Daten Auswerten

Hauptwerte der derzeitigen Anlagenkonfiguration

Nachfolgende Werte gelten wegen des Einsatzes eines Ringerregers nur teilweise:

Räumliche Auflösung bei 1,42GHz: 5° für 3dB Randabfall der Keule

Aperturbelegung: gaussförmig (dies ist zur Zeit eine Arbeitshypothese)

Polarisation: eine Ebene, z.Zt. 45° gegen Vertikale

Eigenrauschen: 0,9dB. Eines der wichtigsten Kolumnen in RA. Nötig sind Messungen in Stickstoff mit zeitgleichen Temperaturmessungen.

Ein TabellenKalkulationsprogramm hat uns Lothar zur internen Nutzung überlassen. Hier ein Arbeitsstand.

Verstärkerzug:

Am Feed angebracht: Vorverstärker, Konverter auf 28MHz

Im Kontrollraum: Detektor mit Integrationsglied, AD-Wandler

Bandbreite: ca.7MHz

Einzelwerte

Vorverstärker SSB Electronics SLN1420

Umschalter HF-Relais: Omron G6Z-1-PEA 12V‎. Torsten hat es mal durchgemessen. Das Ergebnis ist hier zu finden.

Konverter SSB Electronics UEK21 mit eigener zusätzlicher Oszillatoreinspeisung

Rauschquelle DUBUS mit ENR 4,7db [Datenblatt], von Hand schaltbare Abschwächer

logarithmischer Detektor AD 8307, Eigenbau HGZ, Ausgang 25 mV/dB

ADC 10kHz Samplerate, Mittelwertbildung über 1024 Samples. Mittl. Datenacquisitionsrate (Übertragung zum PC) ca. 125Hz (entspricht 8ms Sampling-Periode, s. nebenstehendes Histogramm).

Messwerte schwanken an Konstantspannungsquelle ca. 3 digits, vernachlässigbar. Bereich 0...5V entsprechen 2^16 Werten = 65 536 Digits. Schwankung der Aufnahmezeitpunkte des ADCs in Abhängigkeit von Auslastung des Rechners (s. Histogramme). Bei starker Auslastung (in diesem Fall forciert durch Setzen des niedrigsten nice-Levels) ist starke Streuung der Aufnahmezeitpunkte zu beobachten. Einige Werte wurden erst einige hundert ms später übertragen als vorgesehen. Das ist zwar prinzipiell kein Problem, da der ADC synchron mit fester Frequenz abtastet und in den Ringpuffer schreibt. jedoch kann dies zu einem Jitter führen, wenn zu vorgesehenem Zeitpunkt kein Wert aus dem Ringpuffer übertragen werden kann, und, entsprechend der Änderung des Eingangs der ursprünglich zu erfassende Wert wieder aus dem Puffer herausgeschoben wurde. Hier noch nähere Untersuchungen zu den Abhängigkeiten Samplerate vs. Puffertiefe vs. Ausleserate vs. Auslesesynchronität erforderlich.

Kalibration

Es gehen drei Messgrößen in die Kalibration ein, und alle Zusammenhänge sind 1. Ordnung:

eine logarithmisch gemessene Signalspannung V_SIG (25mV/dB) in zunächst willkürlichen Counts am ADC, wobei ein Endausschlag von 5V einer 16bit-Tiefe entsprechen (65 536 Counts)
Rauschspannung am Referenzwiderstand V_REF in der selben Einheit. Vorstellung: Ein vollständig angepasster Wiederstand rauscht wie ein schwarzer Strahler der Temperatur T_REF und deswegen wird noch benötigt
eine aktuelle Temperatur T_REF, hier in Ausgabeschritten von typisch 0,1K gegeben. Zur Vergleichbarkeit der Anlagen wird später bei der Bestimmung der Rauschzahl auf eine einheitliche Temperatur von 293 K umgerechnet.

Zeitlicher Eingang im Verhältnis 1:19 als Startwert: Der Referenzwert soll über 19 Signalabfragen hinweg linear interpoliert werden.

Ausgabe ist eine Temperatur T_KAL in K. Sie kann praktisch nicht geringer sein als das Eigenrauschen der Anlage, deswegen wird später T_KAL aufzuspalten sein in die Anteile Signal und Verstärkerzug.

Schritt 1: V_SIG - V_REF = ((COUNTS_KANAL_SIG - COUNTS_KANAL_REF) / 65 536) * 5000 //Spannungsdifferenz

Schritt 2: 10 * lg (T_KAL / T_REF) = 25[mV/dB] * (V_SIG[mV] - V_REF[mV]) //log. Tempverhältnis

Schritt 3: T_KAL = T_REF (1 + ratio T) //gesuchte Temperatur in K

Schritt 4: macro > /radioid/daten/<file>

                    {DATE; TIME; COUNTS_KANAL_SIG; POS_AZ; POS_EL; POS_RA; POS_DEC; T_REF; T_KAL; ERROR_T_KAL}

Es ist dies gerade die Datenmenge, die eine Rückrechnung ohne Informationsverluste erlaubt.

Das Datenblatt des momentan eingesetzten Abschlusswiderstands ist hier zu finden. Geändert am 18. April< 2010 auf SMA-Abschlusswiderstand. VSWR nach Datenblatt <=1.20. Grundlagen zu Rauschmessungen in [[1]].

Eine Bewertung von Störeinflüssen und der Kalibrierung nach der Warm-Kalt-Methode hat Lothar eingereicht. Siehe auch eine Datei:Ausw dez2009 sonne.pdf Auswertung von 11 Sonnenscans im Dezember 09.

Ein grundsätzlicher Datenschnitt: wo wollen wir arbeiten

Der Bezug in Bild 1.

Werte einiger Radioquellen im Bild 2:

Für 1,4GHz sind bei Quellen mit negativem Spektralindex realistisch noch Untergrundaktivitäten abzuziehen. (Werte aus dem Stockert Survey verwenden). Zuletzt noch ein Diagramm aus J.D.Kraus, RadioAstronomy, (Bild 3):