radio_astro [1,4GHz] Besoin de réponses théoriques

[Damien.be]

Bonjour à vous,

 

Je suis imlpliqué dans un projet visant à construire un radiotélescope doté d'une parabole de 3,8m de diamètre qui devrait fonctionner sous 1,4GHz.

 

J'aurais besoin de vous car j'ai quelque difficulté à trouver des informations théoriques sur plusieurs points.

 

 

Tout d'abord, j'aurais besoin de savoir si la fréquence est la seule donnée qui intervient dans le pouvoir séparateur de l'instrument, c'est-à-dire la taille des détails qu'il sera possible d'obtenir. Si non, le pouvoir séparateur est-il en relation avec la directivité de l'antenne?

 

 

Ensuite, j'ai lu pas mal de trucs concernant l'ouverture angulaire d'une parabole, mais je ne comprend pas vraiment ce que c'est ni ce que cela implique. Pourriez-vous me renvoyer vers des références qui explicitent ce concept? Est-ce un synonyme de la directivité?

 

 

Enfin, je souhaiterais en savoir un peu plus sur la manière de transformer l'ensemble des valeurs d'intensité du signal enregistrées en image. Doit-on balayer notre cible et assembler les données un peu comme on rassemble les images pour une mosaïque, ou bien procède-t-on d'une manière qui méchappe?

 

 

Voilà, j'espère que vous pourrez trouver réponses à mes questions et je vous remercie d'avance de votre aide.

 

 

Damien.

[Snark]

 

Tout d'abord, j'aurais besoin de savoir si la fréquence est la seule donnée qui intervient dans le pouvoir séparateur de l'instrument, c'est-à-dire la taille des détails qu'il sera possible d'obtenir. Si non, le pouvoir séparateur est-il en relation avec la directivité de l'antenne?

 

Ensuite, j'ai lu pas mal de trucs concernant l'ouverture angulaire d'une parabole, mais je ne comprend pas vraiment ce que c'est ni ce que cela implique. Pourriez-vous me renvoyer vers des références qui explicitent ce concept? Est-ce un synonyme de la directivité?

 

 

Enfin, je souhaiterais en savoir un peu plus sur la manière de transformer l'ensemble des valeurs d'intensité du signal enregistrées en image. Doit-on balayer notre cible et assembler les données un peu comme on rassemble les images pour une mosaïque, ou bien procède-t-on d'une manière qui méchappe?

.

 

Question 1: la fréquence et le diamètre comme pour un télescope, mais pour ce dernier nous n'avons pas le choix, nous devons nous contenter du visible.

 

Question 2: pour une parabole c'est de nouveau comme un télescope, le champ couvert dépend du rapport f/d, mais pour d'autres antennes c'est plus complexe.

 

Question 3: là il y a des techniques différentes qui dépendent de ce qu'on veut mesurer, un peu trop long à expliquer tout ça... donc internet.

 

http://cavaroz.sciences.free.fr/OlympiadesPhysique/olyphy94.htm

http://http://www.nitehawk.com/rasmit/

http://www.nitehawk.com/rasmit/ws1_4.html

http://www.nitehawk.com/rasmit/

http://www.radio-astronomie.com/francais.htm

http://cavaroz.sciences.free.fr/OlympiadesPhysique/olyphy94.htm

[Damien.be]

Merci de m'avoir répondu

 

En ce qui concerne ma première question, si je suis ce que tu me dis, le calcul du pouvoir séparateur utilisé en optique serait le même pour la radio, c'est à dire:

 

Ps= 120 / D (avec D en mm)

 

Ce qui dans mon cas me donnerait Ps= 0,03"

 

Cette valeur me laisse toutefois perplexe. J'imagine que dans la pratique des facteurs limitants interviennent comme le bruit par exemple.

