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3,7m-Mesh-Reflektor Bärenstein (ERZ)

• (Organisation / Konstruktion / Elektronik): Lucas Böttcher lucas.boettcher@tum.de
• (Elektronik / Funktechnik): Gregor Claußner dg4cha@gmx.de

Aktueller Projekt- und Arbeitsstand:

• Für Ulli interessant (Datenblatt von programmierbaren ADC bei mir online (Sigma-Delta 24 Bit ADC 0,25 ksps bis 64 ksps))

[www.lucas-boettcher.de/physik/astronomie/radioastronomie/arbeitsstand.html[1]] Hier habe ich auch die Bilder der Parabolspiegel an der TUM hochgeladen. Die Größen schwanken zwischen rund 1,5 und 4m Durchmesser.
(Ist für mich im Moment besser zu bearbeiten. Vielleicht könnt ihr eine Editorerweiterung installieren, die das Bearbeiten etwas komfortabler macht!?)

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15.01.2010

1. Radioastronomisches Kolloq an der STW Freitag 20:00 Uhr, Besucher von außerhalb an diesem Tage = Null. Nobert, Hartmut, Lothar, Andreas, Ulli. Georg per skype. Vorführung per Notebook, später Einweisung durch Andreas in die Schnittstelle via Windows-Rechner Vortragsraum. Schwerpunkt der Bau rauscharmer Vorverstärker. Baugleichheit in allen Parametern schwer herzustellen. Kühlung und Kondensationsprobleme. Müssen gekühlte LNA immer unter Dampf gehalten werden? Bitte an Lothar um eine kurze Zusammenfassung aus seiner Sicht. Für die nächsten Schritte bitte ToDo-Liste durchsehen. --Ulli 09:06, 16. Jan. 2010 (UTC)

Zusammenfassung aus meiner Sicht:

Da der Spiegel vom Ringerreger nicht optimal ausgeleuchtet wird (nur ca. 50 %), soll das vorhandene Feedhorn für den Einsatz konditioniert werden. Norbert (DL4DTU) und Hartmut (DG2DWL) plädieren für einen genauen Frequenzabgleich des Einkoppelstiftes auf return loss > 20 dB bei der Arbeitsfrequenz, Abgleich durch Norbert. Dazu sollte unmittelbar am Stift eine SMA-Buchse zum Anschluss des Messgerätes und später des Kabels zum LNA angebracht werden. Zum Klimaschutz kann der Steckverbinder z.B. mit selbstvulkanisierendem ISO-Band umwickelt werden. Der Stift sollte so beschaffen sein, dass ein schneller Abgleich möglich ist. Die von mir veranschlagte Dämpfung von ca. 0,25 dB pro Steckverbinder wird von Norbert und Hartmut als zu hoch angesetzt angesehen.

Bei schneefreiem Wetter (Reflexionen) würde Norbert auch die Richtkeule durch eine Freiraummessung bestimmen.

Für die Kalibriermöglichkeit sollten 2 möglichst gleiche LNAs eingesetzt werden, wobei der zweite eingangsseitig mit dem 50-Ohm-Referenzwiderstand abgeschlossen wird. Dieser LNA wird evtl. im Minutenabstand mit seinem Ausgang auf den Signaltrakt geschaltet, um das Referenzrauschsignal zu gewinnen. Kürzere Umschaltzeiten (Dicke-RX) werden wegen der thermischen Trägheiten als unnötig erachtet. Es wird ein Koax-Relais (3 x SMA) im HF-dichten Gehäuse benötigt.

Mehrere gleiche LNAs könnten im Eigenbau z.B. aus den Bausätzen von Mini-Kits erstellt werden, was einen Abgleich- und Messaufwand erfordert. Norbert bietet dazu seine Hilfe an. Die LNAs sollten so aufgebaut sein, dass eine spätere Kühlung (Peltier) möglich wird.

Um eine genaue Rauschmessung des RX-Traktes vor Ort vorzunehmen, wäre die Kalt-Warm-Methode mit flüssigem Stickstoff geeignet. Problematisch ist aber die hohe thermische Beanspruchung des Messwiderstandes durch den extremen Temparaturwechsel. Norbert schlägt eine Rauschmessung des LNA auf seinem Messplatz mittels Rauschquelle vor.

Zur Bestimmung des Systemrauschens schlagen Norbert und Hartmut das Messen des Sonnenrauschens vor. Mit den bekannten(?) Parametern "aktueller solarer Flux" und "Wirkungsgrad des Spiegels" kann daraus die Systemrauschtemperatur ermittelt werden.

Erste Messungen sollen mit einer linearen Polarisationsebene vorgenommen werden. Für spätere Messungen ist ein Feedhorn mit zwei um 90 grd versetzte Koppelstifte vorgesehen. Die phasenrichtige Zusammenführung der beiden Signale für eine zirkulare Polarisation muss weiter diskutiert werden. Passive Bauelemente vorm LNA (Koppler, Phasenleitungen) verschlechtern unmittelbar das Rauschmaß des Traktes. Erwogen wird der Einsatz eines dritten gleichartigen LNA für die zweite Auskopplung. Die Zusammenschaltung der Signale könnte dann an den Ausgängen beider Signal-LNA erfolgen. Voraussetzung für einen Erfolg sind völlig gleiche Phasenverläufe über Frequenz und Temperatur!! Aus meiner Erfahrung dreht so ein mehrstufiger Verstärker die Phase um mehrere 100 grd, entsprechend schwierig beherrschbar wird ein Phasengleichlauf sein. --Lothar 17. Januar 2010

Nachfolgende Termine

besetzt mit 1 Stck. Radioastronomen, keine Besucher.

Zum Problem Hohlleiter schreibt Lothar am 26. Februar per mail: ...der Artikel von P. Wade über runde Hohlleiter ist sehr interessant. Es geht dabei um Koaxübergänge an solchen Hohlleitern bei Frequenzen um 10 GHz. Man kann aber seine Dimensionierungen für diese hohe Frequenz nicht proportional auf z.B. 1,42 GHz umrechnen. Das geht aus seinen Ausführungen zu Fig. 2 hervor, nämlich die nichtlineare Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit mit der Frequenz im runden Hohlleiter. Das ist so, wie wenn sich der Verkürzungsfaktor eines Koaxkabels mit der Frequenz ändert.

Man kann entnehmen, dass auch bei unseren Frequenzen Probieren angesagt ist. Die Wechselwirkung von Länge des Stiftes, Durchmesser des Stiftes und der Backshort-Distanz verkompliziert die Sache sehr. Da wir auf die Hilfe von Norbert mit seiner Messtechnik angewiesen sind, sollten wir vorerst nur die Länge ändern und dabei S11 oder SWR messen und hoffen, dass wir bei unserer Frequenz ein akzeptables Messergebnis erreichen. Paul Wade ist mit einem SWR = 2:1 (S11 = 9,5 dB) zu Recht unzufrieden. Bei 10 GHz erreicht er laut Fig. 5 ein SWR von 1,08 bis 1,12 :1, das entspricht einem return loss S11 = 28,2 bis 24,9 dB). Das ist ein super Ergebnis. Können wir uns nur die Daumen drücken, dass wir auf Anhieb auf ähnliche Werte kommen.

Ich nehme an, dass Du das alles auch schon aus dem Wade-Artikel gelesen hast. Wir müssen nun sehen, wie wir den Einkoppelstift gestalten, dass er schnell in der Länge geändert werden kann, ohne dass dabei der Durchmesser merklich variiert. Das wird nicht einfach.