Radioteleskooppi. Alt atsimutaalinen pystytys. Apupeilin kiinnitys. Peilin tukirakenne. Apupeilin kannattajat. Elevaatio enkooderi.

Samankaltaiset tiedostot
Radioamatöörikurssi 2018

Radioastronomian käsitteitä

Radioamatöörikurssi 2013

Radioamatöörikurssi 2015

Mittaukset ja kalibrointi

Tähtitieteelliset havainnot -sähkömagneettisen säteilyn vastaanottoa ja analysointia. Fotonin energia (E=hc/λ) vaikuttaa detektiotapaan

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely)

5. Kaukoputket ja observatoriot

Radioamatöörikurssi 2014

Wien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33:

Radioamatöörikurssi 2016

5. Kaukoputket ja observatoriot. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luento Thomas Hackman

Radiokurssi. Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut

TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN & SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO

6. Kaukoputket ja observatoriot

XFYS4336 Havaitseva tähtitiede II

nykyään käytetään esim. kaapelitelevisioverkoissa radio- ja TVohjelmien

Radioamatöörikurssi 2017

Kohina. Havaittujen fotonien statistinen virhe on kääntäen verrannollinen havaittujen fotonien lukumäärän N neliö juureen ( T 1/ N)

Lähettimet ja vastaanottimet

Radioastronomia harjoitustyö; vedyn 21cm spektriviiva

XFYS4336 Havaitseva tähtitiede II

SMG-4450 Aurinkosähkö

1 db Compression point

Refraktorit Ensimmäisenä käytetty teleskooppi-tyyppi

1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta.

Radioamatöörikurssi 2016

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

ULA - vastaanotin. + sähkökomponenttien juottaminen. Tiia Hintsa, Viitaniemen koulu. Ula-vastaanotin; Kouluelektroniikka Ky, Rauma.

CCD-kamerat ja kuvankäsittely

m h = Q l h 8380 J = J kg 1 0, kg Muodostuneen höyryn osuus alkuperäisestä vesimäärästä on m h m 0,200 kg = 0,

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

Ch4 NMR Spectrometer

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

Lähettimet ja vastaanottimet. OH3TR:n radioamatöörikurssi

Mustan kappaleen säteily

LOPPURAPORTTI Lämpötilahälytin Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

Valosähköinen ilmiö. Kirkas valkoinen valo. Himmeä valkoinen valo. Kirkas uv-valo. Himmeä uv-valo

Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN ELI SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO

Spektri- ja signaalianalysaattorit

Radioamatöörikurssi 2018

1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet.

1 Kohina. 2 Kohinalähteet. 2.1 Raekohina. 2.2 Terminen kohina

Sähkömagneettinen säteily ja sen vuorovaikutusmekanismit

Tietoliikennesignaalit & spektri

Kuva 6.6 esittää moniliitosaurinkokennojen toimintaperiaatteen. Päällimmäisen

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia

Ohjelmistoradio. Mikä se on:

4. Kaukoputket, observatoriot ja ilmaisimet

Radioamatöörikurssi 2012

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

ELEKTRONISET TOIMINNOT

Teoreettisen fysiikan esittely

Fysiikka 8. Aine ja säteily

Havaitsevan tähtitieteen pk 1 Luento 6: Ilmaisimet ja uudet havaintotekniikat. Jyri Näränen

Muita tyyppejä. Bender Rengas Fokusoitu Pino (Stack) Mittaustekniikka

Häiriöt kaukokentässä

1 WKB-approksimaatio. Yleisiä ohjeita. S Harjoitus

1240eV nm. 410nm. Kun kappaleet saatetaan kontaktiin jännite-ero on yhtä suuri kuin työfunktioiden erotus ΔV =

Kapeakaistainen signaali

Yleistä kurssiasiaa. myös ensi tiistaina vaikka silloin ei ole luentoa. (opiskelijanumerolla identifioituna) ! Ekskursio 11.4.

Havaitsevan tähtitieteen pk 1 Luento 11: (kalvot: Jyri Näränen ja Mikael Granvik)

FYSA242 Statistinen fysiikka, Harjoitustentti

2. Fotonit, elektronit ja atomit

Planck satelliitti. Mika Juvela, Helsingin yliopiston Observatorio

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

FYSA240/4 (FYS242/4) TERMINEN ELEKTRONIEMISSIO

Tähtitieteen Peruskurssi, Salon Kansalaisopisto, syksy 2010: HAVAINTOLAITTEET

7.4 Fotometria CCD kameralla

Johdatus radiotekniikkaan. Ville Viikari ELEC-C5070 Elektroniikkapaja

HARJOITUSTYÖ: Mikropunnitus kvartsikideanturilla

9. Polarimetria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Kevät 2014 Veli-Matti Pelkonen (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

a) I f I d Eri kohinavirtakomponentit vahvistimen otossa (esim.