Aussi, je me demande si la directivité de l'antenne joue un rôle dans la précision du signal? En effet, si j'en crois ce schéma, http://img402.imageshack.us/img402/2587/directivityuz0.jpg, la directivité de l'antenne ne semble avoir d'impact que sur la précision du pointage de la parabole (ainsi que sur la rédutcion des lobes secondaires, donc plus de gain). Suis-je dans le bon?

 

 

En ce qui concerne ma seconde question, tu vas dire que j'en reviens toujours à cette fichue directivité, mais ne joue-t-elle pas un rôle dans le champ? J'ai l'impression que plus l'antenne est directive, plus la base du diagramme que je t'ai montré est fine et donc plus le champ est réduit. Serait-ce cela qui détermine l'ouverture angulaire de mon antenne? Parce que je n'ai pas trouvé de relation impliquant un résultat en degrés dans ma documentation.

 

 

En ce qui concerne ma troisième question, je la laisse en suspens le temps d'avoir des réponses aux deux autres

 

 

 

Sinon, je te remercie pour les liens, mais je dois t'avouer que j'avais déjà visité la plupart de ceux-ci. Je trouve dommage que le contenu soit si peu à jour sur la plupart des sites

 

Personnellement, mes deux sources principales sont deux livres:

- BALANIS C. A., Antenna theory, éd. John Wiley & sons.inc, 1997

- JOHNSON R. C., Antenna engineering handbook 3rd edition, McGraw-Hill inc., 1993

[Snark]

Ton calcul du pouvoir séparateur n'est valable que pour le visible, pour un calcul plus général il faut tenir compte de la longueur d'onde λ :

 

On définit le pouvoir séparateur théorique d'un instrument grâce aux indications ci-dessous

 

p = 0,85 × 1,22 λ / D = 1,037 λ / D

copié à: http://www.dil.univ-mrs.fr/~gispert/enseignement/astronomie/1ere_partie/instruments.php

ou aussi : ps rad = λ / D et aussi 3500xλ / D en minutes d'arc..

 

La directivité de l'antenne est importante pour la localisation du signal si c'est ce que tu veux dire par "précision".

Pour le reste quand on parle d'antenne il faut en préciser le type (ici une parabole), car les lobes secondaires sont fonction de bien des choses.

La directivité est liée au gain et permet d'éviter des signaux indésirables tu es dans le bon mais il existe des techniques plus élaborées pour contourner les limites théorique.

A suivre, je dois partir...

[Snark]

Un site intéressant qui répondra à tes questions

 

http://www.astrosurf.org/cheminots/theorie/radioastro/chap3.html#31

[Damien.be]

Merci beaucoup pour toutes tes réponses!

 

Je trouvais bizarre aussi que le calcul du pouvoir séparateur que j'avais trouvé ne fasse pas intervenir la longueur d'onde.

 

Dans mon cas, j'ai obtenu une valeur de 3,24°

J'en déduis donc que je ne pourrai pas obtenir d'informations localisées sur le disque solaire, mais bien un signal résultant de l'activité totale du Soleil.

 

Si c'est bien cela, la réponse à ma troisième question semble être trouvée car il ne sera pas possible de réaliser des images avec une seule valeur. Est-ce correct?

 

 

Quand je parlais de la directivité, j'évoquais bien la précision de pointage que doit avoir la monture de la parabole.

 

 

Bon, je vais me replonger dans le sujet, tu m'as déjà bien aidé à y voir plus clair.

Je repasserai en cas de nouveau problème

[Toutiet]

Snark :

"...c'est de nouveau comme un télescope, le champ couvert dépend du rapport f/d..."

Mais où donc as-tu vu ça..?!

[Snark]

Snark :

"...c'est de nouveau comme un télescope, le champ couvert dépend du rapport f/d..."

Mais où donc as-tu vu ça..?!

 

Errare humanum est...je voulais dire de la focale.

Merci pour cette rectification, je crois que mon dernier neurone est en train de décliner.

[Snark]

Dans mon cas, j'ai obtenu une valeur de 3,24°

J'en déduis donc que je ne pourrai pas obtenir d'informations localisées sur le disque solaire, mais bien un signal résultant de l'activité totale du Soleil.

