Перейти к содержимому


Фотография
* * * * * 2 Голосов

Эксперименты с RT-RTL на 1420Мгц


  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 22

#1 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 17 Январь 2014 - 12:45

На сегодняшний день донглом Realtek RTL2832U & Elonics E4000-Based USB DVB-T Receiver уже никого не удивишь, ажиотаж прошел.
Отзывы в сети о нем очень разные, но в целом как по мне, то это уникальная вещь, которая дала возможность появится на свет большому количеству любительских разработок.
На базе этого ”свистка” были созданы пассивные радиолокаторы, переносные анализаторы цифровых радио потоков, метеорные радиотелескопы и даже ADS-B радар позволяющий увидеть отображения самолетов на карте. А полоса обзора до 3мГц делает его просто отличным сканером для исследования радио обстановки, что очень важно для нашего общего дела.
Так же решающим для многих фактором в пользу донгла, стала конечно его цена. Естественно все плюсы за счет каких-то минусов, а именно не высоких количественных характеристик радиоприемного и цифрового трактов. В сети пишут о низкой чувствительности, селективности и малой динамике в силу 8-ми разрядного АЦП. Также указывают на повышенный шум приемника E4000. Ошибка квадратуры в 5 градусов дает плохое подавление зеркального канала, а это одна из главных характеристик у радиолюбителей при приеме узкополосных сигналов.

Но если на вход ”свистка” подать сигнал с высоким отношением сигал/шум, то вышеперечисленные недостатки перестают быть основополагающими.
Таким образом, появился на свет очередной любительски радиотелескоп RT-RTL. Он состоит всего из четырех частей:
1. Донг Realtek RTL2832U & Elonics E4000-Based USB DVB-T Receiver.
2. МШУ на 1420Мгц , шум 0.2 дБ, сделанный на основе LNA G4DDK для 1296Мц.
3. Программа спектр-анализатор для SDR радио, поддерживающая донгл.
Можно также использовать ПО от RTI-2 или RadioSky Pipe.
4. Антенна, сетчатая парабола 3.7м с волноводным облучателем на 1296Мгц.

Главным элементом всей системы является МШУ с очень низким коэффициентом шума 0.2дБ, это примерно 13 К шумовой температуры. А как известно реликтовый шум, оставшийся после Большого взрыва составляет 2-3 К. В общем этот МШУ и есть источник высокого отношения сигнал/шум, благодаря которому ”плохие” характеристики донгла не оказывают большого влияния на прием космических радио излучений.

#2 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 17 Январь 2014 - 12:58

Я пробовал в качестве эксперимента три разные программы, HDSDR, SDRSharp и WRPlus.

Радиоисточником для первого света RT-RTL был выбран нейтральный водород, HI, ближайшие плотные облака которого находятся в нашей галактике, Млечный путь.
Задача была не просто увидеть радиоизлучение HI на частоте 1420Мгц, но и получить профиль(спектр) этого излучения в наблюдаемой точке млечного пути.
Для первого наблюдения было выбрано созвездие Лебедя, район Денеба.
Ниже на первом фото белым кружком выделена площадка на которую была направлена антенна.
На втором фото виден профиль радиоизлучения нейтрального водорода полученный из программы HDSDR.
На третьем тот же профиль полученный программой SDRSharp.

На спектре видны три основные частоты, каждая из которых соответствует своей лучевой скорости и своему спиральному рукаву галактики.

Прикрепленные изображения

  • __________.jpg
  • HDSDR_1420mHz.jpg
  • SDRSharp_1420mHz.jpg

Сообщение отредактировал Alex Plaha: 17 Январь 2014 - 13:09


#3 Ivan

Ivan
  • Пользователи
  • 15 сообщений

Отправлено 17 Январь 2014 - 14:33

2. МШУ на 1420Мгц , шум 0.2 дБ, сделанный на основе LNA G4DDK для 1296Мц.

Главным элементом всей системы является МШУ с очень низким коэффициентом шума 0.2дБ, это примерно 13 К шумовой температуры.

Расскажите поподробней про МШУ.

