当代生活有其便利。常日，这些便利会导致更大略的黑客攻击。卫星电视的兴起及其对业余射电望远镜的影响便是一个很好的例子。曾经有一段韶光制作蝶形天线，得当的低噪声放大器非常主要。现在它们是您可以在任何地方买到的商品零件。
利用的天线是1.2米的主碟形天线。一些电视天线利用偏移馈送，但是这使得瞄准射电望远镜变得更加困难。除了现成的天线和RF组件外，AirSpy软件定义无线电还吸收天线的频移输出。
进行一点数学运算就可以预测该望远镜将在半功率带宽中看到约1.45度的天空。由于同轴电缆在11.2 GHz处的损耗非常大，因此转换器恰好位于馈电点处，并将输入旗子暗记下移至约1.4 GHz。然后，旗子暗记通过带通滤波器，放大器，然后到达AirSpy。
随着射电望远镜的发展，只管可以轻松看到太阳和玉轮的须臾即逝，但1.2米的尺寸天线并不是很大。通过本文先容的方法您该当能够听到银河系，但是其他恒星无线电旗子暗记对付这样的设备而言可能旗子暗记太微弱了。
这些天，我们看到了更多的射电望远镜项目。纵然是相对较小的设置也可以做一些事情。
一个大略的11.2 GHz射电望远镜（硬件部分）
择要：在这篇文章中，我们描述了一个事情在11.2 GHz频率的小型业余射电望远镜的构造。射电望远镜的制造利用了卫星电视市场的上风，这使得探求具有相对照射板（馈电喇叭）和LNB块（低噪声放大器-频率转换器）的抛物面反射器天线变得随意马虎和便宜。这种体量大小的仪器性能自然是相称有限的，但是它们仍旧可以对某些最强烈的外太空无线电旗子暗记进行有趣的不雅观察。
先容
射电天文学是一门艰巨而引人入胜的科学。它须要利用笨重且昂贵的天线，须要利用繁芜的无线电电子技能和繁芜的算法来进行旗子暗记处理。乍一看，这彷佛完备超出了“业余爱好者”的能力范围。实际上，纵然在业余水平上，也可以进行有趣的射电天文不雅观测。
现在，我们要考试测验根据辐射计的事理制造“业余”射电望远镜。当然，这里不是供应有关射电天文学和射电望远镜的详细信息的地方（网络上和特定文本上都有大量信息），因此我们将自己限定在一些辅导我们构建射电望远镜吸收深空卫星旗子暗记的紧张不雅观点上。
射电天文学通过剖析天空中物体发射的无线电波来研究天体：任何物体都通过各种物理过程（热和非热）发射电磁波，这些波被天线拾取并用适当的仪器进行剖析：捕获旗子暗记的特性与表征广谱电噪声的特性无异。射电望远镜的目的是接管辐射并丈量旗子暗记强度，这种仪器称为辐射计。准确地说，我们说的是每单位面积和每单位带宽的功率，用Jansky表示：1Jy = 10-26 W / m2 Hz。
可用于射电天文不雅观测的射频范围在20 MHz至约20 GHz之间：电离层接管低于20 MHz，高于20 GHz接管大气中存在的气体。
为了为业余射电望远镜选择最得当的频带，我们必须在不雅观察可能性与本钱和可行性约束之间做出折衷。无线电旗子暗记发射的频谱取决于基本的物理过程：对付“热”发射，例如太阳或玉轮，强度遵照黑体定律，在高频下具有最大值（根据瑞利近似） -Jeans I ∝ 1 /λ4），而对付非热辐射（例犹如步辐射），最大值位于较低频率，如下图所示，该图显示了某些无线电旗子暗记的强度与频率的关系。
众所周知，天线的尺寸与要吸收的辐射的波长有关，此外，我们的天线必须具有足够的方向性，否则实际年夜将毫无用途：这意味着要吸收1 GHz以下的频率，天线的尺寸应明显大于1m：大型天线价格昂贵且难以移动。
要考虑的另一个方面是外部无线电滋扰。以太坊，特殊是在城市中，现在已经充满了来自最异类来源的传输和RF旗子暗记：无线电和电视广播，蜂窝网络，WiFi网络，电力线滋扰等……。无法将射电望远镜安装在“安静”的地方，我们必须选择一个不会受到太大滋扰的频带。
由于上述缘故原由，选择险些是必须的：10-12 GHz频带彷佛是最适宜像我们这样的业余项目的频带。在这些频率下，可重复利用为卫星电视设计的抛物面反射器天线和设备。设备的本钱包袱得起，天线的空间分辨率相称好，滋扰很小（基本上是广播卫星），很随意马虎避免。
以较低的频率事情将可能随意马虎地吸收更多的无线电旗子暗记，但本钱却大大增加，更不用说滋扰问题了。
