[射电天文]RxRT射电望远镜计划(暂停/延期)
Resbi
Resbi 2019-9-23原创 无线电快乐DIY
中文摘要
基于SDR的射电望远镜制作。
Abstract
A radio telescope based on SDR.
关键词
射电望远镜天文学SDRRTL-SDR

        从小,我便一直很喜欢往天上看,后来买了台一百多的天文望远镜,虽然能看到想看的东西,却一直也不能满足。好的望远镜的价格一直让我望而却步。

后来好像是有一天,我在百度像个爬虫一样乱搜东西,突然看见一个超链接

射电天文学

还配上了一台大型抛物面望远镜的图片,我立刻被吸引住了。

后来也干了不少傻事,譬如 易拉罐底部那个凹下去的部分,就看起来很像那个天线锅,我就很多次把它剪下来做成望远镜模型。。。

初中的时候,我还幻想过做一个望远镜的跟踪系统(现在知道有现成的了)

如今上了高中,加入了学校的创客社团,看见社团活动室里面的3D打印机,我萌发了一个念头。。

造个望远镜

本人目前在电子方面知识还限于物理选修3-1,但是在制作过程中我会努力学习的。

天线的3D模型:

实物:

(已经贴了铝箔纸了)

曲面的方程 f(x)=0.1x2

反射盘的尺寸按比例放大到半径5cm,整个天线块的体积是10*10*2.5cm3

还有一个顶部,用于安装接收头,但是还没有打印出来。


初步设想是制作成类似 https://www.youtube.com/watch?v=tBXDNCaXWr8 视频里面的效果,但是制作出来的成品是真实可用的(用于探测无线电信号等),而不单只是个观赏品

底座目前还没有建模,但是已经在设计了

暂定观测目标是1420.405751MHz的氢线。

[修改于 24 天前 - 2019-09-25 21:36:24]

来自 无线电快乐DIY
2019-9-24 01:33:17
Resbi(作者)
1楼

由于反射面不够平整,楼主正在寻找 填充材料来补平不平整处。。

[修改于 1 个月前 - 2019-09-24 01:33:35]

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2楼

10cm口径还没你的接收波长大

不如直接买个电视的锅

[修改于 1 个月前 - 2019-09-24 01:45:47]

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Resbi(作者)
3楼
引用 radio 发表于 2 楼的内容:
10cm口径还没你的接收波长大不如直接买个电视的锅

有点真实,不过天线设计上是可更换的,所以以后可以换个更大的,现在这个10cm的当测试用(

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4楼

最近怎么做射电天文望远镜的比以前多了。。

想必是“射电天文”这个名字听起来比较霸气吧,比如改为卫星电视锅就暴露了年龄

看来人还是感性动物。

但是各位做射电天文的大佬,射电天文的技术核心是信号处理啊,再往基础设施走一点是低噪声接收机啊,其实学科主要解决的是物理问题啊。

这些东西是不是太没逼格,太没吸引力了?

我已经看到几个号称做射电天文其实是在做云台的了

这是搞的哪门子射电天文啊

电控赤道仪上面架口锅也比自己做的好呀,关键是这东西毫无技术含量,就算研究下那些特殊曲面的反射面的精密加工技术,或者大了做做受力分析和形变补偿,好歹也是主流工程界。。。。

要研究一个东西,是不是应该先看书学习啊,《射电天文工具》看了吗,没看的话先买一本消化吸收吧

别说某某也是望远镜的一部分,其他部分以后也会做。时间是有限的,花在最重要的事情上才配得起他的珍贵。

吃饭不能说只用吃最后一口就能吃饱,但搞技术就要力争只搞最后一锤子,前面的要花钱,在自己能承受的范围内,花再多钱都是值得的。

前提是,你知道什么重要。所以还得看书,看文献。

[修改于 25 天前 - 2019-09-24 04:30:59]

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2
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Resbi(作者)
5楼
引用 虎哥 发表于 4 楼的内容:
最近怎么做射电天文望远镜的比以前多了。。想必是“射电天文”这个名字听起来比较霸气吧,比如改为卫星电视.....