#4 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 17 Январь 2014 - 15:47

МШУ пересчитан, доработан и настроен на частоту 1420Мгц.
Доработка состояла в замене входного транзистора на более современный с нормируемым Кш, а также цепей обвязки.
Сравнительные расчеты на основе данных от предыдущих МШУ(Кш=0.6дБ) подтвердили коэффициент шума на уровне 0.2дБ.
Изготовление данного МШУ нами освоено, так что можно делать заказы в теме МШУ на 1420 Мгц, Кш=0.2дб.

Прикрепленные изображения

  • LNA1_1420_mHz.jpg
  • ___1.JPG
  • ___2.JPG

Сообщение отредактировал Alex Plaha: 17 Январь 2014 - 17:13


#5 meoita

meoita

    Администратор

  • Администраторы
  • 255 сообщений

Отправлено 17 Январь 2014 - 16:18

Изготовление данного МШУ нами освоено, так что можно делать заказы.

Александр, вот эту информацию сделайте отдельной темой и в соответствующем разделе.
Естественно, с ценой условиями оплаты, поставки и т.д.
"Мечты становятся реальностью, когда мысли превращаются в действия." Д.А. Антонов
"Гораздо чаще люди сдаются, чем терпят поражение." Г. Форд

#6 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 18 Январь 2014 - 06:32

Вот еще результаты наблюдений на RT-RTL другого участка млечного пути. На спектрах явно видна только одна частота, максимально близкая к лини излучения НI - 1420,405Мгц. Т.е. лучевая скорость данного скопления газа близка к 0, и мы наблюдаем наш, родной рукав Ориона, в котором находится наша Солнечная система. Частоты, соответствующие другим рукавам не видны, потому что плотность атомов нейтрального водорода в этих зонах стала меньше и интенсивность излучения упала. Далее, просто для сравнения, на спектрах мы вообще ничего не видим т.к. антенна направлена на “холодный” участок неба. Два последних графика записаны на ПО RTI-2 и RadioSky Pipe. Это запись просто транзита Млечного пути через диаграмму антенны.

Прикрепленные изображения

  • ______1.JPG
  • ______1_.JPG
  • ______.JPG
  • _______1421__4.JPG
  • 1421____3.2_2000.JPG
  • 1421Mhz_100Avg.JPG


#7 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 18 Январь 2014 - 07:17

Теперь попробуем разобраться, почему мы наблюдаем именно такие профили, в линии HI, а не сплошной спектр как мы привыкли видеть у Солнца, радиогалактик и сверхновых. Водород в космическом пространстве находится в ионизированном HII или нейтральном состоянии HI. Ионизированный водород HII, излучает сплошным спектром. Это вид излучения может быть тепловым или синхротронным, но в любом случае он излучает сплошным спектром. В нейтральном или атомарном состоянии атом водород может излучить квант энергии во время сверхтонкого расчепления свой структуры. Это происходит потому что у атома водорода оказываются возможными две ориентации: спин ядра параллелен или антипараллелен полному моменту электрона. Это соответствует двум энергетическим уровням, и переход между ними дает излучение с длиной волны 21 см, т. е. в радио области. Радиоизлучение нейтрального водорода HI, отличается от радиоизлучения областей Н II тем, что оно сосредоточено в линии. Радио линия HI излучает как радиостанция, в определенном узком интервале длин волн, на частоте 1420,405 Мгц. Ниже рисунок из Википедии, показывающий процесс смены спина электрона с излучением кванта энергии. Кстати цитата из той же Вики: " Такой самопроизвольный переход в каждом отдельном атоме происходит крайне редко — в среднем один раз за 11 миллионов лет. Однако в масштабах галактик мощность излучения нейтрального водорода становится заметной (например, мощность излучения всего нейтрального водорода нашей Галактики в десятки раз больше светимости Солнца), что делает это излучение крайне важным для радиоастрономии."

