С необходимым дополнительным оборудованием, RTL-SDR software defined radio можно использовать как очень дешевый радиотелескоп для радиоастрономических экспериментов, таких как обнаружение линии водорода, метеорное рассеяние и наблюдение за пульсарами.
Линия водорода
Маркус Лич из Science Radio Laboratories, Inc выпустил учебный документ под названием “A Budget-Conscious Radio Telescope for 21cm” (версия документа) (pdf здесь), в котором он демонстрирует:
Два слегка отличающихся дизайна простого, небольшого, эффективного радиотелескопа, способного наблюдать Солнце и галактическую плоскость как в континуумном, так и в спектральном режимах, легко показывающих линию водорода в различных частях галактической плоскости.
Он использует RTL-SDR в качестве принимающего радиоприёмника с LNA (усилитель с низким шумом) и парой усилителей линии, 93 см x 85 см офсетная спутниковая антенна (и здесь), и GNU Radio с приложением simple_ra. В его результатах он смог наблюдать спектр Галактической плоскости и линию водорода. Дополнительную информацию об этом проекте можно найти на .
Вот ссылка на интересный gif, который Маркус сделал со своим RTL-SDR, показывающий таймлапс зарегистрированных эмиссий водорода за 24 часа. Пользователь Reddit patchvonbraun (известный как Marcus Leech) пишет объяснение того, что происходит на GIF.
И вот одна из многих графиков, приведённых в документе, показывающих линию водорода.
Похожий проект радиоастрономии ранее был выполнен с Funcube. Дополнительную информацию об этом проекте можно найти в этом pdf-файле. В этом проекте они использовали Funcube, спутниковую тарелку диаметром 3 метра и программное обеспечение Radio Eyes.
Однако, в patchvonbraun объясняет, что намного меньшая полоса пропускания Funcube проблематична, и поэтому rtl-sdr может быть на самом деле лучше подходит для радиоастрономии.
Это изображение взято из документа проекта Funcube.
Еще один смежный проект — Itty Bitty Telescope (IBT), который не использует SDR, но может быть интересным.
Метеорное рассеяние
Метеорное рассеяние работает следующим образом: прием дальнего, но мощного передатчика через отражения от следов ионизированного воздуха, которые оставляют метеоры, когда входят в атмосферу. Обычно передатчик слишком далеко, чтобы его можно было принять напрямую, но если он может отражаться от ионизированного следа в небе, он сможет дотянуться за горизонт до вашего приемника. Обычно используются мощные FM-радиостанции, аналоговое телевидение и радиолокационные сигналы около 140 МГц. Некоторые радиолюбители также используют это явление как средство дальнего радиосообщения на частоте VHF со своими переданными сигналами. См. сайт www.livemeteors.com для стриминга метеор-детектора RTL-SDR.
В Европе обычно для метеорного рассеяния можно использовать радар Graves. Graves — космический радар, базирующийся во Франции, который предназначен для отслеживания космических кораблей и орбитального мусора. Если вы находитесь в Европе, можно также использовать радар Graves, просто настроившись на его частоту 143.050 МГц и прослушивая отражения его сигнала, отражающегося от объектов, таких как метеоры, самолёты и космические аппараты. Так как Graves направляет свой сигнал вверх, вряд ли вы напрямую примете сигнал напрямую от антенны, скорее вы увидите отражения от объектов.
В других странах можно использовать старые и дальние аналоговые телевизионные станции, или же можно использовать передатчики FM.
Чтобы настроить метеорное рассеяние, просто используйте наружную антенну для настройки на дальний передатчик. Он должен быть достаточно далеко, чтобы вы не могли принять передатчик напрямую, или сигнал должен быть слабым. Если вы обнаружите метеор, сигнал кратковременно будет сильно проявляться на вашем приемнике. Эффективность можно повысить, используя направленную антенну типа Yagi, направляющуюся вверх к небу в сторону передатчика.
У нас есть несколько публикаций о метеорном рассеянии в блоге здесь. Прочитайте их, чтобы получить более полное представление о способах мониторинга. Вас также может заинтересовать руководство Маркуса Лича, в котором он использует RTL-SDR для обнаружения прямого метеорного рассеяния. (doc here) (pdf here)
Наблюдение за пульсарами
Пульсар — вращающаяся нейтронная звезда, которая испускает пучок электромагнитного излучения. Если этот пучок направлен на Землю, его можно наблюдать большой тарелочной антенной и радиоприёмником, например RTL-SDR.
Пульсары создают слабые шумовые импульсы на широком диапазоне частот. Они создают эти импульсы через точные интервалы (миллисекунды до секунд в зависимости от пульсара), поэтому их можно обнаружить в естественном шуме, выполнив некоторый математический анализ данных. Обычно требуется несколько часов данных для анализа, при этом требуется больше времени для меньших тарелок.
Одна из проблем состоит в том, что сигналы пульсаров могут страдать от «рассеяния» из-за длительного пути через межзвёздную среду. Это просто означает, что более высокие частоты шума приходят раньше нижних частот. Математические методы де-дисперсии можно использовать для устранения этой проблемы, позволяя использовать широкополосные приемники, такие как RTL-SDR и другие SDR. Чем больше полосы пропускания собрано и де-дисперсировано, тем меньшей будет требоваться тарелка для обнаружения.
Обнаружение пульсаров требует достаточно больших антенн и хорошего понимания техник и математики, необходимых для обработки данных, поэтому это не для новичков. См. предыдущие публикации о пульсарах в этом блоге для получения дополнительной информации.
Если вам понравилось данное руководство, возможно, вам понравится наша электронная книга, доступная на Amazon. |
Источник:
