射电天文DIY

我记得好像是98年或是更早的一期《天文爱好者》中有一篇文章是谈作者用高灵敏度的收音机接受一韩国电台信号，通过对信号情况的纪录（好像是空间中的小流星坠落燃烧，使高层大气电离，增强电离层反射电磁波的能力是信号依稀受到，否则只是噪音）来记录小流星事件。还有一篇好像是无线电爱好者用业余无线电台在漠河观测日食的影响，这些好像都是有效的方法。我想在天文观测以至数据分析的很多方面都可以利用日常的一些设备仪器来做的，很多可能都是意想不到的，但无非是利用了其某方面的共同性质。举例来说，我前不久就尝试用单片机的编译仿真软件wave来改电脑游戏 暗黑2，很成功，无非利用了软件中编辑二进制机器码文件的功能，来改写存盘文件。所以，一些日常电器或其他东西的某些功能性质可能在天文的某些方面有有待开发的作用，当然这也要经过科学分析和验证的。有这方面的奇思秒想也好，对这些奇思秒想的分析验证也好，还请大家提出来讨论，请高手指点。

开阔思路嘛，很多事情都是可以自己做的

流星雨的无线电监测，日全食时的地球电离层的无线电监测。

用收音机来“听”流星


　　前一段时间的几场流星雨被媒体炒的沸沸扬扬，许多人因为由于天气或其它各种各样原因没有亲眼看到流星雨而懊悔。其实流星和流星雨不光是可以用眼睛看，完全可以用耳朵来“听”。流星，就是在太空中漂浮和运动着的太空尘粒、小石块等物体，当它们运动到地球周围时，在地球引力的作用下，被地球所俘获，它们在穿越地球大气层时，速度在11公里/秒至72公里/秒之间，会与大气强烈磨擦燃烧，产生高温发光，形成流星轨迹，被我们看到。

　　流星发光运动的轨迹就是我们下面提到的流星余迹。

　　流星通常在距地面80-120公里的高度出现，因为多数流星的体积较小，在上述高度内已经燃烧怠尽，个别较大体积的流星可以延续到10-20公里的高度才能燃烧完。体积更大的流星还没有燃烧完之前已经落到了地面上，这就是我们常说的陨石，光是每年降落到地面的陨石和流星尘埃约有20万吨之多。流星的出现通常没有规律，不管是白天黑夜都会发生。天气晴朗的夜晚，我们目视观测，大约每小时可以看到10颗左右的流星，若是赶上流星雨爆发的时候，每小时可以看到几万颗流星。流星余迹的持续时间一般在几秒～几分钟，这些流星余迹是由受激原子和电离原子等构成，能够反射无线电波，如果用这种方式来传递无线电信号，这就是我们常说的流星余迹通信。对于流星，我们可以用眼睛去观看，也可以用雷达去探索，还可以用耳朵去“听”。流星余迹都是偶发事件，所以流星余迹通信也是偶发通信，业务通信和公众广播不会采用这种方式。但我们可以从某个频段偶然通信的成功几率来判断流星的发生几率，这就是用收音机来“听”流星。


一、“听”流星使用的频段
　　我们知道，在正常情况下，电离层反射的无线电频率基本在40MHz以下。流星余迹通信的传播机理和电离层反射短波信号的机理相似，但流星余迹的电子密度比正常情况下的电离层的电子密度大很多，除了可以反射HF段的短波信号，还可以反射VHF段的信号，反射VHF段的信号频率可达120MHz。如果我们选用远方HF段的短波电台来“听”流星，在出现流星余迹时，我们分不清是电离层的反射还是流星余迹的反射。所以要选用远方VHF段的FM（88～108MHz）广播电台。


二、选择距离我们多远的FM电台合适
　　流星余迹一般出现在距地面80～120公里的高度，相当于电离层E层的高度，一次反射的距离约在800～1200公里右。找来一张合适的全国地图（结合自己所在的地理位置），以自己接收的地理位置为圆心，参考地图的比例尺，画半径为800公里、1200公里的两个圆，两个圆之间的城市FM广播电台都是我们选择的对象。


三、如何确定要接收FM电台的频率
　　确定要接收FM电台的频率，对我们BCL（广播爱好者）是一件轻而易举的事情，广播爱好者论坛和BCL论坛有大量的频率资料，或者是互通有无（发帖征求），


