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Perché dovrei utilizzare un prodotto della serie RAL10 per costruire un piccolo radiotelescopio amatoriale quando posso risparmiare utilizzando uno Sat-Finder a basso costo?

In molti ci hanno posto la domanda, persone con una certa pratica nei montaggi elettronici che desiderano costruire un radiotelescopio amatoriale utilizzando componentistica a basso costo per la ricezione della TV Satellitare. Supponendo che chi progetta di utilizzare un Sat-Finder abbia dimestichezza con il saldatore, confronteremo questa soluzione con quella che prevede l'utilizzo del nostro RAL10KIT.

Ricordiamo che un Sat-Finder è un dispositivo utilizzato dagli installatori di impianti TV-SAT per facilitare l'orientamento dell'antenna verso il satellite. Si tratta, essenzialmente, di un rivelatore a larga banda (900-2000 MHz) amplificato, equipaggiato con un indicatore analogico di intensità del segnale e un potenziometro per la regolazione della sensibilità. Questo oggetto è molto economico e reperibile in tutti i supermercati dell'elettronica.

Come primo passo tenteremo di individuare ciò che serve per costruire, nel modo più semplice e sicuro, il nostro primo radiotelescopio amatoriale.

È senz'altro possibile (e consigliabile) tentare la costruzione di un piccolo strumento radioastronomico utilizzando parti e componenti a basso costo provenienti dal mercato della TV satellitare (come antenne, LNB, moduli Sat-Finder, e altro). Il web offre molti esempi validi e noi incoraggiamo sempre questa strada.

Effettivamente un Sat-Finder può rappresentare l'elemento base per un piccolo radiotelescopio amatoriale, dato che converte la potenza del segnale captato dall'antenna in una tensione continua facilmente misurabile. È un approccio semplice ed economico.

Se non ci si accontenta di visualizzare il segnale ricevuto sull'indicatore originale, ma si desidera acquisire, visualizzare e archiviare i dati in forma grafica con un Personal Computer (come richiesto da uno strumento “serio”), occorre collegare al sistema una scheda di acquisizione gestita da adatto software.

Il più semplice radiotelescopio realizzabile con un Sat-Finder funziona nella banda di frequenze da 10 a 12 GHz ed è composto da:

  • Antenna parabolica satellitare e struttura per l'orientamento.
  • Unità LNB (Low Noise Block) con illuminatore specifico per l'antenna utilizzata: riceve il segnale a 10-12 GHz, lo amplifica e lo converte nella banda intermedia 950-2050 MHz.
  • Cavo coassiale TV-SAT necessario per collegare l'uscita l'LNB al Sat-Finder.
  • Modulo Sat-Finder.
  • Circuito elettronico di interfaccia che adatta il segnale all'uscita del Sat-Finder all'ingresso di una scheda di acquisizione per il PC.
  • Modulo di acquisizione con ADC (convertitore analogico-digitale) e canale seriale di uscita (RS232 o USB) per il collegamento al PC.
  • Software per la gestione del modulo di acquisizione (visualizzazione grafica del segnale e archiviazione).
  • Alimentatore.

I vari modelli di Sat-Finder commercialmente disponibili hanno caratteristiche e prestazioni equivalenti. E' amplificata, senza alcun filtro passa-banda,l'intera banda passante all'uscita dell'LNB: ciò conferisce sensibilità al sistema, ma altrettanta instabilità e suscettibilità alle interferenze.

Il dispositivo è molto sensibile alle variazioni di temperatura: si verificano fluttuazioni nel guadagno e nella caratteristica del rivelatore che producono derive nella risposta, rendendo difficoltosa e confusa l'interpretazione dei segnali più deboli. D'altra parte, un Sat-Finder non è stato progettato come preciso e stabile misuratore di potenza, ma per fornire rapide valutazioni di intensità sui “robusti” segnali provenienti dai satelliti TV.

RAL10KIT rappresenta la soluzione ideale per il radioastronomo dilettante che desidera costruire con certezza di risultati il suo primo strumento. Si tratta di un vero radiometro con prestazioni accurate e ripetibili, progettato tenendo conto dei costi e della possibilità di utilizzare, comunque, componenti facilmente reperibili nel mercato della TV-SAT.

Sono state integrate tutte le funzioni importanti di un ricevitore per radioastronomia. Lo sperimentatore completa il kit con l'alimentatore e il contenitore, collega il sistema al PC tramite un cavo USB e inizia le osservazioni con il software in dotazione. C'è tutto quello che serve, tutto integrato. Una volta paragonate le prestazioni, è facile rendersi conto di quanto sia, in realtà, economica e “sicura” tale proposta.

 

Cosa serve per costruire un radiotelescopio con RAL10KIT?

Questi sono i componenti necessari per costruire il tuo primo radiotelescopio a 10 GHz:

  • Antenna parabolica satellitare e struttura per l'orientamento.
  • Unità LNB (Low Noise Block) con illuminatore specifico per l'antenna utilizzata.
  • Cavo coassiale TV-SAT per collegare l'uscita dell'LNB a RAL10KIT.
  • Alimentatore che fornisce le tensioni 12 V e 20 V.

RAL10KIT è un vero radiometro a microonde: filtra, amplifica e rivela il segnale proveniente dall'LNB, effettua l'amplificazione di post-rivelazione con guadagno, offset e costante di integrazione programmabili. Le alimentazioni all'LNB sono fornite direttamente da RAL10KIT attraverso il cavo coassiale ed è possibile commutare la polarizzazione in ricezione (orizzontale o verticale).

Il microprocessore interno converte il segnale ricevuto in una sequenza di campioni digitali (con elevata risoluzione, 14 bit) e gestisce la comunicazione seriale con il PC di stazione attraverso una porta USB. E' fornito gratuitamente un software che acquisisce le misure e controlla le funzioni del ricevitore.

