L’immagine precedente mostra lo schema a blocchi di un radiotelescopio che utilizza il radiometro RAL10MW.

Il blocco a sinistra rappresenta una generica unità esterna LNB, completa di illuminatore, assemblata sul punto focale di un’antenna a riflettore parabolico comunemente usata per la ricezione TV-SAT. Il segnale a frequenza intermedia 950-2250 MHz proveniente dall’unità esterna è trasmesso al radiometro RAL10MW attraverso un cavo coassiale da 75 Ω, amplificato ed elaborato dal ricevitore, trasmesso al PC di stazione attraverso una porta seriale USB.

Per minimizzare gli effetti delle interferenze esterne, è vantaggioso limitare la banda passante del sistema intorno alla frequenza 1420 MHz, riservata alla ricerca radioastronomica.

Il programma per il PC di stazione, fornito con il radiometro, specifico per l’acquisizione automatica e per il controllo del radiometro RAL10MW è il RAL10MW_DataLogger, un programma basilare e semplice da utilizzare.

Il programma controlla tutti i parametri operativi dello strumento, consente di visualizzare l’andamento delle misure nel tempo e di archiviare i dati in un file formato testo, facilmente utilizzabile per successive elaborazioni. Le variazioni dei dati radiometrici acquisiti sono visualizzate sulla finestra grafica come tracce mobili di differenti colori: in un diagramma rettangolare, l’ascissa è la variabile temporale (espressa in tempo UTC) e l’ordinata l’intensità dei segnali espressa in unità relative di conteggio [count] se lo strumento non è stato calibrato, oppure in [K] (temperatura equivalente di antenna) se lo strumento è stato calibrato.

In questo esempio, il programma RAL10MW_DataLogger è impostato per il funzionamento del radiometro in modalità DICKE-SWITCH (radiometro a commutazione). Nella finestra grafica sono visualizzate le tracce (con differenti colori, se abilitate) che rappresentano i segnali radiometrici ANT (traccia TOTAL-POWER di colore blu quando l’ingresso del radiometro è collegato all’antenna), REF (traccia REFERENCE di colore nero quando l’ingresso del radiometro è collegato alla resistenza termicamente stabilizzata) e la risposta radiometrica RADIO=ANT-REF+BASELINE (traccia di colore rosso). Se lo strumento è impostato come radiometro a potenza totale (modalità TOTAL-POWER), le tracce grafiche dei segnali REF e RADIO convergeranno verso il segnale ANT come una traccia unica, mentre se lo strumento è impostato in modalità REFERENCE, le tracce dei segnali ANT e RADIO convergeranno verso il segnale REF.

Nell’immagine che segue si può notare il formato del file di testo sul quale sono salvati i risultati della sessione di misura: l’intestazione riporta i valori dei parametri strumentali con la data iniziale, seguita da 7 colonne di dati corrispondenti all’istante di acquisizione di ogni singolo campione (UTC), il valore radiometrico (RAD), il valore Total-Power (ANT), il valore di riferimento (REF), la misura della temperatura interna del radiometro (TEMP) espressa in [°C], la misura della temperatura interna del radiometro (TEMP) espressa in [°C], la misura della temperatura esterna (non è utilizzata in RAL10MW) e la misura della varianza radiometrica (VAR).

Caratteristiche tecniche del radiometro RAL10MW

  • Dimensioni: L = 200 mm, H = 100 mm, P = 155 mm.
  • Peso: 1,5 Kg circa.
  • Banda di frequenze all’ingresso: 1372-1440 MHz.
  • Input RF: Connettore tipo F, impedenza 75 Ω.
  • Circuito rivelatore quadratico di precisione per la misura della potenza del segnale RF.
  • Impostazione offset per la linea di base radiometrica.
  • Calibrazione e controllo automatico della linea di base radiometrica.
  • Guadagno in tensione di post-rivelazione programmabile.
  • Costante di integrazione programmabile.
  • Memorizzazione dei parametri operativi del ricevitore nella memoria interna.
  • Misura del segnale radiometrico e della temperatura interna: ADC 16 bit.
  • Modalità operative del radiometro (solo per LNB predisposti): TOTAL-POWER, REFERENCE, DICKE-SWITCH.
  • Selezione polarizzazione in ricezione per LNB esterni (solo modo TOTAL-POWER).
  • Selezione della banda di ricezione per LNB compatibili (tono 22 kHz).

Nella configurazione standard, il tono a 22 kHz per la commutazione della banda di ricezione e il segnale di selezione per la polarizzazione in ricezione o per la commutazione antenna/riferimento quando il radiometro opera nel modo DICKE-SWITCH (solo per LNB predisposti) sono inviati all’unità esterna attraverso il cavo coassiale. Su richiesta, è possibile avere il segnale di commutazione su un connettore indipendente (frequenza di commutazione compresa fra 27 Hz e 82 Hz).

  • Controllo del radiometro con microprocessore.
  • Controllo temperatura interna con regolatore PID ( programmabile da 40 a 55 °C).
  • Procedura di calibrazione della scala di misura in temperatura equivalente di antenna [K] previo inserimento dei parametri di calibrazione memorizzabili.
  • Porta USB di comunicazione seriale con protocollo proprietario (su richiesta è possibile sostituire alla porta USB standard una porta seriale RS485 o Ethernet).
  • Alimentazione da rete: 85-264 Vac, 47-63 Hz, 36 W.
  • Alimentazione a bassa tensione: 12 Vdc da sorgente esterna (batteria).

Radioastronomia amatoriale: costruire un radiotelescopio a microonde con RAL10MW