四、使用的接收设备
　　流星余迹反射无线电波的面积远远小于电离层，为了保证接收的成功率，要求接收的FM电台的功率足够大，最好是市级以上FM电台，因为市级以上FM电台的功率都在10千瓦以上，比较合适。有些县级以下的FM台，由于要求覆盖的面积比较小，功率只有几个千瓦以下，这些电台就不太适合了。我们使用接收机的灵敏度要足够高，并且还要有一付性能优异能够旋转接收方向的室外天线，还要有足够的耐心才行，剩下的就是经验了。


1、性能良好的带有FM段的收音机、宽带接收机都可以，模拟的、数调的机器都行，当然数调的机器最方便了，可事先选定若干个要接收的频率。


2、三单元或五单元的八木天线，自制时可选定98MHz的中心频率，也可以购买五频道的电视天线。使用的天线要求能转向，如果能采用遥控的转向天线那就更好一些（得烧到一定程度才行）。


3、如果你要接收的是国外的FM电台，接收机还要考虑能接收76～90MHz的频率。


五、“听”到流星时，它的位置
　　当我们利用流星余迹通信，收到远方FM电台的信号时，流星此时的位置在我们水平距离400～600公里的上方，根本不是在我们头顶上方，你看到的流星不是你“听”到的流星。

　　在你“听”到流星时，还要判断区别一下是不是“大气波导”和“对流层散射”引起的传播，判断方法是确定收到FM电台的位置，如果电台位置在几百公里以内，就很可能不是流星余迹传播。

　　“听”流星是“守株待兔”，是一件很枯燥的事情，你得同时爱好天文又爱好BCL才能胜任，朋友：你能胜任吗？

　

作者：ＷＤ

研究是专业天文的事，我们业余界只管看。

这些方法也是不同爱好者领域的交叉结合吧，做起来也很有意义和有兴趣的。目前在忙一些事情，有时间一定会尝试去做的，可能的话还可以和朋友做个简易的自动监听纪录的设备，那就省事多了。对于FBI的看法我也没有过多的意见，不想分辨什么，每个人都有自己的兴趣，观点和看法嘛。作为爱好者，想做一件事的原因可能只有一个，就是------只要我喜欢，我从中有收获，有乐趣，对吧，当然还要有一定的能力哈，，WENDY,在有时间一定过去看看，哈哈

那么你是说，自己做一个射电望远镜来玩玩？

，岂是玩玩那么简单，不过简易的未尝不可一试，pcet说的就是一种嘛,只不过相当于主动式的，还要借助fm电波（好似雷达），  
      很多事情首先要敢想才行，可能也有以外的收获啊

的

各种观测设备都是感官的延伸啊，视觉的信息固然是美，更美的是各种形式的数据中所隐含的信息，这些信息中发掘我们所处宇宙的和谐，规律，，有点远了，diy怎么了，也要思路广，重复别人固是很好，又创新，革新才是难得

我去年去北京的时候有看到北京天文馆有卖射电望远镜

我有兴趣但我想这是一般爱好者难以完成的!要有很多方面的知识!无线电!天文!计算机!单片机!还要有很强的动手的能力!和探索精神!我希望以后能见到自造的射电!

自己造个射电望远镜比同口径的光学望远镜要容易、便宜得多，是几个数量级的差异，但两种望远镜都面临的同一个问题仍是赤道仪这个拦路虎——光学的要高精度，射电的要大载荷。射电镜的驱动部分可不便宜。

实际上诸如密云站的那类射电望远镜是不适合业余天文的，太大、太重、太贵，等效口径也大不了。

俺考虑了一个简化方案，使用N（N大于20）副十字正交极化多单元定向天线（或高增益轴向模短背射螺旋天线）在平坦的地面或楼顶组成矩形阵列，使用相差馈电网络汇集接收到的射电信号。

天线阵的功率增益约为10 + 3（N-1）dBd，即每增加一副天线有3dB的功率增益。通俗地讲，如一副原型偶极子增益为1，则一副十二单元的定向天线的增益约是它的10倍，并且每增加一副定向天线就再乘2，组阵的天线约多，则对微弱的射电信号有更高的响应。但无限增加天线是不明智的，越来越大的馈电网络损耗和建造成本会抵消增加天线所带来的收益，最终得不偿失。

驱动采用步进或微分电机，通过连杆使一行或一列上的天线同步运动，所有天线同步指向仰角20度以上的任意天区，并对一具体观测目标进行跟踪。

此方案的优点是成本低、构造简单、易于扩展。天线、馈电网络、连杆、驱动控制电路、数据采集电路需自制，电机、计算机需购买，宽带接收机可购买或改制，控制和信号分析软件需自编。

