Intensitätsmessung von Mikrowellen, die durch ein Lambda-Halbe-Dipol empfangen wurde

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Autor
Intensitätsmessung von Mikrowellen, die durch ein Lambda-Halbe-Dipol empfangen wurde
Suche nach: dipol (319)

    







BID = 845277

Mega-Ohm

Neu hier



Beiträge: 21
 

  


Hallo,
ich habe mich erst vor wenigen Minuten registriert, da ich derzeit an einem Projekt arbeite, bei dem ich die Intensität von Mikrowellen(HF!!) messen müsste. Dabei habe ich allerdings durch meine noch recht bescheidenen Elektronikkenntnissen einige Probleme . Ich hoffe, ihr könnt mir hierbei weiterhelfen .

Die Strahlung, die gemessen werden soll, hat eine Wellenlänge von 21 cm (H1-Linie).
Ich möchte, wie oben bereits erwähnt, die Intensität messen. Dazu -denke ich zumindest- müsste ich die Antenne an einen Schwingkreis anschließen, damit sie ihn anregt und dann die Amplitude der Wechselspannung im Schwingkreis messen. Dazu wird es allerdings wohl notwendig sein sie zu verstärken, um sie mit einem ADC zu messen, oder?

Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen!

Mit freundlichen Grüßen

Mega-Ohm

P.S.: Ich war mir nicht sicher wo das Thema hingehört, dachte aber, dass es hier gut passt.

BID = 845280

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Die Strahlung, die gemessen werden soll, hat eine Wellenlänge von 21 cm (H1-Linie).
Stell dir das mal nicht zu einfach vor.
Was für Leistungen willst du denn dort messen?
Ich kenne Leute, die benutzen dafür ein Radioteleskop mit 100m Durchmesser, und natürlich verfügen die auch über ein Antennenlabor und alle Möglichkeiten die hochempfindlichen Empfänger zu kalibrieren.

BID = 845288

Mega-Ohm

Neu hier



Beiträge: 21

Das ist das Problem: Das Projekt an dem ich arbeite ist ein kleines Radioteleskop für Jugend forscht! Allerdings will ich damit nur Strahlung von nahen Quellen messen, also brauche ich kein 100m-Teleskop wie die vom MPI

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Mega-Ohm am 29 Aug 2012  0:11 ]

BID = 845291

ElektroNicki

Inventar



Beiträge: 6429
Wohnort: Ugobangowangohousen

Ob sowas mit einem Pendelaudion klappen könnte?
Diese Voodootechnik hält etliche Fallstricke bereit, die den NF-Elektroniker durchaus verwirren dürften....
...im Fingerforum sind ein paar Experten unterwegs, auch wenn die eher mit Amateurfunk zu tun haben.

_________________

BID = 845296

Mega-Ohm

Neu hier



Beiträge: 21

So eine Pendelaudionschaltung ist nun schon relativ kompliziert.

Ich hätte gehofft, dass es funktionieren würde, wenn die Antenne einen Schwingkreis speist, der auf meine 21cm eingestellt ist und eine Demodulation mit einer Gleichrichterdiode und einem Kondensator klappen würde. Die Ausgangsspannung dann verstärken und digitalisieren. Aber das war wohl nur eine Wunschvorstellung, oder?

BID = 845298

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Ob sowas mit einem Pendelaudion klappen könnte?
Nein, das wird nicht funktionieren.
Pendler rauschen und das hier nachzuweisende Signal besteht ebenfalls aus Rauschen.


Zitat :
Allerdings will ich damit nur Strahlung von nahen Quellen messen
Na, dann wirst du doch eine Vorstellung davon haben, wie hoch die zu empfangende Leistung ist.

Ich kann dir allerdings jetzt schon verraten, daß das mit einem einfachen Detektorempfänger, wie du ihn skizziert hast, nicht zu schaffen ist.