抛物面碟形天线
我们在二手市场上创造的天线是直径为120厘米的紧张聚焦盘。对付射电天文运用而言，碟形天线最好是主焦点类型：在这些天线中，将馈电喇叭放在碟形天线的焦点上。在偏幸式碗碟中，进角不是放在中央，而是在侧面，这种碗具培植性的上风，但比起最初的重点，瞄准食品的难度更大。
对付此天线，我们可以将增益和方向性打算为功率带宽的一半HPBW（功率带宽的一半）：
G =η（π D /λ）= 40分贝
HPBW = 65 λ/ D = 1.45°
η：效率＝ 0.5
D：直径= 120厘米
λ：波长= 2.68厘米（对应于11.2 GHz）
下图显示了用于手动移动的天线和金属构造。
LNB
系统的第一部分是转换器放大器模块，即所谓的LNB。这是最主要的组件，由于系统性能很大程度上取决于它。我们的系统在10-12 GHz频段吸收旗子暗记，在这些频率下利用电缆是有问题的，因此LNB模块可在较低频段供应频率下变频，因此可以利用普通的同轴电缆。
下图显示了LNB块的基本方案：有一个第一RF放大级，然后是混频器，该混频器将RF旗子暗记与本地振荡器（LO）天生的旗子暗记相乘。产生的旗子暗记包含和频和差频，下一个滤波器肃清高频和身分，以仅让感兴趣频带中的频率通过，称为中频（IF），该频率被另一个放大器级进一步放大。实际上，这是一种外差方案，个中本地振荡器的频率是固定的。
我们利用的LNB模块是Invacom的SNF-031模型，该模型噪声低，并且增益参数相对付事情温度变革具有良好的稳定性。实际的天线位于波导内部，该波导在外部具有C120法兰，馈电喇叭固定在该法兰上，其浸染是网络由碟形天线反射的波并将其传输到波导内部。
LNB功能：
事情频带：10.7 – 12.75 GHz
中频（IF）：950 – 2150 MHz，LO = 9.75 GHz
噪声系数NF = 0.3 dB
增益G = 50 – 60 dB
下图显示了LNB块，其进给喇叭固定在培养皿的焦点上。
收信机
吸收器由几个组件组成，如下图所示：有一个用于给LNB块供电的bias-T，一个以1420 MHZ为中央的带通滤波器，一个宽带放大器和Airspy R2 SDR吸收器。“硬件”部分具有限定吸收频带并在LNB级之后对旗子暗记进行第二次放大的功能。然后，旗子暗记由Airspy采集，随后利用GNURadio软件进行处理，以确定总功率。辐射计功能实际上是通过软件实现的。
我们的吸收器的参数：
频带= 80 MHz
GLNB = 55分贝; NFLNB = 0.3 dB
GFilter = 3.5 dB（插入损耗）
GAmpli = 15分贝; NFAmpli = 0.75分贝
增益：GLNB – GFilter + GAmpli = 55 -3.5 +15 = 66.5 dB
噪声系数：F = FLNB +（FAmpli – 1）/ GLNB = 0.3 dB
Te =（F – 1） T0 = 20.3°K（吸收机等效温度）
偏置T
Bias-T具有沿同轴电缆向LNB模块“注入”电源电压的功能。实际上，这是一个大略的电路，带有一个耦合电容器，用于将射频分量过滤到射频侧，并且在直流输入端具有一个电感。它可以在eBay上得到，可以很随意马虎地自行构建，但是必须把稳组件和屏蔽层的“ RF”质量。
1420 MHz带通滤波器
该滤波器专用于对氢线不雅观测感兴趣的业余射电天文学家。它利用TA2494A SAW组件，尺寸仅为50 x 10mm。它具有边缘焊盘，可轻松焊接RF屏蔽层。插入损耗常日小于3.5dB，带宽为80MHz。
技能数据 ：
中央频率1420MHz
可用带通1380-1460MHz
插入损耗，1380至1460 MHz 3.5dB
振幅纹波，1380至1460 MHz 1.0 dBpp
VSWR，1380至1420 MHz 1.9：1
谢绝参考0dB：
直流至1300 MHz 28dB
1550至3000 MHz 30dB
阻抗50Ω
最大输入功率电平10 dBm
不才面的图像中，我们显示了单位及其频率相应。我们在SMA母接头之间焊接了两根线，并用铝带包裹了过滤器，以屏蔽过滤器。
