自制射电天文望远镜
自由无敌2009/04/29电子技术 IP:辽宁
【转载自南京大学小百合bbs】

我自制的射電望遠鏡和三片色複消色差望遠物鏡
首次发帖…这次能发帖还真的多谢胡兄的代为发帖,因为我一直申请不了账号(一问之下,原
来港澳台学生的数据都不在系统内….)

近日忙放考研的事…颇为辛苦…所以找点东西做一下…放松一下心情…不做出来…更加日
日想着它…倒不如快点做出来…好让自己之后能好好的温习。(没有限制的实验是最爽的,
还记得大二和大三下学期...是我真正感到实验的好玩之处…那时真的做到不想走...~~重
点是不要迫我短时间做出实验来..那是很苦的)

最后就做了这支望远镜了,这是我第一个自制的射电天文望远镜,由想做到做...看文章找
数据及做到以下测试也只用了五天时间,当我把它带回去后,也会是澳门第一个射电天文
望远镜~~~
不说了,去图
1.jpg


天线暂时架起来做测试(支架还没有做好)
计划是先架起...后改装和测调...天线是本来用作卫星接收的...12.25GHz-12.75GHz
本来打算自制的…不过时间问题…还是想方法找找吧
2.jpg

一个信号验测计 ...在天线指向室内(任意方向)时测的...

当搞好时...太阳以下山去了...只好把手放在天线高频头的前端做测试,按黑体辐射理论人
本身都是一个辐射源...会有信号的...因为那个高频头质量比较一般...所以放大不能调太
大...但己足够做这个测试
3.jpg



4.gif

放了手时的频谱(买了一个山寨频谱仪..花了我二百多元><><寻卫星用的那种而己) 可见在
左边多了一小峰...(其实整体有变的)


5.gif


噪声是也~~

及后两日我测了一下太阳,但附近估计有卫星…有两个信号…但因为考研将至(4/19考~~)
没法子不暂时停止这个实验了~~~图片也在机子内…也没有空去分折了。

改进:当然…这个设备还是有很多地方可以改的,首先在为它做一个赤道仪,用单片机控制
步进电机调速
6.jpg

当年学微机时只拿了个六十几分~~但今天我却把知识都用上了    ( 其实我成绩一直不好
~~  ><><””)

当然还想找个一个计算机示波器,改一下那个频谱仪(看过他的电路…能改),把数据就收
在计算机入,那就可以做频谱分析了(当初做这个的目标是打算在日蚀时测一下临边现象的
~~)


顺带多介绍一个我之前的作品---复消色差的三物镜折射望远镜,质量有贵价ed apo的三分
二及以上..成本是不到他们三分一的设计…完全用国产平价玻璃设计, 玻璃是用c语言自己
编程序求解的,由一百多种玻璃中选出最优解…(话说当年…c语言又是6x分的…具体的都
忘了,我从小到大基本上从来不看自己的成绩…大家别学我…为此己吃苦头了) 及后用ze
max设计出来,这都是自学的~~借机会在此呜谢南大图书馆…在考研前…我经常去看他的电
子书...用普通玻璃做apo的理论难找呀…所以南大图书馆万岁!!!。现在这个东西都己成商
品了…由南京某光电公司生产(他们比较过后,甚至认为我设计得比他们专门找的人设计得
好,哈哈,听完后开心死我~~~~~这也是diy的精神吧~要不解决有和没有的问题,要不就是
做得比厂家还好)…成品都快出来了~~~(有点后悔…把设计送了给他们…没有收他们钱~~~
~)

上次天文年南大活动(把镜子都放到游泳馆那个活动…)另一光学公司的质管对我所用的玻
璃都很感兴趣~~(zemax求解玻璃…还是不太有用的…kaka…)  但是我不会告诉他的..哈哈
..初二当年,我黑入了我中学的网络…很高兴地教了一个朋友…他竟然把一个黄网放了上
去!!! 吓死我… 从此以后…任何敏感技术…一慨不提~
话说太多了,上图吧~~
反正大家对还没有实物的东西兴趣应该不太大..只发个设计报告算了