Zum Einen muß man erhebliche Selektion betreiben, damit man nicht das Pseudorauschen der zahlreichen und leistungsstarken GPS- und Glonass-Satelliten empfängt, die ebenfalls in diesem Frequenzband senden, und zum Anderen ist eine gewaltige Verstärkung mit denn rauschärmsten Transistoren erforderlich, bevor man daran denken kann das Signal zu digitalisieren oder auch nur zwecks Leistungsmessung gleichzurichten.
Die beste Voraussetzung dafür dürfte jahrelange Erfahrung im Bau von hochempfindlichen Empfängern sein.

P.S.:
Zitat :
Aber das war wohl nur eine Wunschvorstellung, oder?
Ja, Dreamland.


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 29 Aug 2012  1:20 ]

BID = 845299

Mega-Ohm

Neu hier



Beiträge: 21

Die Selektion würde sich ja mit einem Schwingkreis mit geringer Bandbreite ergeben, oder?

Dann wäre da nur noch die Verstärkung! Ich habe gehört, dass BC550-Transistoren ziemlich rauscharm sind.

BID = 845305

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Ich habe gehört, dass BC550-Transistoren ziemlich rauscharm sind.
Im Audiobereich.
Für HF mit einigen MHz benutzt man bereits andere Transistoren, für UKW mit ca. 100 MHz wieder andere, und auch die sind schon bei den Frequenzen des UHF-Fernsehens, also ca. 800 MHz, nicht mehr zu gebrauchen.
Für rauscharme Verstärker bei Frequenzen von etwa 1,5GHz, von denen du träumst, verwendet man GaAs-FETs oder HEMTs.


Zitat :
Die Selektion würde sich ja mit einem Schwingkreis mit geringer Bandbreite ergeben, oder?
Das klappt auch nicht so, wie du es dir vorstellst.
Dein Eingangssignal besteht ja nicht aus einem sinusförmige Signal, sondern aus Rauschen und deshalb fängt ein Schwingkreis gar nicht erst an zu schwingen.
Allenfalls unterdrückt der Schwingkreis abseits liegende Frequenzen etwas stärker.

Außerdem verwendet man bei solchen Frequenzen i.d.R. auch keine Schwingkreise aus Spulen und Kondensatoren mehr, sondern Topfkreise.
Der Grund dafür ist die zu hohe Dämpfung von aus diskreten Bauteilen aufgebauten Schwingkreisen. Schuld an diesen Verlusten ist einerseits der Skineffekt auf dem Spulendraht und andererseits die Tatsache, daß ein solcher Schwingkreis schon nennenswerte Energiemengen durch Abstrahlung verliert, da die Abmessungen der Bauteile sich allmählich der Größenordnung der Wellenlänge annähern.




BID = 845310

Mega-Ohm

Neu hier



Beiträge: 21

Würde es funktionieren, wenn man mit einem OPV die Spannung von der Antenne verstärken und damit den Schwingkreis/Topfkreis speisen würde?
Danach könnte man ja nochmals verstärken.

BID = 845348

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Nein, das funktioniert auch nicht.
Zum Einen ist mir nicht bekannt, ob überhaupt Operationsverstärker für derartige Frequenzen hergesetllt werden, und zum Anderen ist es nahezu unmöglich die gesamte benötigte Verstärkung auf nur einer Frequenz durchzuführen, ohne dass die ganze Geschichte durch Rückwirkungen vom Ausgang auf den Eingang ins Schwingen gerät.
Man benutzt für solche Verstärker daher Anordungen nach dem Superheterodyne-Prinzip, bei dem die Signalfrequenz in mehreren Stufen herabgesetzt wird und auf jeder dieser so genannten Zwischenfrequenzen *) kräftig verstärkt wird.
Der Entwurf solcher Geräte ist dann wirklich kompliziert und auch der Aufbau ist für Anfänger kaum machbar.

Darüber hinaus hat deine Idee noch einen weiteren Schwachpunkt:
Du möchtest zum Empfang lediglich einen Dipol verwenden.
Das funktioniert für den Empfang von Rundfunksendern, die Sendeleistungen von vielen Kilowatt haben und nur ein paar Dutzend Kilometer entfernt sind, aber für die schwachen Signale der Radioastronomie ist damit kein Blumenpott zu gewinnen.
Du brauchst zwingend eine Richtantenne!
Am besten ist eine "Schüssel", also ein Parabolspiegel mit einem Durchmesser von möglichst vielen Wellenlängen, in dessen Brennpunkt der Empfangsdipol angeordnet ist.
Eine solche Richtantenne dient nicht nur dem Zweck durch ihre große Fläche möglichst viel Energie des Signals einzufangen, sondern mindestens genau so wichtig ist ihre Eigenschaft den Empfang aus anderen Richtungen zu unterdrücken.
Ein Dipol allein unterscheidet nicht, ob das Signal aus dem Weltall kommt oder von der Erde.
Gerade das aber ist der Knackpunkt:
Selbst in einer elektrisch ruhigen Umgebung stört die hochfrequente Strahlung von Erdboden, Bäumen, Häusern, weil ihre Temperatur ja erheblich über dem absoluten Nullpunkt liegt. Stichwort: Boltzmann-Verteilung.
Diese Strahlung muss also von der Antenne abgeschirmt werden!


*) P.S.:
Auf diesen niedrigeren Zwischenfrequenzen wird dann auch der größte Teil der Selektion gemacht und zwar nicht mit einfachen Schwingkreisen, sondern mit lose gekoppelten, die man als Bandfilter bezeichnet.
Wenn wir mal annehmen dass deine Schwingkreise eine Betriebsgüte von 100 erreicheh, dann bekämest du z.B. bei 1500MHz eine Bandbreite von 15MHz, in der nächsten Stufe, bei vielleicht 300MHz, sind es noch 3MHz, bei 50 MHz noch 500kHz und am Ende der Kette aus Verstärkern und Frequenzumsetzern wäre bei z.B. 150kHz eine Bandbreite von 1,5kHz durchaus erreichbar.
Beim Filtern auf 1500 MHz wäre eine derartig schmale Bandbreite nicht zu erreichen.



[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 29 Aug 2012 13:07 ]

BID = 845355

Mega-Ohm

Neu hier



Beiträge: 21

Das mit Antenne ist mir ohnehin klar und ich arbeite derzeit an einem Aufbau nach Kraus. Damit würde ich dieses Problem aus der Welt schaffen.

Ich brauche nur noch die Elektronik.

Alles in allem brauche ich eine erste Verstärkung des Signals von der Antenne. Wie ich von euch erfahren habe, verwendet man dazu GaAs-Fets.
Dann müsste das Signal schon einmal gefiltert werden, bevor man es auf eine ZF herabsetzt.
Die Filterung(=Bandpass): Wie würde die erfolgen? Brauche ich dazu einen Topfkreis?
Um das Signal auf eine ZF herabzusetzen, wird das Signal mit dem Trägersignal gemischt, oder?

Danach würde man weitere Filter (lose gekoppelte Schwingkreise) einbauen, bevor man es digitalisiert. Wie funktionieren diese lose gekoppelten Schwingkreise und wie digitalisiert man dieses Signal dann?

Das Alles wird ja auch beim Fernsehempfang via Satellit ebenfalls durch das LNB erledigt, also müsste es doch möglich sein, entsprechende Bauteile im Handel zu erhalten?

Vielen Dank an Alle, die mir bisher geholfen haben!!!!

MfG

BID = 845365

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Ich brauche nur noch die Elektronik.
Ach so !
Na, dann kann ja nichts mehr schief gehen.

Warum nur mag es den Wissenschaftlern, die die 21cm Strahlung vorausgesagt haben, dann nur so schwer gefallen sein, sie auch nachzuweisen?


