Amateur Radio Astronomie - OEARV - Österreichische Astronomie und Raumfahrtvereinigung

Derzeit wird im ÖARV an einem eigenen transportabeln Radio Teleskop gebaut, die Ergebnisse werden hier teilweise veröffentlicht werden.

Aufgrund des schlechten Wetters heuer im Somme, wobei keine astronomischen Beobachtungen im sichtbaren Bereich sinnvoll durchgeführt
werden konnten, hat sich unser Obmann Christopher BRANDL entschlossen, ein Radio Teleskop zu bauen. Mit einem Radio Teleskop sollte es auch möglich sein bei Regenwetter und bewölkten Himmel astronomische Beobachtungen vor zunehmen.

Die ersten Erfolge mit einer selbstgebauten Hornantenne und im 10 GHz Bereich waren durchaus erfolgreich, jedoch war mit diesem System nur die Detektion der Sonne, Satelliten und möglicherweise Cassiopeia A möglich. Dieses einfache System besteht aus einem Satelliten LNB für Fernsehempfang, einem SAT finder als Detektor und einem direkt dem LNB nachgeschalteten rauscharmen Verstärker und einer aus Aluminiumfolie,
Aluminiumband und dicken Pappendeckel gebauten Hornantenne. Da die Wellenlängenungenauigkeiten bei Lamda/6 liegen dürfen fallen Ungenauigkeiten bei 3 cm (10 GHz) nicht so ins Gewicht, sodass so eine gebaute Hornantenne durchaus eine Alternative zum Offsetspiegel von Satellitenempfängern darstellt.
Die Hornantenne selbst wurde auf einem Dreibeinstativ für Kameras montiert und ist dadurch 3 dimensional schwenkbar.

Nach diesen Anfangserfolgen wollte wir mehr und haben im Netz recherchiert, wie man einen kostengünstigen und einfachen Amplituden modulierten Empfänger im Bereich bei 410 MHz baut (Pulsardetektionsfrequenz). Als Empfänger gab es diverseste Ideen, manche funktionierten, manche waren ein kompletter Reinfall, jedoch haben alle nicht die erforderliche Empfindlichkeit erreicht, bis wir bei weiteren Recherchen auf die Möglichkeit des Software Defined Radios (SDR) gekommen sind.

Diese SDR Empfänger sind entweder sehr teuer zu kaufen (>200 Euro) oder sind mittels manchen DVB-T Sticks und eines Laptops zu realisieren.
Ein DVB-T Stick mit RTL820 bzw. E4000 Chip Satz (~20 Euro) wird hierbei dringend benötigt und Software die meist im Netz als Freeware oder Shareware herunter zu laden ist.
DVB-T Sticks ohne den obengenannten Chipsätzen sind wie ich feststellen mußte nicht geeignet. Als Steuersoftware für den DVB-T Stick verwende wir SDR Sharp. Nun müssen die Daten, welche das System aufzeichnet noch gespeichert werden, dazu verwenden wir Sky Pipe von Jim Sky.

Die DVB-T Sticks lassen sich in verschiedenen Modulationsarten (AM, FM, CW etc.) von 50MHz bis ca. 1850 MHz durch das Programm SDR Sharp tunen. Damit ist es also möglich die Wasserstofflinie bei 1420 MHz (21cm) zu empfangen und auszuwerten. Wenn man nun den DVB-T Stick auf die Frequenz 1420.405751 MHz (ja so genau läßt sich das System einstellen !) empfängt man außer Rauschen einmal nichts, dieses Rauschen ist jedoch genau die Information die benötigt wird und die ausgewertet werden muss. Die Auswertung als solche erfolgt über die Soundkarte (Ein- und Ausgang mittels Stereoklinkenkabel zusammenschließen).

Jetzt benötigt man noch eine Richtantenne und einen rauscharmen Vorverstärker um das Signal auf der Wasserstofflinie auswerten zu können. Am einfachsten sind YAGI-UDA Antennen zu bauen, diese bestehen aus Stäben, die dementsprechenden Abständen und Abmessungen angeordnet werden. Ebenso sind Dosenantenne (Cantenna), Helixantennen, BIQuadantennen, Hornantennen und natürlich Parabol/Kugelantennen denkbar. Der eigentliche Empfang erfolgt im sogenannten Dipol (bei YAGI und Parabolantennen) und dieser besteht im einfachsten Fall aus zwei Stäben mit Lambda/4 (also jeweils mit 5.25 cm Länge), das so empfange Signal wir einem rauscharmen Verstärker zu geführt und dann dem DVB-T Stick und Laptop zu Verarbeitung zu geführt. Die Richtwirkung ist bei der YAGI Antenne von der Anzahl der sogenannten Direktoren abhängig, ebenso die Verstärkung der Antenne  (z.B. eine 10 Elemente YAGI Antenne hat eine Richtwirkung von 41° und eine Verstärkung von 13.9dBi). Der nachfolgende Verstärker sollte nocheinmal so um die 20-40dB verstärken, hierzu verwendet man am Besten MMICs (z.B. MAR 3 SM+ von Minicircuits).

Die YAGI Antenne kann aber auch einfach auf ein Trägermaterial geklebt werden, wir haben dazu als Träger Kunststoff genommen, als leitendes Material dünne aufklebbare Kupferfolie.

Bei einer Parabolantenne sollte der Durchmesser des Parabolsspiegels mindestens der Wellenlänge entsprechen, also 21 cm, wie haben mit einem 30cm durchmessenden Küchensieb experimentiert, die Ergebnisse waren für diesen einfachen Aufbau durchaus respektabel, diese einfache Konstruktion hat eine Verstärkung von 11dBi und eine Richtwirkung von 49°.

Mit Hilfe beider Systeme war es möglich die Sonne zu detektieren und die Wasserstoffemissionen der Milchstraße.

Mit speziellen Verstärker IC´s von Minicircuits sind noch rauschärmeren Vorverstärker möglich(<0.75dB Noise factor), hierbei sollten dann auch schwache Quellen detektiert werden können.
Die ersten Ergebnisse mit diesen Schaltkreisen sind sehr erfolgreich und die Daten können sich sehen lassen, die Sonne, die Mlichstrasse sind durchaus im Bereich dieser Anlagen und das mit einfachen Antennen (10 elementige YAGI Antennen).

Als nächster Schritt werden diverse andere Antennen (Helixantennen, mehrere elementige YAGIs, Parabolantennen) und ganze Antennenarrays aufgebaut um die Auflösung und die Empfindlichkeit noch zu steigern.

Bauanleitung für einfaches Radioteleskop.

Anfragen entweder über die allgemeine Anfrage oder über christopher.brandl@oearv.at