Fråga:
Kan jag bygga ett radioteleskop av en parabolisk TV-parabolantenn?
SP5RFD
2018-08-08 14:21:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag har möjlighet att köpa en mycket billig parabolisk parabolantenn på 2,4 meter och skulle vilja bygga ett radioteleskop av den. Ursprungligen designades denna maträtt för att vara en satellit-TV-antenn.

Kan jag byta ut TV-LNB med radiomottagare inställd på 1420 MHz (väteledningar) och använda skålen som radioteleskop? Beror brännvidden för en sådan antenn på frekvensen som den konstruerades för?

Du hittar bilder på ett (mycket mindre!) Paraboliskt maträtt radioastronomiprojekt på http://www.ccera.ca/
FYI, jag sökte just efter * radioteleskop * [här] (https://stackexchange.com/search?q=radio+teleskop). Det finns många andra SE-webbplatser som diskuterar dem. Eftersom jag funderade på att bygga för ett decennium sedan verkar det som om SDR berikar upplevelsen.
Åh, jag fick bara veta att de har flyttat och installerat så mycket mer coola saker på CCERA :) måste ta tid att kolla in deras hemsida!
Vad sägs om buller från SDR? Skulle det inte vara en ganska begränsande faktor? Visst att du kunde lyssna på solen och Jupiter, men utöver det?
Tre svar:
Glenn W9IQ
2018-08-08 15:10:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Den primära faktorn att tänka på är parabolantennens riktning. Den ges som:

$$ d = \ frac {(\ pi D) ^ 2} {\ lambda ^ 2} \ tag 1 $$

där D är diametern av skålen och $ \ lambda $ är operationens våglängd, båda i samma enheter.

För att konvertera frekvensen till våglängden i meter använder vi:

$$ \ lambda = \ frac {300} {f} \ tag 2 $$

där f är frekvensen i megahertz.

Eftersom din intressefrekvens är 1420 MHz tillämpar vi formel 2 för att konvertera detta till en våglängd på 0,211 meter. Med en skåldiameter på 2,5 meter ger formel 1 oss en riktning på:

$$ d = \ frac {(\ pi D) ^ 2} {\ lambda ^ 2} = \ frac {(\ pi 2.5) ^ 2} {0.211 ^ 2} = 1386 $$

Vi måste nu konvertera denna riktning till linjär förstärkning. Här gäller standardantennformeln:

$$ G = d * e \ tag 3 $$

där d är riktningen från formel 1 och e är enhetslös effektivitet med värdet 1 som indikerar 100% effektivitet.

De flesta parabolantenner har effektivitet inom intervallet 60% till 70%. För en försiktig uppskattning, om vi antar en effektivitet på 50%, är din parabolantenns linjära förstärkning 693. Vi kan konvertera detta till dBi-förstärkning med:

$$ G_ {dBi} = 10 \ log_ { 10} (G) \ tag 4 $$

vilka nät ~ 28 dBi i detta fall.

Med flit kan du få en effektivitet på 70% vilket ökar förstärkningen till ~ 30 dBi.

Parabolantennens strålbredd ges som:

$$ \ theta \ approx \ frac {70 \ lambda} {D} \ tag 5 $$

3 dB strålbredden på din parabolantenn blir därför ~ 6 °.

Fokuspunkten för en parabolantenn ges som:

$$ f = \ frac {D ^ 2} {16c} \ tag 6 $$

där c är djupet av den paraboliska reflektorn.

Du kan se från denna formel att den inte är en funktion av våglängden. Så skålens fokuspunkt förblir i stort sett densamma oavsett frekvens.

Du måste nu ta hänsyn till känsligheten och bruset från ditt mottagningssystem och den förväntade fältstyrkan för en 1420 MHz vätgasmarkör för att avgöra om detta är tillräcklig förstärkning för din radioteleskopoperation. Det finns hopp för framgång eftersom flera universitetsstudenter har använt en liknande konfiguration för sina projekt.

Hobbes
2018-08-09 00:02:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det har gjorts tidigare. Astronomiavdelningen i Groningen driver (sprang?) ett par 2,5 m rätter för radioastronomiövningar. IIRC de observerar främst vår Sun (starkaste radiokälla).
Så jag skulle säga ja, den skålen kan vara en bra utgångspunkt.

Phil Frost - W8II
2018-08-09 17:52:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ja, men inte särskilt stor.

Våglängden vid 1420 MHz är 21,11 cm. Således är öppningen på detta teleskop ungefär:

$$ {240 \: \ mathrm {cm} \ över 21.11 \: \ mathrm {cm}} = 11.4 \ \ text {våglängder} $$

(Förmodligen något mindre med tanke på ineffektivitet.)

Som jämförelse är våglängden för grönt ljus cirka 500 nm. Så när det gäller möjligheten att lösa funktioner är detta 2,4 meter radioteleskop ungefär ekvivalent med ett optiskt teleskop med målet att miniscule:

$$ 0.00005 \: \ mathrm {cm} \ cdot 11.4 = 0.00057 \: \ mathrm {cm} $$

Alternativt är strålbredden -3 dB på en 2,4 meter tallrik vid 1420 MHz ungefär 6 grader. Betydelsen, 3 grader i vilken riktning som helst från axeln för maximal förstärkning, har antennens känslighet minskat med hälften. Med en så bred stråle är du begränsad till att bara observera mycket stora astronomiska särdrag.



Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 4.0-licensen som det distribueras under.
Loading...