大佬批评得是!

我现在还对天线这方面没什么知识,只知道抛物面而已,也是打算借着这个机会学习一下的

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6楼
引用 虎哥 发表于 4 楼的内容:
最近怎么做射电天文望远镜的比以前多了。。想必是“射电天文”这个名字听起来比较霸气吧,比如改为卫星电视.....

哈哈哈哈哈怕不是说的我?不过我的项目快成了。不建议大家搞重复建设,前期有几个人铺平了路,后期沿着前人的路线继续前进,在前面的基础上改进就好了。

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7楼

先明确几个基本问题再谈制作吧

观测目标的亮度?

天线接收到的辐射功率?

拟使用的放大器的本底噪声?

需要累积多长时间,才能区分有无接收到信号?


PS:楼主能讲清楚SDR是什么东西吗?为什么要SDR?SDR如何连接到天线?网上复制黏贴的不算。

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Resbi(作者)
8楼
引用 warmonkey 发表于 7 楼的内容:
先明确几个基本问题再谈制作吧观测目标的亮度?天线接收到的辐射功率?拟使用的放大器的本底噪声?需要累积.....

制作过程中我会学习的。

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Resbi(作者)
9楼
引用 warmonkey 发表于 7 楼的内容:
先明确几个基本问题再谈制作吧观测目标的亮度?天线接收到的辐射功率?拟使用的放大器的本底噪声?需要累积.....

帖子当中已经说明本人电学知识还限于高中选修3-1,并且会在制作过程中学习。我不明白你问这个的用意。

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10楼

做什么并不重要,重要的是要明白自己在做什么,为什么要这样做。

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11楼

弄个L波段大卫星锅

重新设计一下馈源 多香~~

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Resbi(作者)
12楼
引用 1176764177 发表于 11 楼的内容:
弄个L波段大卫星锅重新设计一下馈源 多香~~

主要是家里没那么多地方,所以想做一个小的。

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13楼
引用 Resbi 发表于 8 楼的内容:
制作过程中我会学习的。

建议在制作前学习……

想要边做边学的话,会浪费大量的时间。就比如说你这个天线,只要稍微了解点天线的知识(大概是课本第一章)就会知道它是完全不合理的……然后顶楼里,画模型,打印,贴铝箔的时间,就全都白费了。甚至不会积累下什么有用的经验,因为你需要的是几米直径的大锅,跟3d打印和糊铝箔完全不是一个套路……

而且,靠实践的话,仅仅是知道这条路不合理,都是很困难的。还是说这个天线,运气最好的情况是,在买到SDR,配了低噪放之后,靠实验发现问题……运气不好的话,可能就是在包括云台在内的几乎所有东西都做完的时候,才能发现这问题……到时候浪费的时间就以年计了,折合成人力成本,相当于损失了几十万人民币……

所以还是应该先看书……

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Resbi(作者)
14楼
引用 三水合番 发表于 13 楼的内容:
建议在制作前学习……想要边做边学的话,会浪费大量的时间。就比如说你这个天线,只要稍微了解点天线的知识.....

确实有这样的弊端,但是我个人还是习惯于在实践中学习,特别是在这种地方,脱离实践的话会让我感觉摸不着头脑,,,

不过谢谢你的提醒,目前正在设计云台,过程中会预先学习相关知识的,这样在云台完成之前或许能意识到一些什么。。

假设这个计划失败了,云台我也有准备好利用方案(笑)

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15楼
引用 Resbi 发表于 12 楼的内容:
主要是家里没那么多地方,所以想做一个小的。

在集体农庄党的会议上将研究两个问题:建造木棚和建设共产主义。在没有木板的情况下,直接研究第二个问题。

各路专家会诊中...我觉得还能抢救一下

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2019-9-25 00:07:16
Resbi(作者)
16楼
引用 radio 发表于 15 楼的内容:
在集体农庄党的会议上将研究两个问题:建造木棚和建设共产主义。在没有木板的情况下,直接研究第二个问题。.....