频率（MHz）增益（dB）
1300 -50
1420 -3.5
1500 -50
宽带放大器
UPUTRONICS制造的HAB-FLTNOSAW单元是前置放大器，设计用于在软件定义无线电吸收器和天线之间移动。内部利用的LNA是MiniCircuits PSA4-5043。此特定型号的SAW滤波器已移除，以覆盖0.1MHz至4GHz。有两种为设备供电的选项：通过USB接头或通过偏置T型接头。诸如Airspy之类的设备可以启用偏置T型并为设备供电。或者，可以利用任何迷你USB电缆为设备供电。我们选择通过USB线为设备供电。
技能数据 ：
在100MHz时增益24db->在1415MHz时15.2db
噪声系数0.75dB
电源电压USB或Bias tee 5V
不才面的图像中，我们显示了单位及其频率相应。
频率（MHz）增益（dB）
1300 16
1420 15
1500 14
Airspy R2 SDR吸收器线
从制造商的网站得到：Airspy R2凭借其基于Rafael Micro R820T2芯片的低中频架构以及高质量的12位过采样ADC和最新状态，将其吸收VHF和UHF频段的性能提高到了一个新的水平。前辈的DSP。在过采样模式下，Airspy R2将仿照RF和IF滤波器运用于旗子暗记路径，并利用软件抽取将分辨率提高至16位。可以通过上变频器伴侣SpyVerter（我们不该用）将覆盖范围扩展到HF频段。Airspy R2与所有现有软件（包括SDR＃扫描标准）都100％兼容，但也与许多盛行的软件定义无线电运用程序兼容，例如SDR-Radio，HDSDR，GQRX和GNU Radio。0.5ppm确当地振荡器时钟的稳定性和精度对我们的运用也很主要。
AirSpy SDR吸收器的紧张功能：
●连续的24 – 1700 MHz本机RX范围，通过SpyVerter选项可降落到DC（未利用）
●42至1002 MHz之间的3.5 dB NF
●最大RF输入为+10 dBm
●跟踪射频滤波器
●35dBm IIP3 RF前端
●12位ADC @ 20 MSPS（10.4 ENOB，70dB SNR，95dB SFDR）
●10MSPS IQ输出
●0.5 ppm高精度，低相位噪声时钟
●10 MHz全景频谱视图，最多9 MHz别名/无图像
●频谱中央无IQ失落衡，DC偏移或1 / F噪声1 x RF输入
●4.5v软件将Bias-Tee切换为LNA和上/下转换器供电（未利用）
●事情温度：-10°C至40°C
在设备的配置中（通过GNU无线电中的osmocom驱动程序完成），RF增益设置为0（默认设置），而IF和BB增益分别设置为10 dB。这些非常低的增益值显示了放置在吸收器上游的组件的有效性：从天线到LNA和宽带放大器。偏置-T选项也被禁用。
参考
互联网上有很多参考资料。对付那些想要处理“业余”射电天文学的人来说，以下是一些特殊有趣的链接：
https://www.radioastrolab.it/radioastronomia/
https://www.haystack.mit.edu/haystack-memo-series/vsrt-and-mosaic-memos/
https://www.haystack.mit.edu/haystack-public-outreach/srt-the-small-radio-telescope-for-education/
结论
我们已经描述了一种小型且廉价的微波射电望远镜的构造。我们利用了卫星电视无线电组件的广泛可用性。利用GNURadio框架通过软件实现。
source：physicsopenlab.org
小叔来啦：
无论频谱的模式或区域如何，DXing始终是一项寻衅。对付那些被DX漏洞困扰的人来说，总是面临寻衅，看看能够打破极限的程度。
频率越高，旗子暗记可以传播的间隔越短。因此，纵然DXing对付无线电频谱的不同部分以及在相同频谱内利用的不同模式也意味着是不同的事物。
看似大略，但是实操很繁芜的天线硬件系统搭建，有动手能力的小伙伴们加油！