Si collega tutto e....si parte con le osservazioni.

 

Come posso migliorare la ricezione del segnale utilizzando un'antenna SAT commerciale?

La sensibilità di ogni radiotelescopio è principalmente dipendente dalle caratteristiche e dalle dimensioni dell’antenna, il collettore della radiazione cosmica. Utilizzare grandi antenne nelle osservazioni amatoriali è desiderabile: non esiste alcun limite riguardo le dimensioni e la tipologia, se non fattori economici, di spazio e di installazione. Ovviamente, l'antenna deve essere adatta a lavorare nelle bande di frequenza richieste. In questo campo la fantasia e l’abilità dello sperimentatore sono determinanti per definire le prestazioni dello strumento e fanno la differenza fra un’installazione e l’altra.

Indubbiamente RAL10KIT è un ottimo punto di partenza per l'elettronica del radiotelescopio, ma il lavoro di ottimizzazione del sistema assicura importanti vantaggi nelle prestazioni dello strumento. La prima scelta è l'antenna, equipaggiata con adatto illuminatore e LNB, poi il cavo coassiale che collega le unità esterne con RAL10KIT. Se l'antenna è distante dal ricevitore e si utilizzano lunghe tratte di cavo, può essere necessario inserire un amplificatore IF di linea TV-SAT (con guadagno tipico da 10 a 20 dB). Un miglioramento molto importante nelle prestazioni del radiotelescopio si ottiene termo-stabilizzando l'LNB esterno e RAL10KIT.

Se hai quesiti, dubbi o problemi che riguardano installazioni particolari con RAL10KIT contattaci: ne parliamo.

 

Non sono un esperto elettronico, ma sono comunque interessato a costruirmi un radiotelescopio: RAL10KIT è alla mia portata?

Questa è una buona ragione per cercare risultati “sicuri” senza rinunciare alla sperimentazione e al piacere dell'auto-costruzione: utilizzando RAL10KIT, creato proprio per questo scopo, non è necessario essere esperti elettronici per costruire un radiotelescopio amatoriale. Il documento “Come Costruire un Radiotelescopio Amatoriale con RAL10KIT” scaricabile dal nostro sito fornisce le indicazioni necessarie.

Inoltre, siamo sempre disponibili a risolvere qualsiasi problema, anche telefonicamente!

 

Cosa posso osservare con un piccolo radiotelescopio amatoriale a microonde?

La risposta a questa domanda si trova sulle pagine “Come, cosa e dove guardare” e “Quali espansioni future sono immaginabili con RAL10?”.

 

Il software di acquisizione è disponibile per più piattaforme?

Il software di acquisizione e di controllo che forniamo gratuitamente con i ricevitori RAL10 è tutto ciò che serve per gestire il radiotelescopio. È continuamente aggiornato e disponibile per tutte le principali piattaforme dotate di almeno una porta USB: Windows (32 bit e 64 bit), Mac OS X (Intel e PPC), Linux (32 bit e 64 bit). Il programma si può liberamente utilizzare senza limitazioni di licenza e/o numero di installazioni.

 

Come devo impostare i parametri del RAL10KIT per iniziare una sessione di misura?

Queste informazioni sono reperibili nei manuali operativi dei ricevitori serie RAL10.

Qui riassumeremo le fasi preparatorie per una sessione osservativa e la verifica sulla corretta funzionalità del radiotelescopio. Anche se ci riferiremo a RAL10KIT, la procedura è utile per tutti i ricevitori della serie RAL10.

Collegato il cavo coassiale da 75 Ω proveniente dall'LNB all'ingresso di RAL10KIT, si alimenta il ricevitore e si lancia il programma di acquisizione precedentemente installato sul PC. Il programma si avvierà proponendo alcuni valori di default per i parametri operativi, in particolare GAIN=7 per il guadagno di post-rivelazione del radiometro. Durante il primo test lasciare le impostazioni di base invariate.

Per rendere operativo lo strumento è indispensabile avviare la procedura automatica di calibrazione della linea di base radiometrica attivando il comando CAL. Questa operazione è importante, dato che un radiometro Total-Power misura piccole variazioni del segnale rivelato sovrapposte a una componente quasi-continua, di ampiezza molto maggiore, dovuta al rumore del sistema, funzione del guadagno complessivo della catena ricevente (antenna compresa) e di altri parametri. Per evidenziare solo le piccole variazioni dovute all'emissione di una radiosorgente, occorre sottrarre dal segnale rivelato il contributo di rumore del fondo: per questo è generata una tensione di offset che posiziona il livello della linea di base al centro della scala di misura del convertitore analogico-digitale.

 

Impostazioni iniziali del programma DataMicroRAL10

 

Se dopo aver premuto il pulsante CAL si preme il pulsante ON per l'acquisizione continua dei campioni, si noterà come varia il parametro BASE REF. Quando il valore di BASE REF si arresta, è terminata la procedura di calibrazione iniziale: la linea di base sarà posizionata verso il centro della scala ed è possibile verificare l'operatività del sistema “passando” una mano davanti all'illuminatore: Il segnale ricevuto varierà.

Se si disattiva l'alimentazione dell'LNB a 20V mentre lo strumento è in funzione, si noterà un'apprezzabile diminuzione di livello del segnale ricevuto: è assente il contributo di rumore e di guadagno dell'LNB e dell'antenna, contributo con intensità dipendente dalle caratteristiche di questi componenti e dalla direzione di puntamento dell'antenna. Ripristinando la tensione di alimentazione a 20 V per l'LNB, si ritrovano i precedenti livelli di registrazione. La figura descrive la prova.