Прикрепленные изображения

  • __________.png

Сообщение отредактировал Alex Plaha: 18 Январь 2014 - 07:23


#8 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 18 Январь 2014 - 10:45

С механизмом радиоизлучения в линии HI разобрались. Теперь попробуем понять, почему мы наблюдаем не один, а несколько максимумов в районе 1420,405 Мгц и что нам это полезного может дать. Наша галактика является спиральной. В следствии ее дифференциального вращения, т.е. разных угловых скоростей ее точек расположенных на разных расстояниях от ее центра, рукава имеют вид закрученный спиралей. Эффект диф.ращения связан с тем, что галактика не является сплошным твердым телом, а она наполнена газом, звездами взвешенными в гравитационном поле и до селе не известной нам “темной материей” и “темной энергией”. Все эти элементы во взаимодействии и дают нам диф.вращение. Отсюда напрашивается вывод, что все точки расположенные на разных расстояниях от центра нашей Галактики имеют относительно друг друга тоже разные угловые скорости, причем согласно закона о диф.вращении, чем дальше расстояние точки от центра галактики тем меньше ее угловая скорость. Мы это можем видеть по закручиванию галактики в спираль. Ниже, изображение нашей Галактики, полученное путем синтеза радио-оптических данных. Четко видны рукава и место Солнечной системы в рукаве Ориона. На основе этого изображения схематично изобразим спиральные рукава, т.к в них больше всего водорода излучающего в линии HI. С помощью полученной схемы расположения спиральных рукавов покажем почему возникает эффект Доплера при наблюдении радиолинии водорода. Направление луча нашей антенны (красная линия) пересекает сразу три рукава галактики, в точках 0,1 и 2. В этих точках, зелеными стрелками по касательной к рукавам, показаны векторы угловых скоростей в каждой из трех точек V0, Vперс и Vлеб. Эти точки принадлежат разным рукавам галактики и расположены на разных расстояниях от ее центра, поэтому в следствии диф.вращения угловые скорости этих точек разные. Но нас интересуют, только те скорости, которые лежат на луче нашей антенны, т.е. проекции угловых скоростей - V0, V1и V2, показаны черным пунктиром. Поучается что излучающий водород, находящийся на луче антенны находится в трех разных областях, скорости которых разные в направлении антенны. В результате возникает эффект Доплера, котрый можно оценить по формуле: df = f0 v /c, df – смещение частоты, f0 – частота линии водорода HI (1420 МГц), v – лучевая скорость относительно наблюдателя, c – скорость света. Из этой же формулы можно поучить лучевые скорости для явно выраженных спектральных составляющих линии HI полученных на радиотелескопе RT-RTL.

Прикрепленные изображения

  • spiral.jpg
  • _________1.JPG


#9 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 18 Январь 2014 - 11:18

А практическая ценность изучения радиолинии водорода HI заключается в следующем:
Цитата из ИСТОЧНИКА: ” Интенсивность Р. в. 21 см содержит непосредств. информацию о числе атомов нейтрального водорода на луче, а частота и профиль линии позволяют определить по эффекту Доплера лучевые скорости водорода. В соответствии с моделью дифференц. вращения Галактики эти данные дают возможность определить расстояние до излучающих объектов, т. е. найти распределение нейтрального водорода. Исследования Р. в. 21 см позволили установить, что нейтральный водород в Галактике в осн. заключён в очень тонком (! 220 пк) и ровном слое около её плоскости. Лишь на периферии на расстояниях, превышающих 10-12 кпк от центра Галактики, слой водорода размывается до 1000 пк по толщине и отклоняется от галактич. плоскости. Внутри рукавов нейтральный водород распределён неравномерно, в них выделяются вытянутые вдоль плоскости Галактики комплексы облаков с характерными размерами ж 200 X X 50 пк
Излучение Р. в. 21 см наблюдалось также от большого числа др. галактик, что позволило установить отношение массы нейтрального водорода к общей массе галактики в зависимости от её типа. Доля нейтрального водорода увеличивается при переходе от галактик типа Sа к неправильным, достигая для последних десятков процентов. Мин. кол-во нейтрального водорода найдено у эллиптич. галактик; для подавляющего большинства из них доля нейтрального водорода по массе составляет ~0,1%. Для ряда ближайших галактик по Р. в. 21 см получены распределения нейтрального водорода в них и кривые вращения. Ценные данные получены также по красному смещению Р. в. 21 см. Линия зарегистрирована более чем от 100 галактик, изменение частоты линии соответствует удалению галактик с разл. скоростями (до ~104 км/с) при хорошей корреляции с красным смещением оптич. линий. Линия водорода, обнаруженная в спектре удалённого внегалактич. источника - квазара ЗС 286, оказалась смещённой с частоты 1420,4 МГц до 839,4 Мгц, что соответствует красному смещению г = 0,692. Полученные данные существенно способствовали развитию теории расширения Вселенной.
Обнаруженная в межзвёздной среде и ставшая эфф. средством исследования космич. пространства Р. в. 21 см нашла также важное земное применение. На её основе разработаны т. н. активные квантовые стандарты частоты.”