XFYS4336 Havaitseva tähtitiede II

Fysikaaliset ominaisuudet

10. Polarimetria. 1. Polarisaatio tähtitieteessä. 2. Stokesin parametrit. 3. Polarisaattorit. 4. CCD polarimetria

Kaukoputket ja observatoriot

Luku Ohmin laki

Luento 8. Lämpökapasiteettimallit Dulong-Petit -laki Einsteinin hilalämpömalli Debyen ääniaaltomalli. Sähkönjohtavuus Druden malli

3. Optiikka. 1. Geometrinen optiikka. 2. Aalto-optiikka. 3. Stokesin parametrit. 4. Perussuureita. 5. Kuvausvirheet. 6. Optiikan suunnittelu

9. Polarimetria. 1. Stokesin parametrit 2. Polarisaatio tähtitieteessä. 3. Polarisaattorit 4. CCD polarimetria

Sähkömagneettinen induktio

3.1 Varhaiset atomimallit (1/3)

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 6. Tehtävä 1.

Havaitsevan tähtitieteen pk 1 Luento 5: Ilmaisimet ja uudet havaintotekniikat. Jyri Näränen

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

Luento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Infrapunaspektroskopia

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Radioamatöörikurssi 2016

Transkriptio:

Radioteleskooppi Apupeilin kiinnitys Peilin tukirakenne Apupeilin kannattajat Elevaatio enkooderi Jalusta Kiskot Perusta Atsimuuttienkooderi Alt atsimutaalinen pystytys

Antennin pystytys + Keila ei kierry + Halvempi + Seuraa helpommin + Vääntyilee vähemmän Kalliimpi Keila kiertyy Vääntyy painovoiman vaikutuksesta Akselit eivät leikkaa

Peilityypit Prime focus (Effelsberg) Offset Cassegrain (VLA) Beam Waveguide (NRO) Cassegrain focus (SEST) Naysmith (APEX) Dual Offset (ATA)

Peilityypit Prime focus Cassegrain focus Offset Cassegrain Beam Waveguide Nasmyth Dual Offset

Radiovastaanottimet Radioteleskooppi kokoaa saapuvan säteilyn ja kohdistaa sen yhteen tai useampaan vastaanottimeen Vastaanotin muuntaa säteilykentän jännitesignaaliksi Vastaanottimet sijaitsevat joko primääri, cassegrain tai Nasmyth fokuksessa NRAO

Vastaanotintyypit Koherentit vastaanottimet: saapuvan säteilyn intensiteetti (amplitudi) ja vaihe säilyvät, esim. radioastronomiassa tavallisimmin käytetty sekoittava (heterodyne) vastaanotin Ei koherentit vastaanottimet: vain säteilyn intensiteetti havaitaan, esim. bolometri heterodyne vastaanotin (lohkokaavio) bolometrin periaate

Syöttötorvi Heterodyne vastaanottimissa ja vanhanaikaisissa bolometreissa on kvasioptinen komponetti, syöttötorvi, joka sovittaa vapaassa tilassa etenevän sähkömagneettisen kentän aaltoputkeen. Syöttötorvi näkee eli valaisee teleskoopin pääpeilin joko suoraan (primäärifokus) tai apu peilin kautta. Keilan muoto riippuu tästä valaisusta.

Heterodyne vastaanotin linssi ikkuna sekoittaja 1. IF vahvistin 2. IF vahvistin IF signaali kryostaatti paikallisoskillaattori vaihelukituspiiri

Heterodyne vastaanotin Kuten tavallisessa radiossa, signaali sekoitetaan alas ns. välitaajuudelle (IF frequency), jolloin sitä on helpompi vahvistaa ja käsitellä. Sekoitus ja detektio tapahtuu epälineaarisessa liitoksessa (Schottky tai SiS). Havaittava signaali valitaan paikallisoskillaattorilla (LO), välitaajuuskaista (ja kaikki elektroniikka sekoittajan jälkeen) pysyy vakiona. Terminen kohinan minimoimiseksi mm ja alimm vastaanottimet jäähdytetään: nestemäinen N2 (80K), 4He (4K), 3He (0.3K)

Vastaanottimista Sekoitin eli mikseri on epälineaarinen liitos jonka sisään tulo (input) on havaitun ja paikallisoskillaattorin signaaleiden summa ja ulostulo (output) näiden summa ja erotus. Tyypillinen Schotky liitoksen virta jännite käyrä

Sekoittaja Sisään tulee antennin ja paikallisoskillaattorin signaalien summa vs(t)=asin(2πfs t + φ) vlo(t)=bsin(2πflo t + φ) Sekoittajan ulostulo vif(t)= [vs(t)+vlo(t)]2 Tuloksena on eritaajuisia signaaleja: fs flo, fs+flo, 2fLO, 2fS Erotus ja summasignaalit ovat vahvimmat, edellinen voidaan valita kaistanpäästösuodattimella Toisaalta erotussignaali voidaan muodostaa kahdella tavalla: fs flo tai flo fs IF signaaliin pääsee kaksi sivukaistaa (USB,LSB)

Sekoittaja Frequency Frequency

DSB/SSB DSB: Molemmat sivukaistat (signaali ja ns. peilikaista) havaitaan: kaksikaistavastaanotin (double sideband receiver) SSB: Peilikaista suodatetaan pois: yksikaistavastaanotin (single sideband receiver) Havaintojen kannalta on periaatteessa yhdentekevää, onko signaalikaista LO taajuuden ylä vai alapuolella. Joskus DSB ominaisuus on toivottavaa. Kontinuumihavainnoissa signaali on molemmissa sivukaistoissa. Kummassakin sivukaistassa saattaa myös olla tutkittava spektriviiva.

