Germer Sogorb

Last update 04.03.2014

 

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C-Band Radioteleskop

 

Receiver

Diagramm-web

Abbildung 1: Blockdiagramm des C Band Radioteleskops

Verstärker und DC-Wandler

 

Das aus dem LNB ankommende Signal mit einem Frequenzspektrum 950-1450MHz wird mit einem gewöhnlichen Sat-Finder verstärkt und automatisch in eine Gleichspannung ungewandelt. Die im Sat-Finder ungewandelte Gleichspannung kann mit einer einfachen Modifikation auf die interne Platine für ihre weitere Benutzung im DC-Board extrahiert werden.

 

Die Regulierung der Verstärkung des Signals erfolgt durch das Gain dB Potentiometer, außerhalb des Gehäuses vom Sat Finder. Dieses kann verlagert werden. Es ist nicht sinnvoll, das im Sat-Finder Gehäuse eingebaute Potentiometer abzubauen, da man andere Teile der Platine beschädigen kann. Empfehlenswert ist die Benutzung eines neuen Potentiometers mit gleichem Impedanz-Wert und die Verbindungen des vorhandenen zu trennen. 3 kleine Kabel werden auf die Platine an die sparierten Pins gelötet und damit hat man die Möglichkeit, nun das Potentiometer an eine andere Stelle zu setzen. In dieser Art ist es einfach, der Einbau dieses Receiver-Teils in einem gemeinsamen Gehäuse, welches das komplette System enthält.

 

Ebenso ist das Piep-Signal im Sat-Finder abzuschalten. Der Piezo-Lautsprecher kann durch einen 3V-LED ersetzt werden. Die Leistung des Signals kann jetzt durch die Leuchtkraft der LED visuell grob gemessen werden. Der LED kann mittels zweier Kabel an das Hauptgehäuse neben dem verlagerten Potentiometer angebaut werden. 

 

Das Potentiometer zur Regelung der Verstärkung vom ankommenden Signal muss nicht ständig verändert werden. Es ist ein Mittelpunkt zu finden, in dem die gelieferte Gleichspannung beim No-Signal (wenn die Antenne zum kalten Himmel gerichtet wird) die Baseline bestimmt. Je höher die Baseline- Spannung, desto kleiner ist die zugelassene Spannungsspanne am Analog-Digital-Wandler, da er nur bis 4,5V annimmt. Die Bestimmung der Baseline wird nur am Endsystem gemacht, wo die Verstärkung in der DC-Board Platine auch berücksichtigt ist.

 

In Abhängigkeit vom Sat-Finder Modell kann die resultierende Baseline immer noch zu hoch sein. Man kann an dieser Stelle eine kleine Erweiterung der Schaltung realisieren, die dieses Problem fast komplett eliminiert. Siehe unter Elektronik Reduzierung der Baseline mit Differentiator.

 

Details über die Grundmodifikation sind auf der Seite www.RadioSky.com unter Projekte zu finden. Dort findet man zusätzlich mehrere Anleitungen zum Bau von weiteren Schaltungen, die für die Konstruktion eines Radioteleskops sehr nützlich sein können.

 

Spannungsquelle

Als Spannungsquelle dient das Netzteil im Form einer Einschubsplatine im 19'' Gehäuse. Aus den verschiedenen Spannungswerten, die das Netzteil liefert, werden nur +12V, -12V, +8.4 und 0V genommen.  Um stabilisierte +5, -5V Spannungswerte zu generieren, wurde eine zusätzliche Schaltung entwickelt.  Schaltungsplan und Platinen-Layout sind unter Elektronik zu finden. Schaltungspläne für das Hauptnetzteil sind auch vorhanden.

 

DC-Board

 

Diese Schaltung dient mehreren Zwecken. Das im Sat-Finder in Gleichspannung ungewandelte Signal wird hiermit modifiziert. Eine genaue Anleitung dieser Platine findet man auf der Seite vom Radioastronomischen Fachbereich der Universität Indianapolis http://radio.uindy.edu/.

 

Die Baseline des ankommendes Signals kann auch hier reduziert werden. Dafür ist das Offset Potentiometer mit 50k vorgesehen. Die Reduzierungsspanne ist klein, deswegen soll darauf geachtet werden, dass die Verstärkung im Sat-Finder unnötigerweise überhöht ist. Ein Add-On (1) auf dieser Platine ermöglicht die weitere Reduzierung der Eingangsspannung (in Falle eines zu großen Wertes)  mit einem zweiten Potentiometer, welches sie in Abhängigkeit der eingestellten Impedanz teilt. Diese Möglichkeit ist aber mit Vorsicht zu nutzen, da durch große Reduzierungen gleichzeitig eine Dämpfung der empfangenen Antennensignale verursacht wird. Den Schaltungsplan und das Platinen-Layout des von mir erweiterten DC-Boards sind unter Elektronik zu finden.