#10 mnn72

mnn72
  • Пользователи
  • 31 сообщений

Отправлено 18 Январь 2014 - 18:37

...
Таким образом, появился на свет очередной любительски радиотелескоп RT-RTL. Он состоит всего из четырех частей:
1. Донг Realtek RTL2832U & Elonics E4000-Based USB DVB-T Receiver.
2. МШУ на 1420Мгц , шум 0.2 дБ, сделанный на основе LNA G4DDK для 1296Мц.
3. Программа спектр-анализатор для SDR радио, поддерживающая донгл.
Можно также использовать ПО от RTI-2 или RadioSky Pipe.
4. Антенна, сетчатая парабола 3.7м с волноводным облучателем на 1296Мгц.
...

Пара вопросов:
- Это уже не интерферометр, а просто приемник сигнала?
- Если интерферометр на этих донглах собран, то можно ли использовать один в качестве приемника?
- Такой МШУ нужен для интерферометра (тогда их нужна пара) или он используется только для этого приемника?

#11 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 19 Январь 2014 - 07:47

Да Коля, это не интерферометр, это можно сказать радиометр сигнала с регулируемой полосой обзора, с возможностью построения спектра в данной полосе.
Один из донглов РТИ-2 можно использовать в качестве приемника RT-RTL.
Этот МШУ открывает огромные возможности как для просто приемника-радиометра, так и для радиоинтерферометра.
Наш первый МШУ на SPF5043Z давал Кш=0.8дБ и усиление 28дБ,
второй МШУ на SPF5122z давал Кш=0.6дБ и усиление 28дБ
с ними на тарелке 1.5-1.8м можно было видеть
Сверхновые: Cassiopeia A(3C461), Taurus A(3C144)
Радиогалактики: Virgo A(M87),Cygnus A(3C405)
Туманности: Orion A(3C145), M20(W28), M16(W37), M17(W38), W51(3C400)

C новым МШУ у которого Кш=0.2дБ, а усиление 40дБ(как у хорошей параболы) мы вплотную подошли к шумовой тем-ре самой антенны.
Т.е. может оказаться, что ниже уже и смысла нет понижать Кш.
Но теперь нам будут доступны радиоисточники с плотностью потока ниже 150-200Ян, а их сотни.

Кроме того с таким МШУ появилась возможность начать новый проект по наблюдению Пульсаров.
На нашем небе самые мощные два пульсара, в Крабовидной туманности М1 - PSR B0531+21 и в созвездии Персея PRS B0329+54.
Вот с них можно начать.

#12 mnn72

mnn72
  • Пользователи
  • 31 сообщений

Отправлено 19 Январь 2014 - 09:21

...
C новым МШУ у которого Кш=0.2дБ, а усиление 40дБ(как у хорошей параболы) мы вплотную подошли к шумовой тем-ре самой антенны.
...

Их можно у тебя заказать ?

Сообщение отредактировал mnn72: 19 Январь 2014 - 09:22


#13 Alex Plaha

Alex Plaha
  • Пользователи
  • 73 сообщений

Отправлено 19 Январь 2014 - 09:34

Вот тема для заказов МШУ:
ЗАКАЗ МШУ

#14 Rumlin

Rumlin
  • Пользователи
  • 64 сообщений

Отправлено 21 Январь 2014 - 07:27

полуофф. Не презентабельное сообщение. Зайдет кто-то в тему из выдачи поисковика и не поймет о чем речь. Нужно в виде статьи с фото антенны, приемника, усилителя. Схема. Название софта с ссылками. В конце результаты. А так всё в кучу. Тем более если зайдут англоязычные, то с Google Translate вообще ничего не поймут.

#15 meoita

meoita

    Администратор

  • Администраторы
  • 255 сообщений

Отправлено 21 Январь 2014 - 13:56

Не презентабельное сообщение.
Нужно в виде статьи с фото антенны, приемника, усилителя. Схема. Название софта с ссылками. В конце результаты.


Поддерживаю.
На статьи с ресурса приходят больше, чем на темы форума.
"Мечты становятся реальностью, когда мысли превращаются в действия." Д.А. Антонов
"Гораздо чаще люди сдаются, чем терпят поражение." Г. Форд




Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей