ЛЮБИТЕЛЬСКИЙ РАДИОТЕЛЕСКОП - РУКОВОДСТВО ПО СОЗДАНИЮ

[boangri]

Исправил ошибку в программе расчета интерферограмм. Картинку тоже обновил.
Забыл пояснить - на графике выводится величина P = (N1 - N0) / (N1 + N0) - где N1 - число измерений, где оба сигнала были одного знака, а N0 - число измерений, где сигналы были разнополярные.

О пакете МАТЛАБ можно почитать здесь: ru.wikipedia.org/wiki/MATLAB

Было бы интересно сравнить интерферограммы, полученные Александром с моими графиками...

P.S. Нашел еще ошибку, исправил. Добавил второй график - еще один экземпляр. Можно считать что теперь выводятся I и Q квадратуры. Более наглядно видно что случайно, а что -нет.

[shicl]

Адаптеры завтра с Украины отправят почтой - недели две ждать учитывая праздники

[Медведково]

Вопрос? Купил пару антенных усилителей SA 001 которые указаны на фото в начале темы. Как нибудь можно проверить работоспособность? если что мог обменять по гарантии.

[Alex Plaha]

Исправил ошибку в программе расчета интерферограмм. Картинку тоже обновил.
Забыл пояснить - на графике выводится величина P = (N1 - N0) / (N1 + N0) - где N1 - число измерений, где оба сигнала были одного знака, а N0 - число измерений, где сигналы были разнополярные.

О пакете МАТЛАБ можно почитать здесь: ru.wikipedia.org/wiki/MATLAB

Было бы интересно сравнить интерферограммы, полученные Александром с моими графиками...

P.S. Нашел еще ошибку, исправил. Добавил второй график - еще один экземпляр. Можно считать что теперь выводятся I и Q квадратуры. Более наглядно видно что случайно, а что -нет.

Как продвигаются Ваши дела, Boangri, по строительству РТИ ?

Что касается программки на Матлабе, то я не нашел в исходных данных информации которая идентифицировала бы конкретный  радиоисточник, для которого мы хотим получить теоретическую интерферограмму. Расчетную и реальную интерферограммы  можно сравнивать для конкретного источника, а не для абстрактного.  А  параметры, которые Вы можете задавать: - " диаметры антенн, длину волны, базу, частоту опроса, времена накоплений, яркость источника и т.п." они являются общими для любого радиоисточника.  Даже яркость радиоисточника в Янских не точный параметр, и в разных каталогах для одинаковых радиоисточников может отличаться.
Кроме того, разность сигналов I и Q на Вашем графике, должна составлять 90град., а  у Вас они в фазе.
А в целом Ваша программа на Матлабе очень интересна и в дальнейших экспериментах может нам пригодится.

Все эти сравнения теории и практики были проделаны мной еще при первых испытаниях РТИ-1. Для получения теоретической интерферограммы для конкретного радиоисточника достаточно расчитать проекцию базы на направление на радиоисточник для определенных моментов времени, в секторе ограниченной диаграммой антенны. Для получения исходных проекций исходными данными служат координаты радиоисточника и база между антеннами.
Погрешность между реальными и расчетными интерферограммами  для Лебедя А и Кассиопеи А была получена в районе 3%.

[Alex Plaha]

Вопрос? Купил пару антенных усилителей SA 001 которые указаны на фото в начале темы. Как нибудь можно проверить работоспособность? если что мог обменять по гарантии.

Если есть дома спутниковое ТВ, попробуй вставить этот усилитель в разрыв антенного кабеля от тарелки к ресиверу. Если усилитель нормальный, то изображение не должно быть хуже чем без него.

Можно попробовать удлинить кабель от тарелки так чтобы произошло заметное ослабление сигнала и как следствие ухудшение качества изображения. А что бы много кабеля не удлинять, можно вставить старый некачественный советский кабель, да еще скрутить его кольцами. Короче нужно ослабить сигнал пока не начнет ухудшаться изображение.
Если усилитель хороший , то он восстановит качество изображения.

[boangri]

Как продвигаются Ваши дела, Boangri, по строительству РТИ ?

Что касается программки на Матлабе, то я не нашел в исходных данных информации которая идентифицировала бы конкретный  радиоисточник, для которого мы хотим получить теоретическую интерферограмму. Расчетную и реальную интерферограммы  можно сравнивать для конкретного источника, а не для абстрактного.  А  параметры, которые Вы можете задавать: - " диаметры антенн, длину волны, базу, частоту опроса, времена накоплений, яркость источника и т.п." они являются общими для любого радиоисточника.  Даже яркость радиоисточника в Янских не точный параметр, и в разных каталогах для одинаковых радиоисточников может отличаться.
Кроме того, разность сигналов I и Q на Вашем графике, должна составлять 90град., а  у Вас они в фазе.
А в целом Ваша программа на Матлабе очень интересна и в дальнейших экспериментах может нам пригодится.

1. По строительству РТИ. Взвесив все за и против, я принял решение воздержаться от попыток воспроизведения вашей установки. Наверно я не такой "рукастый" как мой тезка shicl. Во всяком случае в Москве (я смотрел на царициынском радиорынке) мне не удалось найти ни тюнеров, ни больших тарелок. Старьевщиков почти не осталось. С другой стороны, на установке можно выполнить очень ограниченной набор наблюдений.
Другое дело участие в проекте РСДБ. Это очень интересно, но пока из моих теоретических прикидок следует что проект не реализуем (во всяком случае в том виде как задумывается). Аргументацию я уже приводил, внятного опровержения не получил. И нет никаких расчетов, подкрепляющих реализуемость проекта.

2. Смею утверждать, что интерферограмма зависит только от спектральной плотности источника на частоте наблюдения (разумеется в предположении что источник проходит через центр диаграммы направленности, и находится вблизи небесного экватора. Впрочем склонение источника легко учесть). Пожалуй мою программу следует дополнить возможностью задавать разные диаметры антенн и склонение источника.

3. Не согласен что графики I и Q должны быть сдвинуты на 90 т.е. на четверть лепестка интерферограммы. Сдвиг на 90 гр. в сигнале не имеет никакого отношения к фазе интерферограммы. Последняя определяется углом поворота Земли и одинакова для I & Q.

4. Сравнение эксп. кривой с теоретической позволит, как минимум, определить 2 параметра:
- коэффициент шума установки (эффективную шумовую температуру приемника)
- КПД антенны и диполя (какой % падающей энергии преобразуется в электрическую)
вероятно лучше всего использовать Солнце - его спектральная плотность считается на любой частоте.

[shicl]

Ребята, причем здесь рукастый или нет? Главное - ввязаться! Вот я работаю на предприятии - все НИОКР = надо ввязаться и все получится! Борис, давай каждый шаг отследим вместе -тысяча вопросов - тысяча ответов.

[boangri]

Что касается программки на Матлабе, то я не нашел в исходных данных информации которая идентифицировала бы конкретный  радиоисточник, для которого мы хотим получить теоретическую интерферограмму. Расчетную и реальную интерферограммы  можно сравнивать для конкретного источника, а не для абстрактного.  А  параметры, которые Вы можете задавать: - " диаметры антенн, длину волны, базу, частоту опроса, времена накоплений, яркость источника и т.п." они являются общими для любого радиоисточника.
...
Погрешность между реальными и расчетными интерферограммами  для Лебедя А и Кассиопеи А была получена в районе 3%.

Александр, давайте сравним ваши интерферограммы с моими расчетами. Если вы считаете, что я не учел какие-либо параметры, п-ста назовите их, а также сообщите значения для параметров, что фигурируют в расчетах. Почему бы вам не опубликовать свои результаты, с полным описанием условий, при которых они были получены? Заодно разберемся и с коэффициентом шума, и со сдвигом на 90гр.

С какими расчетами у вас получилось совпадение 3%? Пока я не видел ни одной формулы, ни одного расчета...

P.S. Сейчас посмотрел картинки из вашей статьи http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?page=100.
К сожалению они не годятся для серьезного анализа (хотя бы потому что не указан масштаб по вертикали). Но там отчетливо просматривается фазовый сдвиг на 90гр между красной и зеленой кривыми (в одном случае красная опережает, в другом отстает от зеленой). Сначала я  не мог понять причины столь удивительной картины, но потом понял. Например, можно предположить, что красная кривая - это корреляция I1 и I2, а зеленая - корреляция I1 и Q2. (либо наоборот) В этом случае действительно получается сдвиг.
У меня же преполагается что красная линия - это корреляция I1 & I2, а синяя - Q1 & Q2. Так что никакой ошибки нет.

Для серьезного сопоставления хотелось бы иметь экспериментальные данные в табличной форме (например в экселе или просто в тексте)

[Alex Plaha]

Смею утверждать, что интерферограмма зависит только от спектральной плотности источника на частоте наблюдения (разумеется в предположении что источник проходит через центр диаграммы направленности, и находится вблизи небесного экватора. Впрочем склонение источника легко учесть). Пожалуй мою программу следует дополнить возможностью задавать разные диаметры антенн и склонение источника.

Как оказалось частота  интерферограммы зависит не только от спектральной плотности источника на частоте наблюдения, но и от склонения радиоисточника.
Это правильно, чтобы не было никаких предположений  программу следует дополнить возможностью задавать склонение источника. После этого можно будет сравнивать теоретический график с практическим.

[Alex Plaha]

3. Не согласен что графики I и Q должны быть сдвинуты на 90 т.е. на четверть лепестка интерферограммы. Сдвиг на 90 гр. в сигнале не имеет никакого отношения к фазе интерферограммы. Последняя определяется углом поворота Земли и одинакова для I & Q.

Коррелятор РТИ-1 является комплексным. Т.е. на выходе коррелятора, после усреднения  получаются действительная (cos) и мнимая (sin) кривые.
А 90 град между cos и sin должны быть всегда.
Как и в случае с ФНЧ, можно обратиться за разъяснениями к нашей "библии", п.6.1.7 - "Простые и комплексные корреляторы"

[Alex Plaha]

Александр, давайте сравним ваши интерферограммы с моими расчетами. Если вы считаете, что я не учел какие-либо параметры, п-ста назовите их, а также сообщите значения для параметров, что фигурируют в расчетах. Почему бы вам не опубликовать свои результаты, с полным описанием условий, при которых они были получены? Заодно разберемся и с коэффициентом шума, и со сдвигом на 90гр.

Уважаемый Борис (boangri), я же писал что у вас не учтено склонение радиоисточника. Учтите пожалуйста его в Вашей программе, и я с удовольствием конвертирую ее в Си, и добавлю этот модуль с Вашего разрешения в свою программу для РТИ-1. Тогда и сравнение будет наглядней.

Эта же тема  больше  предназначена  для  обсуждений  строительства  РТИ-1,  ну еще для небольших  и интересных теоретических споров типа наших с Вами. Тем более я думаю, такие обсуждения интересны всем участникам данного проекта.  А вои расчеты я опубликую, в другой теме или в отдельной статье вместе с результатами испытаний по РСДБ.

[Alex Plaha]

С какими расчетами у вас получилось совпадение 3%? Пока я не видел ни одной формулы, ни одного расчета...

P.S. Сейчас посмотрел картинки из вашей статьи http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?page=100.
К сожалению они не годятся для серьезного анализа (хотя бы потому что не указан масштаб по вертикали). Но там отчетливо просматривается фазовый сдвиг на 90гр между красной и зеленой кривыми (в одном случае красная опережает, в другом отстает от зеленой). Сначала я  не мог понять причины столь удивительной картины, но потом понял. Например, можно предположить, что красная кривая - это корреляция I1 и I2, а зеленая - корреляция I1 и Q2. (либо наоборот) В этом случае действительно получается сдвиг.
У меня же преполагается что красная линия - это корреляция I1 & I2, а синяя - Q1 & Q2. Так что никакой ошибки нет.

Для серьезного сопоставления хотелось бы иметь экспериментальные данные в табличной форме (например в экселе или просто в тексте)

Изначально я не ставил перед собой задачу по теоретическому исследованию приемной системы, т.е. по определению параметров типа - коэффициент шума установки (эффективную шумовую температуру приемника), - КПД антенны и диполя (какой % падающей энергии преобразуется в электрическую).
То, что система будет работать баз этих расчетов, было и так понятно после изучения характеристик конкретных тюнеров и сопоставления их с данными из нашей "библии".
Отградуировать вертикальную ось в количественных значениях Дб, Ян или других приблизительно, смысла я не видел, а для точной градуировки нужен эталонный калибровочный источник и специальная методика.  А вот относительные амплитуды разных радиоисточников на графике, соотносятся примерно как их потоки, это видно даже по графикам из статьи http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?page=100.
Для меня  было главным  именно  сравнить  теоретический график с практическим,  в смысле количества  периодов  интерференции за время прохождения радиоисточника через главный лепесток антенны.  Исходными данными для теоретического расчета периода интерференции было всего четыре параметра, склонение источника, частота приема, угловой размер главного лепестка антенны  и база между антеннами. Так вот, для конкретного радиоисточника расчетное количество периодов интерференции отличалось от реального всего на 3%. Это давало возможность предположить, что я наблюдаю именно этот радиоисточник ,  а ни какой-либо другой. 