 

Die Integrationszeit des Signal wird durch einen Drehschalter und die Verstärkung durch 2 2-poligen (offen und geschlossen) Schalter A1 und A2 eingestellt. Die einstellbaren Verstärkungen sind x25 (A1 und A2 geschlossen), x50 (A1 geschlossen und A2 offen), oder x100 (A1 und A2 offen).

 

Auch hier gibt es ein Add-On (2). Die vorgesehenen Verstärkungsmöglichkeiten in der unmodifizierten Platine sind x25, x50 und x100. Falls das zu viel ist, wurde die Platine erweitert und mit einem zusätzlichen Switch G (2-poligen Switch für 2 Positionen) bestückt, mit dem man jetzt zwischen zwei Reihen von möglichen Verstärkungen auswählen kann: "x25, x50, x100" mit G auf Position 1 oder "x2.5, x5, x10" mit G auf Position 2.

 

Das Ausgangssignal kann direkt zum AD-Wandler geleitet werden. Um zu verhindern, dass erhöhte Spannungen dem AD-Wandler-IC schaden, ist es empfohlen, einen Spannungslimiter einzusetzen, der sie über eine gewisse einstellbare Grenze abblockt.

 

Spannungslimiter

Die hier angewendete Schaltung nutzt einfach zwei Operationsverstärker OA. Das erste OA-Netz mit Zener-Dioden begrenzt die Eingangsspannung auf 4,3V, invertiert aber gleichzeitig. Mit dem zweiten OA-Netz wird ein Inversor implementiert, so dass man am Ende die Spannung mit ursprünglichem Vorzeichen hat.

Der Wert, auf den die Ausgangsspannung begrenzt wird, hängt in dieser Schaltung von der an den +Vcc und -Vcc Pins im Operationsverstärker IC liegende Spannung. Um eine Begrenzung auf 4,3V zu zwingen, ist  +Vcc=8,4V nötig.  Für +Vcc=5V reduziert man die Grenze auf 3,7V, was etwas zu wenig wäre.

 

AD-Wandler

 

Die Beschreibung dieser Schaltung sowie eine Bauanleitung findet man auf der Seite www.RadioSky.com. Es wird damit eine Verbindung zwischen den AD-Wandler IC und dem Computer durch  den Parallelport hergestellt.

 

Auf der Seite sollte man darauf achten, dass nicht alle vorgeschlagenen Projekte von der Software RadioSkyPipe unterstützt werden. Die Software für die Aufzeichnung der Daten kann man in einer reduzierten Version herunterladen. Die Vollversion ist aber notwendig, denn nur damit ist man in der Lage, mehrere Dekodierkanäle auf dem MAX186 IC zu benutzen.

 

Der erste Dekodierkanal wird mit dem Antennesignal belegt. Der zweite Kanal wird mit dem Signal aus dem Temperaturmessgerät belegt. Die Vollversion des Programms RadioSkyPipe ermöglicht mathematische Operationen auf die Signale der belegten Kanäle anzuwenden.

 

Bedingt durch die Tatsache, dass die Verstärkung im LNB temperaturabhängig ist, wird man eine Korrektur des geliefertes Signals machen müssen, um eventuelle Radio-Objekte-Transits erkennen zu können. Die Korrektur wird man nachträglich durchführen, wenn man die Aufzeichnung abgeschlossen hat. Eine Schätzung der zukünftigen Temperaturveränderungen ist auch durch die Anwendung von Operationen in Real-Time möglich. Somit kann man während der Aufzeichnung schon eine etwas ungenaue aber nützliche Korrektur des Antennensignals temperaturabhängig durchführen.

 

Temperatur Sensor

 

Die komplette Anleitung für den Bau eines einfachen Temperatursensors findet man auf der Seite

http://www.ghostgadgets.com/ghostgadgets_com/htdocs/_howto/ .

Die von dieser Schaltung gelieferte Ausgangsspannung wird zum zweiten Kanal des AD-Wandler IC's geleitet.

 

Radioteleskop-Frontend

Radioteleskop

Abbildung 2: Frontend von links nach rechts: C Band Receiver (Umgebaute SatFinder) - DC Board und RS232 Schnittstelle - Temperatursensor - Festspannungsnezt- Spannungsquelle 220V zu 30V

 

Am Computer

 Als Aufzeichnungssoftware wurde das Programm Radio SkyPipe benutzt. Über die verwendeten Einstellungen sowie die programmierten Formeln kann man auf der Seite Software etwas lesen.

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