Semplice radiotelescopio a microonde

Radioastronomia: qualche
cosa per iniziare ……….
Semplice radiometro a microonde
Marco Bagaglia
Laboratorio di Astrofisica
Dipartimento di Fisica Università degli Studi di Perugia
Osservatorio Astronomico e Geofisico di Scheggia e Pascelupo
Associazione Astronomica Umbra
XVIII° Convegno del GAD
16 – 17 ottobre 2010
Esperienze di radioastronomia
amatoriale: una frontiera praticabile ?
Sì, soprattutto se intesa dal
punto di vista didattico
Alcuni dati sono sfruttabili dal
punto di vista scientifico
Nella sua forma più semplice
un radiotelescopio è
realizzabile anche senza avere
cognizioni specifiche in materia
di elettronica e
radiotelecomunicazioni
Come fare per costruire un piccolo
radiotelescopio casalingo ?
Usare le microonde come
frequenza di ricezione
Possibilità di impiegare
materiale commerciale
per la ricezione dei
segnali dei satelliti
televisivi
Costi contenuti e
semplicità di
realizzazione
LNB
Che cosa ci consente di fare il
nostro radiotelescopio/radiometro ?
Ricevere il Sole e anche
la Luna
Misurare la temperatura a
microonde degli oggetti e
anche delle persone
1931: segnali radio dalla Via Lattea
Il fatto che segnali radio
provenivano dal cosmo
venne per la prima volta
indicato nel 1931 da
Karl Jansky, un
ingegnere della Bell
Telephone, incaricato di
indagare su delle
interferenze che
provocavano problemi
ai collegamenti radio
transcontinentali.
La “giostra” di antenne di
Jansky a 20.5 MHz con cui
scopri i segnali irradiati dalla
Via Lattea. Nel 1933 pubblicò i
risultati di queste ricerche ma
il suo lavoro rimase
inascoltato da parte della
comunità scientifica.
1938: la conferma agli studi di Jansky. Grote
Reber realizza la prima mappa
radioastronomica
Nel 1937 Grote Reber,
radioamatore americano
e radiotecnico, in seguito
al lavoro di Jansky,
costruì una antenna
parabolica di quasi 10
metri di diametro nel
giardino della sua casa a
Wheaton (nei pressi di
Chicago) nell’ Illinois,
con cui negli anni tra il
1938 e il 1943 riuscì a
fare la prima radiomappa
del cielo.
La grande antenna
parabolica di Reber
Grote Reber
(1911-2002)
Che cosa “vedeva” Grote Reber: la
sua radiomappa del cielo (1949)
La radiomappa è stata fatta da Reber a 160 e a 480 MHz
rispettivamente 1,87 e 0,62 metri di lunghezza d’onda. Le linee
rappresentate sono le cosiddette “radioisofote” ovvero dei punti
del cielo che irradiano la stessa quantità di segnale.
Disturbi “strani” anche ai radar durante la
Seconda Guerra Mondiale
Altre esperienze di
radioastronomia vennero
condotte, anche se
inconsapevolmente, durante
la Seconda Guerra Mondiale,
dai radaristi degli opposti
schieramenti, in particolare
da quelli inglesi, che
ricevevano dei “strani”
disturbi alle loro
apparecchiature.
Analogie tra un telescopio ottico e un
radiotelescopio
=
Specchio parabolico
Antenna
=
Camera CCD
Ricevitore
Come è fatto un semplice
radiotelescopio/radiometro amatoriale a
microonde ?
Una parabola da 80 centimetri diametro
offset
Un LNB per Tv da satellite
Un satfinder (cerca satelliti) modificato
Un idoneo supporto per sostenere la
parabola
Tipi di antenne paraboliche
Nelle parabole offset l’LNB
viene posto lateralmente e
la forma del disco riflettore
è ellittica. Essendo posto
lateralmente l’LNB non
provoca perdite di segnale.
In quelle a primo fuoco
l’LNB viene invece posto sul
fuoco del disco riflettore,
che è di forma circolare.
L’LNB provoca in questo
caso delle perdite di segnale
dovute alla sua struttura.
La nostra parabola
Parabola off-set da 80 centimetri
di diametro
LNB da 0.5 dB di rumore
LNB = Low Noise Block
L’LNB non è altro che un
convertitore di frequenza
che consente di passare
da 10 – 12 Ghz in
ingresso ai 950-1750 Mhz
in uscita
Una delle caratteristiche
più importanti per noi è il
rumore di fondo che
viene indicato in dB (NF)
Schema tipico di LNB
Il satfinder
Un satfinder è costituito da un
circuito di amplificazione ad
alta frequenza e da un circuito
di misura della quantità di
segnale ricevuto, che viene
visualizzato sia su un piccolo
strumentino e uditivamente
rappresentato da un circuito
che genera una nota variabile
relativamente all’intensità del
segnale.
Il circuito di un semplice satfinder
Stabilizzatore di tensione
Indicatore
Rivelatore
Filtro
Amplificatore
Questo circuito è semplificato e manca del circuito
che genera la nota audio
Come si modifica il satfinder parte 1
La prima modifica del satfinder
per sfruttarlo come semplice
ricevitore per radioastronomia è
molto semplice e si limita al solo
modo di alimentazione.
Per alimentarlo in modo autonomo è
sufficiente usare un alimentatore
stabilizzato da 12 – 15 Vcc,
utilizzando il circuitino rappresentato.
In origine infatti il satfinder viene
alimentato direttamente attraverso
il cavo coassiale proveniente dal
ricevitore da satelliti TV al quale
viene collegato.
I componenti impiegati e cioè la
impedenza JAF e i due
condensatori C1 e C2 evitano
che residui eventuali di alta
frequenza provenienti dal
circuito del satfinder rientrino
nell’alimentatore provocando
instabilità.
Come si modifica il satfinder parte 2
La modifica può però
essere migliorata
notevolmente.
Invece che leggere
l’intensità di
segnale sullo
strumentino del
satfinder,
possiamo
aggiungere un
ulteriore circuito
integratore e
amplificatore
esterno
collegando ai
terminali dello
strumentino
escludendo
quest’ultimo.
Integratore
Amplificatore
Esempio di tipico amplificatore e
integratore
Si può usare un satfinder non modificato ?
Si: la risposta è affermativa.
L’unico problema è che
bisogna alimentarlo.
Pertanto, se non si vuole
procedere alla modifica,
occorre dargli
alimentazione via cavo
coassiale, collegandolo ad
ricevitore da satellite, che
in questo caso verrà usato
solo come sorgente di
alimentazione.
Radiotelescopio con LNB alimentato
da un normale ricevitore da satellite
TV
Qualche risultato in più
Individuazione di flare
solari
Eclissi