7.jpg



Ps.跪求一下解决方法(学习一下网络用语KAKA)…原来国内是不允许搞卫星接收(声明!!那
个射电望远镜是不能接收任何卫星电视的!!!因为没有接收器…也不能解调…) 但那个东西
一放出来肯定会误会的…所以我先拆散了~~(总不会因为各位的实验室有丙酮而说你们能做
出TATP而把你们关起来吧~~) 想问一下那位大大知近来有什么创新呀什么计划呀…请介绍
一下…让参加一下…把那台东东”正式任名”一下它。再不行就向天文系求救了。

再PS.这个借机会说一下的…其实一直也真的很希望好好和朋友同学们一起玩~~但无奈普通
话怎样也说不好…词不达意…没法子…只能躲起来搞自己玩的~~唉…连最后一次旅行都因
为要考研而不能去…


WHAT’S NEXT?  (人看完老外自制的射电后总有这句……不明白,抄一下)
首先当然是节衣缩食了(主要是缩食…衣倒没所谓)
当然是对它做个”身体检查”啦~~ 定标呀等等…

别以为我都只是在搞天文望远镜…只是巧合而己…
另外的计划

CNC 雕刻机 (数控雕刻机)--- 材料己基本买好了~~考完研就能做出来..主要是为以后要D
IY的东西做的..先用MASTERCAM作好图…就可以数控做出来了~~~

STM(隧道扫瞄显微镜) ---这个东西我说做都有四年了…基本要看的文章都看过了,材料都
找过了,基本实验也做了…所有东西都不是问题…最大问题是没有时间

模型涡轮喷射引擎---主要是为了玩…当然想把成功大学那个硕士的失败作品做成功…那可
以发一下文~~哈哈(都看了不少这个东西文章)…这个要金属加工…要求朋友帮手

燃料电池— 这个嘛…没空没钱..先放在脑子里…

其实还有N百个例如做个脉管做一下液氮等等…主要是不到一两天就有一个新的慨念或者发
明的构思~~…把我的时间都花光了(前日看报纸才吓然发现...我加入了几年的澳门创新协
会新一期名单…我竟然做了副监事长…严重雷到…要回澳后问一下会长是否搞错了…><><
””)
这都是我课余所做的东东,感觉都没有什么科学价值…所以我把他们当是玩具~~用来玩的
~~各位大大别骂我呀~~…跟大家分享一下~~如果大家喜欢…我把之前做的都发一下

~~~写完~~~
+100  科创币    虎哥    2009/04/29 辛苦了。
+1  科创币    kight11    2013/01/21 太阳方向的确有卫星:大名鼎鼎的SOHO
来自:电子信息 / 电子技术
37
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~~空空如也
自由无敌 作者
15年8个月前 IP:未同步
103407
无线电使用频率是有规划的。 卫星通讯只选择在几个特定的频率下。 所以可选择其他专用的设点天文研究频率。 理论上这些频率是不会有卫星发出干扰的。
另外常温下噪声为几K的高频头市面上也有正规产品在买,价格也很便宜,我不知道是采用什么技术,但是几乎可以忽略掉有源器件产生的噪声了。 可以假设高频头是有常温电阻热噪声, 而抛物线天线有聚焦作用,所以可以把很微弱的天际信号聚焦到一点,信号得到大大的加强,从而战胜高频头的热噪声。
  微波波段的频率绕射能力差, 大气的不良作用也小,这是射电天文学从地球上唯一能观测太空的频段。 如果其他频段肯定很难检测到太空无线电波。

  制作精良的抛物线反射面的聚焦会很准确,牛顿望远就就是采用这种原理。 如果高频头接受面积很小(极化特性也变得明显),这种天线系统就有很敏锐的方向性, 事实上这也正是设计者所追求的。 设计者当然希望有敏锐的方向性,和极化性来抑制掉其他方位的卫星和宇宙辐射的干扰。
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自由无敌作者
15年8个月前 IP:未同步
103411
楼上的这句话也要分时间。 如果在宇宙大爆炸结束后没多久。 宇宙辐射肯定是十分强的。
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自由无敌作者
15年8个月前 IP:未同步
103419
引用第21楼hamdad于2009-05-28 02:32发表的  :
您此刻瞬间观测到的信号,很可能是1W年前,1W光年距离发生的大爆炸。

  关键是随着时间推移,宇宙的密度变了。
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自由无敌作者
15年8个月前 IP:未同步
103422
引用第23楼hamdad于2009-05-28 02:44发表的  :
射电天文研究,属于自然科学领域,世界各国官方拨款的研究,经费从来都是不够用的。

私人投资研究之,我个人并不反对,也不否认可能有超过官方科研机构的成果产生;但是并不鼓励之,严谨的自然科学研究,必须建立在严谨的理论基础之上。


我当年攒钱买望远镜,只是因为当时木星上刮大风暴,新闻媒体一直在关注着,当时我很有性通过望远镜看到了木星上的那个大红斑。
  后来换了一个城市居住,大气状况不好,连月亮也看不太清楚。我也只能看看对面楼的美女,没什么意义后来就卖掉了。 但现在我也不后悔玩过望远镜。 因为那个望远镜才500块钱。 对我的生活影响不是很大。却满足了我探索太空的好奇心。
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自由无敌作者
15年8个月前 IP:未同步
103423
引用第25楼虎哥于2009-05-28 03:02发表的  :


除非是参量放大器,一般常温下随便一个半导体放大器的等效噪声温度Te至少800K以上,微波使用的低噪放,如果噪声指数为3dB(这是最常见的情况),那么等效噪声温度就是300K左右。等效噪声温度几K基本上只有液氦冷却的参量放大器能做到。
至于一个放大器对整个系统的噪声的贡献,就要看在它之前所有级放大器(或天线)的总增益。如果增益有30分贝,那么它只会使等效到输入的噪声增加几K。

  哦对不起,是我记错了,单位是分贝而不是K。 但是即使这样,距离电阻热噪声也不太远。 只是相差一倍到几倍。
  放大系统的噪声,主要是取决于第一级。 后面放大电路的噪声系数几乎就可以忽略了。
  另外微波的波长远小于抛物面天线尺寸,我觉的还是可以类比光波的。
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自由无敌作者
15年8个月前 IP:未同步