帖子更新可能会放慢到月尺度上,云台造好估计要到明年,或许到那个时候能有了木头。

[修改于 25 天前 - 2019-09-25 00:07:31]

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17楼
引用 Resbi 发表于 16 楼的内容:
帖子更新可能会放慢到月尺度上,云台造好估计要到明年,或许到那个时候能有了木头。

我的意思是射电望远镜这个东西根本就造不出小的,特别是你这个波段。

至于为什么,你看完4楼推荐的书,思考7楼的问题就明白了。

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Resbi(作者)
18楼
引用 radio 发表于 17 楼的内容:
我的意思是射电望远镜这个东西根本就造不出小的,特别是你这个波段。至于为什么,你看完4楼推荐的书,思考.....

好。

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19楼
引用 Resbi 发表于 9 楼的内容:
帖子当中已经说明本人电学知识还限于高中选修3-1,并且会在制作过程中学习。我不明白你问这个的用意。

需要指出的是,没人有义务照顾你的知识水平。一方面这里虽然是爱好者社区,但是爱好≠不专业,相反应当因爱好而追求专业;另一方面是你自己号称要做射电望远镜,而不是“射电望远镜缩微模型”、“射电望远镜手办”,因此讨论应基于真正的射电望远镜。

事实上,7L问的正是望远镜设计前必须了解的条件,你似乎流露出情绪波动。

设计一个望远镜,当然要考虑被接收的信号的大小,也就是射电源的亮度。随后可以进行信号链计算,或基于噪声计算,两者是等价的。一般来说,你的波长越长,射电源亮度越低,天线的尺寸就要越大。经验上,如果是收太阳的射电信号,几十厘米的抛物面天线或者指向性强的线天线结合低噪放就有可能有所发现,最简单的办法是用卫星电视接收机来体验。如果要收微波背景辐射,条件就要艰苦一些,因为他弱得多,并且峰值频率到了毫米波段。附件是关于发现微波背景辐射的一个讲座论文,作者是诺奖得主ROBERT W. WILSON。可以看看人家是怎么搞的。

THE COSMIC MICROWAVE BACKGROUND.pdf488k11次下载

下图就是他们用的天线,本来是用于无源卫星通信的。。

上面这些只是解决了有没有可能收到信号的问题。如果要通过扫描成像的话,就必须考虑波束的宽度,而这取决于天线的孔径。有的时候,即使很强的信号,也需要用很大的天线或者很多个天线来提高方位分辨力。当然这些对DIY来说就比较难实现,可以先不考虑。

据我所知,云南天文台的董亮博士搞了一个教学体验用的射电望远镜套件,虽然比较小,但属于真的射电望远镜,可以想办法忽悠学校采购一套来玩嘛。

[修改于 24 天前 - 2019-09-25 03:24:59]

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20楼
引用 Resbi 发表于 9 楼的内容:
帖子当中已经说明本人电学知识还限于高中选修3-1,并且会在制作过程中学习。我不明白你问这个的用意。

如果你想要得到好的效果,发牛逼的帖子引起坛友膜拜,这些问题是必须想清楚的。

我问这个是希望你先想清楚再动手,免得白做了。

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21楼
引用 虎哥 发表于 19 楼的内容:
需要指出的是,没人有义务照顾你的知识水平。一方面这里虽然是爱好者社区,但是爱好≠不专业,相反应当因爱.....