Damit du eine Idee bekommst, woran du dich versuchst:

Zitat :
Die von den Radioteleskopen empfangene Strahlung ist allerdings so schwach, dass ein eingeschaltetes Handy auf dem Mond drittstärkste Radioquelle am Himmel wäre

Hier:
http://www3.mpifr-bonn.mpg.de/public/Dir_MHamm/index.html

Versuch mal mit deinem Ansatz ein Handy (E-Netz, ca. 1800MHz) auf eine Entfernung von 10m festustellen!
Wahrscheinlich gelingt dir das nicht.
Der Mond ist etwas weiter und die 21 cm Strahlung noch viel schwächer.



Zitat :
Das Alles wird ja auch beim Fernsehempfang via Satellit ebenfalls durch das LNB erledigt
Nur dass die Sender dieser Satelliten ebenfalls Richtantennen und Sendeleistungen von einigen hundert Watt haben und nur etwa 40.000 km entfernt sind.

BID = 845370

Mega-Ohm

Neu hier



Beiträge: 21

Wie ich bereits selbst ausprobiert habe, ist es möglich mit dem LNB Strahlung natürlichen Ursprungs festzustellen. Allerdings würde ich das lieber mit 21cm-Wellen machen, da die eine größere Bedeutung haben. Das ist möglich, selbst mit "einfachen" Mitteln, wie man sie z.B. vor 70 Jahren hatte. Damit wurde die Radioastronomie auch erst entdeckt. Außerdem will ich nicht irgendwelche entfernten Quellen beobachten, sondern zunächst einmal die Sonne!

Außerdem wurde die H1-Linie(21cm) während des 2. Weltkrieges das erste mal berechnet. Zu dieser Zeit hatte nur keiner Interesse an Radioastronomie oder sonstige nicht-kriegsrelevanten Dinge.

BID = 845375

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Wie ich bereits selbst ausprobiert habe, ist es möglich mit dem LNB Strahlung natürlichen Ursprungs festzustellen.
Ich weiß.
Das ist einfach.
Du könntest versuchen einen LNB auf die niedrigere Frequenz umzubauen, aber auch das gerät ohne Meßmittel zu einem Glücksspiel.

Danach brauchst du aber auf jeden Fall noch einen empfindlichen und genau einzustellenden Empfänger, z.B. aus dem Amateurfunkbereich, zur weiteren Verstärkung.

Bevor du dich damit ins Unglück stürzt, solltest du dich wirklich bei berufenen Radioastronomen erkundigen, wie groß so eine Antenne wirklich sein muß, damit man die 21-cm Linie empfangen kann, und nicht nur thermisches Rauschen und andere Störungen.
Wahrscheinlich können die dir auch etwas mehr über die Anforderungen an den Empfänger sagen.

Die Sonnne ist zwar nah, aber infolge ihrer hohen Strahlungsleistung auf allen möglichen Frequenzen, ist sie vielleicht gar nicht ideal als Quelle für diese spezielle Linie.
Ich weiß das nicht, aber die professionellen Radioastronomen werden es dir sagen können.


P.S.:
Eine auf die Sonne ausgerichtete Schüssel sollte matt sein, sonst wird der LNB gebraten!
Eine helle Farbe verhindert die Aufheizung und die dadurch bewirkte Verstärkung des Antennenrauschens.




[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 29 Aug 2012 15:22 ]

BID = 845376

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450


Zitat :
Das ist möglich, selbst mit "einfachen" Mitteln, wie man sie z.B. vor 70 Jahren hatte. Damit wurde die Radioastronomie auch erst entdeckt. Außerdem will ich nicht irgendwelche entfernten Quellen beobachten, sondern zunächst einmal die Sonne!


Tja,
dann wende doch diese "einfachen" Mittel der Pioniere an!
Und das mit der 21 cm-Linie Sonne ist eine gute Idee.
Ich frage mich nur, wo dort der "neutrale" Wasserstoff
herkommen soll.
Junge, beschäftige dich mit ein paar Grundlagen.

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