 

Si c'est bien cela, la réponse à ma troisième question semble être trouvée car il ne sera pas possible de réaliser des images avec une seule valeur. Est-ce correct?

 

Comme déjà dit, il y a d'autres moyens pour y arriver.

Si tu lis l'anglais je te recommande "Radio telescopes" de W.N. Christiansen et J.A. Hogbom aux Cambridge University Press, c'est un must, ou aussi "La Radioastronomie" par André Boischot aux Presses Universitaires de France, moins bien et un peu ancien, mais qui reste intéressant.

[Ghost Line]

"Tools of Radio Astronomy", de Kristen Rohlfs et Thomas L. Wilson aux éditions Springer, est vraiment très bien aussi.

[Snark]

Dans mon cas, j'ai obtenu une valeur de 3,24°

J'en déduis donc que je ne pourrai pas obtenir d'informations localisées sur le disque solaire, mais bien un signal résultant de l'activité totale du Soleil.

 

Si tu pointes la parabole vers le soleil le foyer risque de bien porter son nom.

Ce sera fonction du taux de réflexion, donc teinte etc, mais retiens que la totalité de ce qui arrive au réflecteur (HF, IR et visible) sera concentré sur la tête de réception !

Pour le soleil je verrais plutôt une antenne parabolique en treillis métallique avec des mailles plus petites que λ/4 pour satisfaire à la règle de Lord Rayleight, ce qui refléterait seulement la HF.

Il ne faut pas perdre de vue que même si la tête HF tient le coup, elle travaillera dans des conditions de température inacceptables et le signal sera totalement dégradé.

[Snark]

"Tools of Radio Astronomy", de Kristen Rohlfs et Thomas L. Wilson aux éditions Springer, est vraiment très bien aussi.

 

Merci, mais pourrais-tu en dire plus ? C'est une description générale des techniques utilisées ou peut-on y trouver des application pratiques ?

[Damien.be]

Si tu pointes la parabole vers le soleil le foyer risque de bien porter son nom.

Ce sera fonction du taux de réflexion, donc teinte etc, mais retiens que la totalité de ce qui arrive au réflecteur (HF, IR et visible) sera concentré sur la tête de réception !

Pour le soleil je verrais plutôt une antenne parabolique en treillis métallique avec des mailles plus petites que λ/4 pour satisfaire à la règle de Lord Rayleight, ce qui refléterait seulement la HF.

Il ne faut pas perdre de vue que même si la tête HF tient le coup, elle travaillera dans des conditions de température inacceptables et le signal sera totalement dégradé.

 

Je ne pensais pas que ce serait puissant à ce point , c'est assez.... contrariant.

 

L'ennui c'est que la parabole, je l'ai déjà et ce serait un peu stupide de la balancer pour en prendre une autre. Ne serait-il pas possible d'adapter un système de refroidissement autour de la LNB? L'obstruction ne sera en principe pas augmentée vu que normalement il est prévu d'utiliser un schéma de type Cassegrain.

 

Sinon, cela veut-il dire que les seules observations possibles seront nocturnes?

[Snark]

Je ne pensais pas que ce serait puissant à ce point , c'est assez.... contrariant.

 

L'ennui c'est que la parabole, je l'ai déjà et ce serait un peu stupide de la balancer pour en prendre une autre. Ne serait-il pas possible d'adapter un système de refroidissement autour de la LNB? L'obstruction ne sera en principe pas augmentée vu que normalement il est prévu d'utiliser un schéma de type Cassegrain.

 

Sinon, cela veut-il dire que les seules observations possibles seront nocturnes?

 

La parabole est utilisable de jour, je parlais de plein soleil mais c'est une simple déduction de ma part car c'est le principe du four solaire.

Il est très possible que quelque chose m'échappe car: http://www.radio-astronomie.com/quoisuite1.htm

utilisent leur parabole pour le soleil.