大虫措辞好严厉也许应该加个江湖科学的标签


我仔细看了一下LZ的行文,精神可嘉,但是所选择的途径恐怕不一定正确。射电天文是一门科学技术,不应用“熬大锅汤”、“从一个螺丝钉开始一点一点攒起”的革命精神去实现,这是非常不可取的。


如果暂定的目标是“观测1420.405751MHz的氢线”。那至少应该把对应的教材看个遍,这里提供一个老油条们看不上眼的方法:到市立及以上的公立图书馆,把你认为和射电天文有关的书都找出来看一看————哪怕每本只读第一章的摘要部分、找相关传记故事都行。在施行相关的具体工作之前,至少应该对整个学科有一个基本的了解。


LZ的表现,也反映出国内“3+6+3”十二年“基础教育”中的一些弊病。普通成长环境下从高中毕业进入大学的本科生在这个方面表现尤为突出,简直令人窒息:


1、用中、高考模板作文里的套路、用糊弄中考高考试题的套路,来指导自己的言论和人生;凡是涉及个人爱好的小作文,往往以“从小,。。。。”的情怀文章套路作个简略开头(常见的还有下意识用红色读物、名人传记里面描述的奋斗方式来指导行动);画不出板子,不去钻研资料而是寄希望于CSDN上面的“正确答案”来反推正确的实施理论;同一理论性内容三次以内读不通就永久放弃,干一些“另辟蹊径”的事情来刷人三观。


2、以个人生活主线为中心的社交圈子的言论和评判标准为奋斗目标,既不知道自己要干什么,也对自己要去哪里没有明确的打算,只要学校等单位组织、鼓励的,就以空前的热情参加,而对于能为个人发展带来明显帮助的,以“逼格不足”弃之。


3、社会协作能力底下,需要周围的所有人一起从知识到能力、从生活到情绪进行“关照”。需要安排一个慈祥的大娘陪着,大娘需要每天斟酌着怎么样遣词造句,铺垫语句来解释生活和学习中的道理才能被接受,而且一定要配合强有力的事实打脸才有效果。


办砸事情被指责时,先表现出情绪不满;

不听指挥被呵斥时,先表现出情绪不满;

能力不足进度不顺,先表现出情绪不满;


不仅情绪上表现出不满,往往还要接着话头试图驳斥对方,觉得自己在“按事实,讲道理”,受不得一点“事实上的偏差”和委屈;旁边要是有第三方在场,更是努力地在嘴上给自己找场子,这么耿直我也是醉了。

情绪崩溃的时候就更不用说了,采取不必要的行为给所有人惹麻烦是一定的。


4、奉行“自由主义”,在别人的地盘上,用着别人提供的资源和条件,在鸡毛蒜皮的事情上按“我觉得没有必要听的事情就不用照做”执行,令人心力憔悴。


5、主动代入,被迫害妄想精神发作:通过对照发觉自己与“圈内大佬”的水平差距以后,就主动启动在学校里那一套成绩鄙视链的对应防御机制,所有令自己不舒服的行为都是对方“鄙视新手”、“鄙视弱鸡”,认为能力不够别人一定就瞧不起自己,继而变得攻击性十足、无法对别人的批评进行正确的解读和判断。完全没有意识到自己遭人嫌弃是多半是如同1、2、3、4所示的不正确的行事态度和方法所导致的。


上面打了一些浪费公共资源的文字。。


LZ还是比较幸运的,大家虽然言辞上严厉一些,但多多少少,都在指出正确的道路和方向,希望你能仔细斟酌和考虑,对实现“观测1420.405751MHz的氢线”这个小目标的每一步和所调动的资源有个具体和长足的规划。


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22楼

补充一下我的观点:


LZ作为一个学生爱好者,精神上是比较执着的,也有一定行动力和小“成果”,如果是一般的公立教育机构,机会合适下说不定还会给你颁个“明天小小科学家”之类的小奖章,让你上上周刊什么的来认可你的行为。但这显然不会带来什么正面的帮助。


帖子中表现出的一些处理问题的途径,比如能通过一些手段上youtube、能用搜索引擎进行初级的检索、能翻出来一些相关的视频和资料、能用3D打印做个构型,这些都是正确的、值得鼓励的,但离达成你的目标的条件还远远不够,需要付出更多的努力和思考,选择正确的道路来实现它。这其中对于个人,自己设计一套可靠的天线和跟踪云台,显然不是实现工作的重点,难度也较大。而应该着重关注的学科方向上面的楼层各位都已经指出了。


祝顺利


[修改于 24 天前 - 2019-09-25 04:13:45]

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Resbi(作者)
23楼
引用 极速外卖 发表于 22 楼的内容:
补充一下我的观点:LZ作为一个学生爱好者,精神上是比较执着的,也有一定行动力和小“成果”,如果是一般.....