俺现在有8副430MHz频率的十二单元定向天线、与之相配的馈电网络、宽带通讯接收机、两、三个微分电机、计算机，其它的还需要继续收集和准备。

俺能自制天线和驱动控制电路等硬件，但软件方面一窍不通。

俺这里的图书馆里射电观测方面的教材和资料不多，也一直找不到射电专业的人士指点。

俺很清楚这不是一件轻而易举就能做成的事。

路漫漫其修远，吾将上下而求索。

国外有很多射电DIY的网站的，我原来收集过一些，是在收集业余接收NOAA气象卫星网站时发现的。可惜跟着我所有的收藏夹一起被该死的WINXP给弄丢了。
不过应该很好找，我回头给你几个网址。

问题是收下来后做什么？那是一大堆看似毫无规律的信号，反映到图形上，就和粉红噪声的波形差不多，如果没有深厚的数学和天文学知识或受过专业的教育的话，只能是看看玩玩而已了。

最初由 ahhui 发表
[B]国外有很多射电DIY的网站的，我原来收集过一些，是在收集业余接收NOAA气象卫星网站时发现的。可惜跟着我所有的收藏夹一起被该死的WINXP给弄丢了。
不过应该很好找，我回头给你几个网址。

问题是收下来后做什么？...

俺说的“射电观测方面的教材和资料不多，也一直找不到射电专业的人士指点”就是指这个意思。

简单地对某一目标进行长期记录，并对前后数据进行对比只是最最最初级的方式。

如何确定有价值的观测目标？如何进行观测？如何对记录到的数据进行科学地分析？

这是一个问题，值得探讨探讨。

最初由 ahhui 发表
[B]国外有很多射电DIY的网站的，我原来收集过一些，是在收集业余接收NOAA气象卫星网站时发现的。可惜跟着我所有的收藏夹一起被该死的WINXP给弄丢了。
不过应该很好找，我回头给你几个网址。

问题是收下来后做什么？...

俺说的“射电观测方面的教材和资料不多，也一直找不到射电专业的人士指点”就是指这个意思。

简单地对某一目标进行长期记录，并对前后数据进行对比只是最最最初级的方式。

如何确定有价值的观测目标？如何进行观测？如何对记录到的数据进行科学地分析？

这是一个问题，值得探讨探讨。

刚才凭着印象找了几个网站，你参考一下，有少数网站给出了方框图和处理板图。
但是原来那个完整的制作的网站找不到了。

这些网站上都有很多链接，可以找到更多的资源，或者在lycos或google里输入“Radio Astronomy”或者“radio telescope”，就可以找到很多。


http://www.perkins-observatory.org/
http://www.aoc.nrao.edu/intro/faq.html
http://www.bro.lsu.edu/hrpo/classes.html
http://www.gb.nrao.edu/~sheather/ra.html 射电天文知识
http://home.austin.rr.com/cthompson15/ct.html 一个个人网站，包括业余射电望远镜的链接
http://pages.sprint.ca/todd/files/atm.html#radio 很多的链接，包括可以使用的在线射电望远镜
http://www.radiosky.com/rsplinks.html 很多的链接
http://www.signalone.com/radioastronomy/telescope/
http://radio.uindy.edu/radio/ 印第安那大学射电望远镜

下图是个射电望远镜收到的金牛座的未经处理的信号

                               
登录/注册后可看大图

这个图是射电望远镜的原理方框图

                               
登录/注册后可看大图

可以看出，射电望远镜的基本原理都是差不多的，类似卫星接收机，高频头工作频率有1G左右的，也有3-4G（C波段），还有12个G的。然后是下变频器、滤波放大、1中放、2中放、3中放、然后就是一个带温度补偿二极管做的Detector，来检验大约29-35M带宽（中频）的信号，这些相对变化的电压是时数被送入一个直流放大器来放大，最后送入A/D里面，从A/D后面进入计算机，通过软件进行分析。

光学天文方面的教材和资料多多，应用也广泛。

我这里的旧货市场里常有微波器件和设备，我收集了一些器件。
前两年见过一拆机的2Hz带宽极窄带机械滤波器却没买下，现在后悔的要死。

书到用时方恨少，再积累几年知识和器件吧，尽量有的放矢。