103497
引用第26楼hamdad于2009-05-28 03:03发表的  :


楼主的这段,已经编辑了N次了。

类似与光学天文观测的『光害』一样,射电天文观测,最大的敌人,实际是来自地面的工业、科研、医疗无线电辐射、合法的和非法的无线电通信干扰。
.......

  光学污染严重,但是我还真没听说过微波污染这种概念。
  光学污染是因为城市上空的颗粒物过多,城市发出的光在大气里漫反射造成的。 因为这些颗粒物有很多超过了光的波长,所以散射效果大大加强。  但是大气里漂浮的颗粒物是远远小于微波波长的,所以不存在丁达尔散射效应。
   瑞利散射效应很弱,而且和波长有密切联系,波长越长,散射就越减少很多。(散射强度与波长的四次方成反比) 而微波的波长试远远大于光波的。 锐利散射对于大气主要作用于蓝光和以上频率光。 所以我们可以看到一个蓝天,而比蓝光波长要长的红光,要等到太阳在朝霞位置的时候,大气厚度远大于正午时候才能体现出来。
  因此大气对微波的散射效应是远远小于可见光的。 即使是十分厚的云层,包含有较大颗粒的雨珠,冰珠,已经彻底挡住了可见光线,每平方米几百瓦的阳光也被黑云遮住。但是每平方米0.000000000001瓦级别的卫星信号仍然能穿透!   微波通讯基本是全天候的。   所以说即使发出同样功率的光波污染和微波污染。 但两者在大气里造成的干扰也应该远不是同一个数量级的。
  况且城市里的光辐射又比微波辐射多得多。 城市里有大量的大功率路灯,车灯彻夜向太空辐射。 日常设备可以辐射微波的并不多, 即使有也是很微弱,多数在房间里,汽车里。 所以就更加微弱。所以城市里的微波辐射是远小于光波的。
  但是进来移动通信快速发展,移动基站的信号应该是没问题的。但是某些杂牌手机也许辐射会超标。但是一个手机功率只有最多上百毫瓦,这其中的主要能量是不会干扰到微波的,跨越到微波波段的杂波也会有一些。还是远远不足灯光的辐射强度。

   我想象的微波天空的场景,“在一般气候下,天空纯净的如同水晶。 而地面只是有一些小小烛光干扰。 如果去农村,不但天空更纯净,连烛光干扰也没有了”

  如果担心抛物面天线可能有地面旁瓣干扰。可以把周围用金属板挡住,这种条件实现起来比较简单。。
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自由无敌作者
15年8个月前 IP:未同步
103961
我看了点抛物面天线的教材,都是用波动学原理,几何图形来讲解的。  和光学一样的呀。


引用第32楼hamdad于2009-05-28 13:55发表的  :
原文作者提到的内地不允许私人安装SATTV接收设备,就是指的这个所谓129号令的制约。

内地个别地区的广电部门,从自身利益考虑,为了阻止庶民私自装锅接收境外卫视节目(这样以来,广电部门的CATV收视费就泡汤了),违法购买设置干扰卫星电视下行频率C、Ku段的无线电干扰设备,导致大面积SATTV接收设备瘫痪,地方无线电管理机构经常可以接收到合法接收境内卫视节目的有关单位、个人的申告。

干扰设备是设置在地面的,一样可以盖台。

  这种法律问题对于原作者是不成问题的。即使作者去接受外国卫星电视信号, 因为中国法律规定外国人士,和港澳台人士居住的公寓可以安装卫星接收设备。作者是澳门的。
  另外作者虽然使用了抛物面天线,但并不是接受卫星信号。 没有安装卫星信号解调设备。所以原则上不属于国务院令管辖范围内。
   而且有抛物面天线的也不一定是卫星信号接受设备,因为有很多微波村村通工程,远距离无线路由器,测量设备等都要用抛物面天线。  
  根据中国《业余无线电活动》相关法规。 只要在业余无线电运动协会注册一下,就可以用接收设备进行无线电接收。 而业余无线电活动允许接收的频段就包括了微波的一些波段。因此有必要使用抛物面天线,完成一些考核后,不但可以接受,还可以进行微波发射活动。 中国大陆现在进行注册的业余无线电爱好者有几千人。

   即使是私自接收外国卫星,中国政府现在也没多少管理手段。 在有些地方管理的严格一些。 大部分地方,包括广大的农村基本上无人管理。

  对于地面干扰卫星接收设备的信号发生器,我对效果表示怀疑。 因为他是发射民用卫星频段的信号。 按理说不应该干扰到其他波段。对于其他的军用,天文,SOS,科研,GPS。等等于民用卫星频段连接和交叉的波段。他要是干扰了就是违法! 所以他们采购的专业设备不一定能直接干扰天文观测。 另外干扰范围也会有一定限制,  因为微波波段的天线很容易制造成高度方向性的天线。  可以抑制掉其他方向的干扰。  微波基本是视距传播的。也很容易被金属板和建筑物阻挡掉。

    大信号对有源器件产生的干扰,一般不必考虑。 法律规定了居民区场强最高限度。 否则会对人的健康和一些设备产生干扰。  如果不是过高的干扰进入高频头, 超过了高频头的电磁兼容性就不会有问题。  
     军用接收机上对干扰的抑制最高可以达到120分贝以上! 也就是说大于此强度的电磁波才会在有源器件里产生干扰。 普通民用的晶体管,混频器也可达到80分贝以上。 加上其他一些滤波措施。电磁兼容性远超过一般环境。
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