多谢!

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Resbi(作者)
24楼

经过两天的思考,我发现了我的错误。

首先,无线电是一门严谨的科学,但是我却试图以实践而不充分备课的方式来深入学习这一门科目,这样的后果很大几率不是失败就是成为民科。

其次,冷静下来思考了一下以后发现自己确实有点“脑袋一热”,可能是由于各方面原因让我以为条件已经齐全,可以开始行动了。

感谢各位网友给我的深刻到位的批评以及建议,大家的观点我会积极地吸收,让我自己成为一个更成熟的人。

同时也希望后来者不要出现我这种情况。

所以决定,这个计划暂停。等到我的知识条件以及环境条件充分满足了以后再启动。

在启动之前,我会将精力放在我已经具备了完成的能力以及有了充分的实践证明可行的计划上。

以上

[修改于 24 天前 - 2019-09-25 21:38:27]

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2019-9-27 10:35:14
2019-9-27 10:35:14
25楼

这个抛光一下可以改成野外点火器

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2019-9-29 20:11:45
2019-9-29 20:11:45
26楼

这是常用校准射电源的参数,摘自《射电天文工具》。校准源并不见得强,主要是要求稳定。射电源的亮度波动是比较大的,太阳这种射电源每天都不一样。波动5%,已经是很大的波动,但是反映到信号强度的变化上,才0.几dB,所以对接收机的稳定度也有很高要求。

要“体验”太阳的射电信号也不是一件特别容易的事情,可以在C波段,用米级口径的锅来试试,比如采用这种高频头,他的噪声温度35K,并且支持外部频率参考,能够用频谱仪进行精确的观测:


[修改于 16 天前 - 2019-10-03 20:16:27]

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27楼
引用 Resbi 发表于 1 楼的内容:
由于反射面不够平整,楼主正在寻找 填充材料来补平不平整处。。

基础知识补充:反射面不需要平整,甚至为了防风和节省成本可以尽量镂空,镂空大小与波长相关。


另外请问楼主的预算是多少呢?这个项目挺吓人的啊。

[修改于 20 天前 - 2019-09-29 20:56:13]

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28楼

我寻思LZ一来想做,二来有动手能力,那么就应该放心大胆的去做,不要有太多顾虑,也不必要被“射电望远镜”这个名字吓住。哪怕一开始的目的是射电望远镜,但最后做出来的是个WiFi云台天线,也是有价值的。


而且很可能的,云台WiFi天线会比射电望远镜更有价值。

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2019-9-30 00:20:09
Resbi(作者)
29楼
引用 虎哥 发表于 26 楼的内容:
这是常用校准射电源的参数,摘自《射电天文工具》。校准源并不见得强,主要是要求稳定。射电源的亮度波动是.....

多谢!很有用的信息!

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Resbi(作者)
30楼
引用 我说要有光 发表于 28 楼的内容:
我寻思LZ一来想做,二来有动手能力,那么就应该放心大胆的去做,不要有太多顾虑,也不必要被“射电望远镜.....

云台天线太真实了。。我会加油的!

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Resbi(作者)
31楼
引用 20!Dopaminor 发表于 27 楼的内容:
基础知识补充:反射面不需要平整,甚至为了防风和节省成本可以尽量镂空,镂空大小与波长相关。另外请问楼主.....