SIS vastaanotin SiS sekoitin (Superconductor Insulation Superconductor) koostuu kahdesta suprajohtavasta metalli pinnasta joiden välissä on eriste (esim, niobium alumiinioksidi niobium). Eristekerros on niin ohut että varatut hiukkaset voivat tunneloitua sen läpi. Sekoittimen pintojen ala on vain muutama neliömikrometri. Jotta suprajohtava metalli olisi suprajohtavassa tilassa sen lämpötila saa olla korkeintaan 4K. Näin matalia lämpötiloja saadaan aikaan käyttämällä esim. nestemäistä heliumia jonka kiehumispiste on 4K yhden ilmakehän paineessa.

SIS vastaanotin SiS sekoittimen toiminta (yksinkertaistettu versio): Kun suprajohtimien välillä ei ole jännitettä, elektronit eivät voi tunneloitua eristeen läpi. Kun johtimien välillä on (bias) jännite tunneloituminen on mahdollista, jos elektronit saavat. lisäenergiaa absorboidessaan säteilyä.

Vastaanottimista Hyvä vastaanottin on stabiili ja sen tuottama kohina on alhainen. Vastaanottimen kohinan eli kohinalämpötilan teoreettinen alaraja on havaintotaajuudella vastaanotetun yhden fotonin energia. Käytännössa tätä alarajaa ei saavuteta johtuen sekoittajasta riippumattomasta lämpö ja sähköisesta kohinasta. mm vastaanottimien lämpötilat ovat laskeneet merkittävästi kuluneiden n. 35 v aikana. 70 luvun alussa jäähdyttämättömien vastaanottimien lämpötilat olivat luokkaa 2000K 4000K. Tällä hetkellä SiS SSB lämpötilat ovat alle 100K. Tämän seurauksena ilmakehä on havaintoja dominoiva kohinalähde, ei vastaanotin.

Bolometrit Radioaallonpituusaluetta pidetään yleensä termisesti dominoituna alueena (terminen energia kt on suurempi kuin fotonin energia). Radioaaltoja havaitaan kahdella eri tekniikalla: Suoralla (ei koherentilla) ja radio (koherentilla, heterodyyni) tekniikalla.

Bolometrit Saapuva fotoni nostaa absorboivan materiaalin lämpötilaa, ja sähkövastusta. Jos elementin läpi johdetaan vakiovirta (vakiojännite, bias voltage), lämpötilan muutos havaitaan jännitteen (virran) muutoksena (U=RI,...). Sopivalla jännitteellä muutos on suoraan verrannollinen saapuvaan säteilytehoon.

Bolometrit Hyvän tähtitieteessä käytettävän bolometrin ominaisuudet: Sen lämpötilan nousu osuvaa tehoa kohti on mahdollisimman suuri Mahdollisimman suuri terminen johtavuus jotta tausta kohde mittaus voidaan tehdä nopeammin kuin sään tai elektroniikan vaihtelusta johtuva muutos Vastaanottimen kohinan on lähellä teoreettista vähimmäisarvoa

Bolometrit Klassinen bolometri on yksin kertaisempi rakenteeltaan kuin heterodyynivastaanotin. Lämpökohinan minimoimiseksi bolometrit jäähdytetään 0.3K käyttäen 3He kaasua. Bolometriin kuuluu syöttötorvi, absorboiva elementti ja lukuelektroniikka.

Bolometrit Esimerkki 'klassisesta bolometrista': Simba (SEST Imaging Bolometer Array)

Bolometrit LABOCA (Large Bolometer Array Camera, APEX): ~300 elementtiä, =0.87mm

Bolometrikennostot Bolometrikennostot (filled bolometer array) koostuvat mikroskooppisista, kalvomaisista superjohtavista detektoripiireistä ja kylmistä (0.3 K) lukupiireistä, jotka on kytketty elektroniikkaan. Detektorielementit (esim. TES, Transition Edge Sensor) eivät tarvitse syöttötorvea, ja niitä voi panna n x m kappaletta kalvoa kohti. Kalvon vastus riippuu sopivalla bias jännitteellä jyrkästi lämpötilasta. infrapuna alueen mikrobolometrielementti

PACS/Herschel 60 210μm 2 kennostoa: 32 16 & 64 32 N. Billot