am Feed. Liebe Grüße und bleibt gesund.
Fritz 70 Km westlich von Wien.
 

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Hallo Fritz, da bist Du ja wieder, ich hatte Dich schon vermisst ;).

Das sieht sehr, sehr gut aus, da kann man ja neidisch werden.
Wie optimierst Du die Feed-Position?
Try and Error ist ja schwierig, da sich die Signale ja von Natur aus ändern. Wobei... Du kannst Deine Schüssel ja nachführen und damit ein relativ stabiles Signal über einen längeren Zeitraum sicherstellen.
Ich habe bei mir das Feed auf die theoretsch richtige Position eingestellt und vertraue darauf, dass das passt.

Viele Grüße,
Reinhard
 

Fritz Lensch

Mitglied
Hallo Reinhard,
Danke für deine Nachricht und das doppelte sehr Gut. :)
Die Feed-Position ist sehr heikel also der nun richtige Brennpunkt ist so wie sich die Rechnung für den Spiegel ergibt. Gemessen 5 mm innerhalb des Holleiters. Aber der Kragen wie weit der vom Holleiterende nach hinten versetzt wird muss sehr genau stimmen. Wolfgang hat mir mal geschrieben das es hier auf mm ankommt und das es bei dem 3 m Spiegel am Stockert weniger als in der Rechnung ausmacht. Daher habe ich mit 20 mm begonnen und bin dann schließlich bei 7 mm gelandet. Das erste Bild ist bei 20 mm und das Zweite bei 7 mm. Bei 20 mm ist das Verhältnis Grundrauschen zu Wasserstoff-Signal sehr schlecht und bei 7 mm hatte ich den besten Abstand.
 

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astropeiler

Mitglied
Wir haben uns die Mühe gemacht und das Beamprofil des Horns vermessen und den Kragen so eingestellt, dass der Öffnungswinkel möglichst gut zum Spiegel passt. Wenn diese Möglichkeit nicht besteht, dann muss man in der Tat mit Versuchen herausfinden, wo das Optimum liegt. Das geht aber nur dann wenn man die Spiegel steuern kann. Man kann dafür übrigens auch gut die Sonne als Quelle nehmen. Wenn man den Spiegel nicht steuern kann, dass muss man auf die Rechnung vertrauen oder ganz langwierig viele Transitscans machen.
Anderseits: Auch wenn es nicht ganz optimal ist, Wasserstoff sieht man allemal.
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
C-Band-LNBs haben einen verstellbaren Kragen und am Feed eine Beschriftung, welche Position für welches Öffnungsverhältnis gut ist. Man kann auf Bildern erkennen, dass wenige Millimeter in der Tat viel bewirken.

Wolfgang: Nach welchem Maß habt ihr den Kragen eingestellt und wie habt ihr das Beamprofil vermessen?

Michael
 
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