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Le bande e VHF (Very High Frequency, da 30 MHz a 300 MHz)UHF (Ultra High Frequency, da 300 MHz a 3 GHz) coprono un vasto intervallo di frequenze molto utilizzato dalla ricerca radioastronomica ufficiale.
| Esperimenti radioastronomici nelle bande VHF e UHF |
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A
livello amatoriale, nelle VHF (onde metriche) sarà relativamente
semplice la ricezione del centro galattico, di Cassiopeia A e di Cygnus
A e, installando un buon sistema di antenna accoppiato con un
ricevitore abbastanza sensibile, si potranno rivelare anche le pulsar più potenti che, a causa del loro meccanismo di emissione, presentano un massimo di emissione proprio in banda VHF.
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Stazione ricevente sperimentale modulare VHF-UHF (132-136 MHz, 327 MHz, 408 MHz) per uso radioastronomico.
Nella foto
sono mostrati i tre moduli che costituiscono l'elettronica (quella
"interna" della stazione ricevente, posizionata in locali distanti
rispetto all'impianto di antenna e termostatati per questioni di
stabilità) del ricevitore modulare VHF-UHF descritto nel nuovo
volume "Radioastronomia Amatoriale".
Si tratta di una stazione sperimentale utilizzata dall'autore per
alcuni anni in osservazioni radioastronomiche nelle bande VHF ed UHF.
Il ricevitore
è fisicamente organizzato in 3 scatole metalliche schermate
principali, oltre ad un gruppo di contenitori esterni che comprendono
gli stadi ad alta frequenza commutabili e le relative alimentazioni.
Ogni scatola comprende i propri circuiti di alimentazione stabilizzati
con il relativo trasformatore di rete, filtro antidisturbo EMI e
varistore di protezione contro i transitori di rete, mentre i comandi,
le visualizzazioni e le connessioni sono disposti in modo da poter
"comporre" l'impianto sovrapponendo semplicemente i vari moduli.
Utilizzando tale "filosofia" costruttiva è stato molto agevole
progettare, costruire e sperimentare i vari moduli che compongono il
ricevitore senza dover "ripensare" tutto l'impianto, usufruendo
dell'innegabile vantaggio di poter ottimizzare il funzionamento di ogni
singola parte in maniera indipendente da quello delle altre.
Accoppiato
ad un adatto sistema di antenna, lo strumento è stato utilizzato
per lo studio delle piu' importanti radiosorgenti galattiche, del Sole e delle pulsar.
Partendo dall'alto si vedono:
Modulo degli oscillatori locali commutabili (termicamente stabilizzati).
Modulo
dell'amplificatore principale (comprendente i convertitori di
frequenza, gli stadi amplificatori a frequenza intermedia (IF) e lo
stadio attenuatore discreto di precisione.
Modulo
dell'amplificatore-integratore di post-rivelazione e campionatore che
comprende i circuiti di interfaccia e di regolazione per un
registratore esterno a carta oltre al sistema di acquisizione
automatica di dati per PC (collegabile alla porta seriale standard
RS232C e dotato di ulteriore stadio campionatore-integratore) con
risoluzione pari a 12 bit.
Questo blocco, caratterizzato da ottima stabilità, consente
l'impostazione del guadagno di post-rivelazione, della costante di
tempo dell'integratore e della posizione dello "zero" di riferimento
per il segnale di uscita in un ampio intervallo di valori,
indipendentemente per il registratore a carta e per l'interfaccia di
acquisizione automatica su PC. |
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Registrazione di prova di alcune radiosorgenti ottenuta con il ricevitore VHF-UHF alla frequenza di 468 MHz.
Il sistema era equipaggiato con un'antenna Yagi multi-elementi,
normalmente utilizzata per la ricezione TV terrestre, puntata verso lo
zenit locale. La stazione è stata installata in una
località rurale relativamente libera da interferenze radio: dopo
un periodo di monitoraggi effettuati sul posto con un analizzatore di
spettro, si è verificata l'effettiva "pulizia" della frequenza
operativa da parte di trasmettitori radio-TV commerciali. Tale
condizione è generalmente molto difficile da ottenere. |
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La
prima operazione che occorre pianificare con cura prima di iniziare le
osservazioni è quella di verificare l'effettiva "pulizia" della
banda di ricezione nella località di installazione prevista per
il radiotelescopio: ogni interferenza e disturbo, compresi quelli
impulsivi locali causati dai sistemi di accensione dei motori a scoppio
(è buona norma prevedere le massima distanza possibile dalle
strade trafficate), renderebbero assai difficoltosa la ricezione dei
debolissimi segnali cosmici vanificando tutti gli sforzi costruttivi.