原来是这样,怪不得有些基站天线反射面是镂空的

成本的话,,目前看来三位数解决不了了。可能要四位数吧

[修改于 20 天前 - 2019-09-30 00:22:25]

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2019-10-3 19:21:58
2019-10-3 19:21:58
32楼

Orders of magnitude[edit]

Value (Jy)Source
110000000Radio-frequency interference from a GSM telephone transmitting 0.5 W at 1800 MHz at a distance of 1 km (RSSI of −70 dBm)[8]
20000000Disturbed Sun at 20 MHz (Karl Guthe Jansky's initial discovery, published in 1933)
4000000Sun at 10 GHz
1600000Sun at 1.4 GHz
1000000Milky Way at 20 MHz
10000Solar flux unit
2000Milky Way at 10 GHz
1000Quiet Sun at 20 MHz

https://en.wikipedia.org/wiki/Jansky

[修改于 16 天前 - 2019-10-03 19:22:18]

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33楼
引用 warmonkey 发表于 32 楼的内容:
Orders of magnitude[edit]Value (Jy)Source110000000.....

草稿纸上画了一下,可能算错,将就看下(中间过程从略)

\[1{\rm{Jy}} = {10^{ - 26}}{\rm{W/}}{{\rm{m}}^{\rm{2}}} \cdot {\rm{Hz}} = \sqrt {377 \cdot {{10}^{ - 26}}} {\rm{V/m}} \cdot {\rm{Hz}} =  - 114.24{\rm{dB\mu V}}/{\rm{m}} \cdot {\rm{Hz}}\]

由于场强与带宽有关,信号源越强,越容易得到高的频率分辨率。

低噪声接收机的灵敏度通常可达-170dBm/Hz左右。这个灵敏度能够收到多亮的射电源呢?在接收机灵敏度和射电源亮度(通量密度)一定的情况下,不确定的就只有天线增益(天馈线总增益,假设没有前放)了。

很容易推导得知,在50Ω系统中:

\[K = - 29.77 - G + 20\log f\]

\[P = E - K - 107 = E + G - 20\log f - 77.23\]

其中G是天线增益,E是场强,f是兆赫兹单位的频率。假设一个源的通量密度为1Jy,频率为1420MHz,要能被接收机收到,需要的天线增益:

\[G = P - E + 20\log f + 77.23 =  - 170 - ( - 114.24) + 63 + 77.23 = 84.47{\rm{dB}}\]

按这个算法,如果要想常见的15dB增益天线能收到信号,通量应达到10000000Jy。每升高10dB增益,可以少一个零。

根据wiki的数据,太阳的H线亮度很大,居然有7位,理论上用20多dB的天线就能收到。

[修改于 14 天前 - 2019-10-06 00:33:45]

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2019-10-4 23:28:49
2019-10-4 23:28:49
Resbi(作者)
34楼

看了看天文学论坛:牧夫论坛,没想到居然有射电天文相关的帖子(我以为会主要以光学有关)

然后发现了这个帖子,帖子里面介绍了几种类型的射电天文入门方案

还详细介绍了氢线的方案

不过LZ发现真要去定做“喇叭”的话 荷包就要空了,,,那有没有什么代替的方案呢?

其余的东西LZ手头上好像正好有一点,虽然不知道能不能行。。。

不过最近社团有任务下发,并且临近期中考了,最近物理还有点爆炸(电学),实在是。。。

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35楼

那就只能自己找铁皮焊了

根据LSS的计算如果只接收太阳这种强度的射电源可以用大铁罐焊个cantenna,当然成像是基本不行的。

[修改于 15 天前 - 2019-10-04 23:38:20]

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2019-10-5 00:02:32
36楼
引用 虎哥 发表于 33 楼的内容:
草稿纸上画了一下,可能算错,将就看下(中间过程从略)\[1{\rm{Jy}} \approx \fr.....

经过@三水合番大神的提醒,发现这篇回帖中没有考虑低噪放,只考虑接收机的灵敏度,不太符合常见的玩法。

天线温度如果低于常温,采用合适的低噪放,可以得到更低的噪底。如果包含天线、低噪放在内的天馈系统的噪声温度为30k,那么接收系统极限灵敏度可以接近-184dBm/Hz。我在26楼贴出的那个馈源的噪声温度就只有30K左右,后面只需要配一个差不多还算行的接收机,就能达到该灵敏度。

降低天线噪声温度还能进一步提升接收系统的灵敏度,如果无限趋近于0K,那么灵敏度也可以无限高,但是由于微波背景辐射及损耗的存在,实际可用的温度最多低到3K。

我还没搞明白射电天文中的天线温度,和通信工程中所说的天线温度是不是一回事。以上讨论都是按照通信工程的概念,即等效热噪声温度来说的。

[修改于 15 天前 - 2019-10-05 00:17:51]

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37楼
引用 Resbi 发表于 34 楼的内容:
看了看天文学论坛:牧夫论坛,没想到居然有射电天文相关的帖子(我以为会主要以光学有关)然后发现了这个帖.....