Un premier essai à réaliser est de placer un thermomètre au foyer, pointer le soleil et voir à combien ça grimpe, même par mauvais temps.

Je vais essayer de trouver plus d'info, je dois revoir ma doc.

[Ghost Line]

Snark> voilà qui devrait te renseigner ! http://www.lavoisier.fr/notice/fr403001.html

[Snark]

Snark> voilà qui devrait te renseigner ! http://www.lavoisier.fr/notice/fr403001.html

 

Moult remerciements.

[elekaj34]

J'ai suivi le post, et plusieurs choses m'échappent

 

1. 1,4GHz ... Oui mais pourquoi ? d'ou sort cette fréquence ?

 

2. Parabole de 3m80 :o ... c'est énorme !!!!

Moi avec juste une 50cm, on captait déjà bien le soleil (via modif satfinder)

ET déjà avec 50cm, la visée du Soleil faisait augmenter la température de la LNB (pas de mesure, mais LNB presque brûlante).

 

Un truc simple, peindre la parabole en noir (c'est elle qui chauffera, ca evite de flamber la LNB)

 

Par contre, avec 50cm, impossible de capter autre chose que le Soleil.

[Damien.be]

Merci à vous tous pour vos précieux renseignements.

 

Je vais essayer de mettre la main sur les deux livres, ce qui risque de ne pas être une mince affaire.

 

 

Sinon, l'idée de peindre en noir n'est pas mauvaise, je vais creuser la question. Au sujet des 1,4GHz, j'ai choisi cette fréquence car elle correspond à une raie d'émission de l'hydrogène particulièrement lumineuse en radio et aussi parce qu'elle est censée être protégée.

 

D'un autre côté, comme je compte faire un montage de type cassegrain, on m'a suggéré de fabriquer mon réflecteur hyperbolique en treillis, pensez-vous que cela serait efficace pour perdre les inconvénients dû à la chaleur?

[Snark]

Sinon, l'idée de peindre en noir n'est pas mauvaise, je vais creuser la question.

 

D'un autre côté, comme je compte faire un montage de type cassegrain, on m'a suggéré de fabriquer mon réflecteur hyperbolique en treillis, pensez-vous que cela serait efficace pour perdre les inconvénients dû à la chaleur?

 

Une autre possibilité, pas très esthétique, est de couvrir l'avant de la parabole d'un revêtement blanc, drap ou autre, qui reste perméable aux fréquences radio.

Il y a aussi le radôme..

 

Mais je pense que l'idée du réflecteur en treillis avec la parabole en noir mat peut donner de bons résultats.

Autre chose, si tu transformes ta parabole en cassegrain tout en gardant la même focale, as-tu calculé la dimension du réflecteur hyperbolique histoire de connaître l'obstruction centrale ?

[Damien.be]

Avant toute chose, merci à vous et en particulier à Snark pour ses précieux conseils, dont nous avons tenu compte pour repenser le projet (ce qui explique en partie le silence radio de ces derniers mois ).

 

 

Nous n'avons pas abandonné le projet, il s'agit d'observer le Soleil dans les 1,4Ghz. Pour lutter contre la surchauffe, nous allons suivre le conseil de Snark et utiliser un drap blanc pour couvrir la parabole (l'esthétique n'est pas notre priorité ) et le calcul de l'obstruction nous a amené à abandonner l'idée du cassegrain.