La
cosa migliore, per accertare con sicurezza il grado di "inquinamento
radio" nella banda spettrale prevista per le osservazioni, è
quella di monitorare la gamma con un adatto ricevitore (meglio ancora
utilizzando un analizzatore di spettro o uno scanner) dotato di
un'antenna sufficientemente direttiva nel corso delle 24 ore
giornaliere e per un periodo di tempo sufficientemente lungo.
In questo modo sarà possibile stabilire anche la direzione di
provenienza dei principali radio-disturbi e delle varie interferenze,
oltre che la loro natura e la specifica occupazione in banda. |
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| Progetti & Approfondimenti |
 Esperimenti Radioastronomici: la costruzione del primo radiotelescopio [doc .PDF].
La costruzione di un radiotelescopio dilettantistico utilizzando moduli
TV commerciali è semplice ed economica. Questo strumento,
ampliabile all'aumentare delle disponibilità economiche, di
spazio e delle esigenze di osservazione, è utilizzabile per
verificare, registrare e studiare la radiazione incoerente emessa dalle
principali radiosorgenti accessibili alle nostre latitudini.
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Realizziamo il primo ricevitore
VHF-UHF utilizzando
moduli TV modificati
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Come
suggerito da diversi autori, per osservare il Sole ed il centro
galattico può essere sufficiente un televisore o meglio ancora
un ricevitore costruito utilizzando moduli TV funzionanti in gamma VHF
o UHF con la relativa antenna.
L'apparato dovrebbe essere concepito utilizzando solo alcuni moduli del
televisore: un moderno tuner TV VHF-UHF (del tipo sintonizzabile a
varicap oppure con PLL) con uscita che pilota una catena amplificatrice
di media frequenza video. E' opportuno disattivare il segnale del
controllo automatico di guadagno (A.C.G.) dal sintonizzatore e
dall'amplificatore di media frequenza. Nei moduli schermati presenti
nei moderni televisori è disponibile il segnale video rivelato
all'uscita della catena I.F. che può essere inviato ad un
amplificatore DC-integratore di post-rivelazione.
Il ricevitore deve essere completato con un buon alimentatore stabilizzato.
E' facile procurarsi questo materiale (ad un costo quasi nullo) presso
qualche riparatore radio-TV, oppure smantellando un televisore o un
videoregistratore con danni irreparabili in alte parti del circuito (ad
esempio nel tubo RCT, nella meccanica, od altro), compresi gli schemi
elettrici indispensabili per effettuare con tranquillità le
modifiche previste.
Un ricevitore TV presenta alcune caratteristiche interessanti che
consentono di sperimentare in maniera economica un primo approccio con
la radioastronomia: funzionamento in un esteso intervallo di frequenze,
larghezza di banda elevata (circa 5 MHz) e rivelazione quadratica di
ampiezza (segnale video).
Il
principale problema legato al suo utilizzo deriva dalla
difficoltà di trovare, all'interno dello spettro
radio-televisivo, qualche intervallo di frequenze di sufficiente
larghezza per garantire una ricezione immune dalle interferenze.
Ulteriori dettagli sul sistema sono reperibili nel documento "La costruzione del primo radiotelescopio". |
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Prototipo
di impianto radioastronomico costruito dall'autore per finalità
didattiche utilizzando moduli elettronici TV commerciali.
Questo sistema ricevente, utile per condurre i primi esperimenti
radioastronomici senza costi ed impegni eccessivi, è stato
costruito sulle "ceneri" di un apparecchio TV fuori uso recuperando lo
stadio sintonizzatore e parte della catena amplificatrice IF.
Come si vede dalla foto, le prime osservazioni-test sono state
effettuate intorno alla frequenza di 600 MHz utilizzando una comune
antenna commerciale TV UHF a larga banda. |
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(fare click sull'immagine per ingrandirla) |
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Schema
a blocchi di principio che evidenzia le modifiche che devono essere
eseguite su un televisore per realizzare un ricevitore utilizzabile per
i primi esperimenti radioastronomici dilettantistici.
Per ricevere
Cassiopeia A e Cygnus A sarà necessario aumentare il guadagno
del sistema di antenna effettuando un allineamento di antenne yagi per
TV. Aggiungendo un preamplificatore RF a basso rumore all'ingresso del
ricevitore non dovrebbe essere troppo difficile ricevere anche Taurus A
e Virgo A che sono un ordine di grandezza più deboli. |
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