本人做过无人机遥测站,1.2m抛物面天线,频率1450M,基本上跟这个一样。


cantenna非常适合作为抛物面的馈源

我仿真过微带阵列、圆柱螺旋、四臂螺旋等构型,作为抛物面馈电。

相对来说cantenna是性能最好并且制作最简单的。


首先楼主装个antenna magus,再装个cst,这些在百度网盘都能找到。

前者解决设计问题,后者搞定仿真。


直接测抛物面直径和深度,可以推断出焦点。

然后把算出来的cantenna做好了放在焦点上,1.2m锅在1420M调出个21dbi增益一般没问题。


没做仿真又没有测试仪器,能不能做出来不好说。有问题也不容易检查,不过可以一试。

重点需要测试的指标:增益,驻波。有条件再测方向图,噪声温度。有仪器肯定能调好,绝对能做出来。

[修改于 15 天前 - 2019-10-05 00:18:42]

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38楼
引用 虎哥 发表于 36 楼的内容:
经过@三水合番大神的提醒,发现这篇回帖中没有考虑低噪放,只考虑接收机的灵敏度,不太符合常见的玩法。天.....

抛物面天线,实际起到天线作用的只有振子,抛物面/波导喇叭是反射器或者说收集器。


由于金属在L频段没有发射谱线,所以金属反射面不会贡献噪声。


天球的温度分布跟天线方向图相乘然后曲面积分。描述不一定准确,意会一下。

准确的看这里:http://www.antenna-theory.com/cn/basics/temperature.php

假设天线辐射模式: 。然后 噪声温度是数学定义为:



上述方程,天线周围环境温度 整合整个领域。这是由天线的辐射模式,然后加权。 因此,全向天线的噪声温度,天线周围所有温度平均。 对于一个完美的定向 天线(一个窄波束),天线温度将取决于只对在该天线是定向的温度。


天线对着绝对零度的物体,天线温度是0k。天线对着300k的物体,噪声温度300k。

当天线主瓣对准深空时,天线的噪声温度是较低的。地面的热辐射会通过旁瓣漏进去,天线噪声温度升高。


通常来说频率在1GHz以上,天线口径1m以上,实现100K以下的噪声温度(仰角10°或更高时)是完全可行的。

不考虑馈线损耗,低噪放折合输入的噪声温度,与天线噪声温度是相加关系。如果低噪放增益很高,系统噪声温度几乎等于天线+低噪放。

http://cn.training.keysight.com/ktu/lab/download/2012/%E5%99%AA%E5%A3%B0%E7%B3%BB%E6%95%B0%E6%B5%8B%E9%87%8F%E6%89%8B%E5%86%8Cpart1.pdf

噪声系数测量手册part1.pdf1.14M6次下载


PS:

  1. 天线温度的概念没错。

  2. “后面只需要配一个差不多还算行的接收机,就能达到该灵敏度。” 卫星LNB是个特例,这东西增益超过50db。使得对接收机的噪声系数没有要求了,商品接收机全部满足。

[修改于 15 天前 - 2019-10-05 00:37:53]

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39楼
引用 Resbi 发表于 34 楼的内容:
看了看天文学论坛:牧夫论坛,没想到居然有射电天文相关的帖子(我以为会主要以光学有关)然后发现了这个帖.....