 

Par contre, là où nous sollicitons une fois de plus votre aide précieuse et bienveillante, c'est au niveau de l'électronique. En effet, à la base nous souhaitions construire un maximum de choses nous-même, afin d'avoir une connaissance maximale du matériel. Mais de toute évidence, c'est un peu hors de notre portée pour le moment. C'est alors qu'en cherchant un peu, nous sommes tombés sur un site qui vend des kits complets, dont voici les descriptions:

 

1) Ultra Cyber 1.4 GHz Radio Telescope

 

1.4 GHz (1420 MHz) Ultra Cyber HYDROGEN LINE RADIO TELESCOPE.- The Ultra Cyber is a highly sensitive, stable rack/table mounted, research grade, SETI CAPABLE, radio telescope, with many features. One of the greatest points of the Ultra Cyber is; "No Operator Adjustable Controls" Everything is done from your computer (486 and Pentiums). The operator may adjust Gain, Offset and Integration from the computer console and, turning On/Off a calibrated noise source (noise source optional). Included - a power supply ( US or European), 12 BIT A/D converter and simple software (Basic), and NEW for 2001, Windows downloadable software developed by Dr. John Bernard), from a special website. * The front end has dual conversion * Image rejection is greater than 50 dB * Low frequency drift * Low noise amplifier ( 0.33 - 0.35 dB NF @ 28 dB gain) * Aluminum cylindrical feedhorn, (CHOKE AVAILABLE FOR ADDITIONAL COST * Includes Software, Feedhorn, LNA, Instructions and Low Loss Coaxial Cable with connectors.

PRIX: 1650$

 

2) VLB-1 1420 MHz Capable Radio Telescope System

 

The latest from Radio Astronomy Supplies - This receiver, designed by Carl Lyster, RAS Engineer, is a custom made unit which converts the frequency range of 1420 +/- 10 MHz to a frequency output of 70 MHz. It is a triple conversion super heterodyne that utilizes three phase locked local oscillators which are locked to an external external (user supplied) 10 MHz sine wave reference. The entire receiver is contained in a standard 19" rack mount chassis and is powered by an external desk top power supply that will operate from 110VAC or 220VAC without adjustment. A standard international power cord connector is supplied on this supply. The total DC power consumption of the complete receiver is about 4 Watts. NOTE: 10 MHz Reference Source and Software are supplied by the user. This system includes the LNA, feedhorn, power supply, coaxial cable (50 feet) with connectors, Instructions, software and guarantee.

 

PRIX: 1695$

 

3) Spectra Cyber 1420 MHz Hydrogen Line Spectrometer

 

This triple conversion spectrometer covers the rest frequency of Hydrogen +/- 2 MHz. In addition, the computer controlled display shows both spectral and continuum channels. Radio Astronomy Supplies debuts this new exciting research system for 1999. Since the 1999, this system has been used by many individuals, schools and observatories for detailed investigation and research. This design employs - triple conversion (spectrometer) covering the rest frequency of Hydrogen +/- 2 MHz. In addition, the computer controlled display shows both spectral and continuum channels. * Crystal controlled first and second local oscillators. * Computer controlled synthesized third local oscillator. * Receiver N.F. approx. 1.0 dB. * Continuum channel bandwidth 15 MHz. * Final spectral channel bandwidth 10 KHz. * All electronics and power supply contained in one 19 inch rack. * Connection to IBM compatible CPU via RS-232. * Full control of gain, integration and offset for each channel. * Our Famous LNA (28 dB Gain @ 0.33 - 0.35 dB NF). * Cylindrical L Band Feedhorn. * Full detailed instructions. * Fully guarenteed. NOTE: 70 MHz Option for the SpectraCyber The 70 MHz option is used for the purpose of an additional frequency converter (70 MHz IN) or use of an additional receiver or signal processor (70 MHz OUT). Add $100.00 to the base price. Includes Software, Feedhorn, LNA, Instructions and Low Loss Coaxial Cable with connectors.

PRIX: 2650$

 

 

 

Voilà, si certains d'entre vous pouvaient me donner des avis critique sur ces trois kits, je serais comblé et infiniment reconnaissant

[Snark]

Bonjour,

 

il faut évidemment choisir le meilleur s/n, la meilleure stabilité et réjection de la fréquence image etc, mais ce qui me tracasse le plus c'est la "feedhorn", l'équivalent de la tête de réception de la parabole: est-elle adaptable à ta parabole ?

Voir un exemple: http://www.setileague.org/hardware/feedchok.htm