喇叭天线,有哈佛的方案,2平米的铝板,500块钱完事。

前提是你会焊接+调试振子。

不会的话就麻烦了,要加钱找人焊,还得找懂的人调。

牧夫那个就是我们团队的。

“为高中生插上想象的翅膀,顺便把高中生推进射电的深坑把钱花光。”

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40楼
引用 BG6WRI 发表于 39 楼的内容:
喇叭天线,有哈佛的方案,2平米的铝板,500块钱完事。前提是你会焊接+调试振子。不会的话就麻烦了,要.....

过于真实,所以我们团队选择的方案是魔改卫星天线,总投入不到五百(连镜子带架子,劳力全是家长和南邻老雷达兵出的义务工,向他们致敬)。喇叭天线搞起来比较麻烦,我至今没太看懂。

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Resbi(作者)
41楼
引用 warmonkey 发表于 37 楼的内容:
本人做过无人机遥测站,1.2m抛物面天线,频率1450M,基本上跟这个一样。cantenna非常适合.....

好的,多谢

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Resbi(作者)
42楼
引用 BG6WRI 发表于 39 楼的内容:
喇叭天线,有哈佛的方案,2平米的铝板,500块钱完事。前提是你会焊接+调试振子。不会的话就麻烦了,要.....

这就麻烦了。。。话说那种收电视的锅,大概三十厘米(长轴)的怎么样?

http://www.avrpay.com/uploadfile/201202/20120227145831530.jpg

[修改于 14 天前 - 2019-10-05 11:43:59]

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43楼
引用 Resbi 发表于 42 楼的内容:
这就麻烦了。。。话说那种收电视的锅,大概三十厘米(长轴)的怎么样?http://www.avrpay.....

看物理书,波的衍射。至少要几个波长的障碍物才能挡住波,所以你需要足够大的锅。太小的锅几乎没有反射作用。

一般来说直径得是波长6倍以上。

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44楼
引用 warmonkey 发表于 43 楼的内容:
看物理书,波的衍射。至少要几个波长的障碍物才能挡住波,所以你需要足够大的锅。太小的锅几乎没有反射作用.....

请问一下“直径大小”与“基本没有反射作用”之间要怎么理解?

个人认为衍射在这里是决定了天线方向图里主瓣瓣功率点,及决定了角度分辨率。

但是反射作用应该一直有吧?

还请指点一下,谢谢。

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45楼
引用 Resbi 发表于 42 楼的内容:
这就麻烦了。。。话说那种收电视的锅,大概三十厘米(长轴)的怎么样?http://www.avrpay.....

放大器上千or上万,接收机上万,可以把口径压到60cm(针对银心氢谱线而言)

你可以把口径理解成“接收到无线电能量的能力”,反射后汇聚到焦点处。

从时间、经济成本上来看,升级放大器和接收机,不如先升级馈源。

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46楼
引用 154454496 发表于 40 楼的内容:
过于真实,所以我们团队选择的方案是魔改卫星天线,总投入不到五百(连镜子带架子,劳力全是家长和南邻老雷.....

口径如何?观测目标是啥?

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Resbi(作者)
47楼
引用 BG6WRI 发表于 46 楼的内容:
口径如何?观测目标是啥?

目标还是H线,口径的话,,,可能要160cm左右了,得想办法搞一个来。又或者是那个喇叭

[修改于 14 天前 - 2019-10-05 18:18:03]

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48楼

为了验证我的非著名理论推导,今天跑楼顶试了下。结论是,有错。重新计算后的结果在33楼。

随便翻了点器材

连接好以后

然后,只要接上天线,底噪马上爆炸

对向太阳,RBW100Hz,噪底-100-20=-120,相当于-140dBm/Hz,无法收到信号。

看来需要抛物面和滤波器,如果要考虑滤波器,成本就有较大提高了。如果在偏远乡下,可能可以不用滤波器。

[修改于 14 天前 - 2019-10-06 00:36:42]

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49楼
引用 Resbi 发表于 47 楼的内容:
目标还是H线,口径的话,,,可能要160cm左右了,得想办法搞一个来。又或者是那个喇叭

加钱,打一个给你

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