Сейчас мой РТИ-1 разделен как Вы говорили на сеамских близнецов. Я провожу эксперименты по РСДБ с базой 1000м. Поэтому отснять  какие-либо   интерферогрммы и предоставить Вам экспериментальные данные в табличной форме (например в экселе или просто в тексте) пока нет физической возможности.

[boangri]

Александр, когда я предлагал сравнить мою теорию с вашим экспериментом, я конечно не имел в виду число лепестков.
Это тривиально считается по формуле 2*(база РТИ)/(диаметр антенн)*cos(склонение источника). Меня интересовали количественные данные по корреляциям P = (N1 - N0) /(N1 + N0) где N1 - число совпадений знаков сигналов в приемниках, N0 - число антисовпадений.

Я предлагаю оперировать не неясными фразами типа "действительная" и "мнимая" часть, а четко указать, что изображает красная и зеленая линия. У нас есть 2 пары сигналов от двух приемников (I1, Q1) и (I2, Q2). Корреляции каких пар сигналов изображены на графиках?

Неужели у вас не сохранились количественные данные по измерению корреляций?
В качестве калиброванного сигнала можно использовать Солнце. Насколько я представляю, его радиоизлучение - тепловое  и считается по формуле Планка (или Рэлея-Джинса, в радиодиапазоне) так что его можно считать известным. Неужели вам не интересно измерить
коэффициент шума ваших приемников?

Что касается реализуемости РСДБ. Проблема в том, что чем больше база, тем чаще идут лепестки и соответственно пропорционально уменьшается время на накопление одной точки и отношение сигнал/шум.  Уже с базой в 1км сигнал РТИ утонет в шумах. А для РСДБ нужны базы в сотни если не тысячи километров. В действующих РСДБ эта проблема решается за счет использования зеркал диаметром в десятки метров.
Это эквивалентно использованию любительской сети, состоящей из тысяч антенн типа наших.  Вы рассчитываете найти такое количество своих последователей? Как вы собираетесь решить эту проблему? У вас есть хотя бы какие-то расчеты? Нельзя же все время полагаться на "священное писание".

А вы не пробовали перед разнесением антенн на 1 км сначала повторить те же самые эксперименты что и в РТИ-1, с базой 10-20м, но двумя автономными половинками? Думаю следовало бы начать с какой нибудь более простой задачи, нежели РСДБ. Например разрешить Лебедь-А или хотя бы измерить угловые размеры Солнца или Тельца-А. Хватило бы базы в сотни метров.

[Alex Plaha]

Борис, без Вашей, как Вы пишите "тривиальной формулы",  Ваша программка теряет практический смысл из-за невозможности провести сравнения для конкретного радиоисточника.  А измерением шумовой температуры приемных систем, как отдельным видом исследования  можно заниматся и без радиоастрономии. Ведь смысл сравнения реального и торетического графиков, как Вы хотели, не только в измерении шума.
Сама же формула  2*(база РТИ)/(диаметр антенн)*cos(склонение источника) неверная. Я думаю, что по ней невозможно будет определить  не период  не амплитуду лепестков.  Период лепестков является функцией изменения проекции базы по времени на направление радиоисточника,  выраженной в длинах волн для частоты наблюдения. Умножив эту проекцию на 2пи мы получим угол, сосинус которого и будет определять период лепестков. Только отношение базы к диаметру антенн и cos(склонение источника) здесь не поможет.

Красная кривая - это корреляция I1 и I2.
Зеленая кривая - это корреляция Q1 и Q2.

У меня сохранились выходные файлы с координатами 600 точек для построения графиков корреляции.
А RAW данные у меня только для  РСДБ , но они занимают по 20ГГб от каждого из приемников.

[Alex Plaha]

Что касается реализуемости РСДБ. Проблема в том, что чем больше база, тем чаще идут лепестки и соответственно пропорционально уменьшается время на накопление одной точки и отношение сигнал/шум.  Уже с базой в 1км сигнал РТИ утонет в шумах. А для РСДБ нужны базы в сотни если не тысячи километров. В действующих РСДБ эта проблема решается за счет использования зеркал диаметром в десятки метров.
Это эквивалентно использованию любительской сети, состоящей из тысяч антенн типа наших.  Вы рассчитываете найти такое количество своих последователей? Как вы собираетесь решить эту проблему? У вас есть хотя бы какие-то расчеты? Нельзя же все время полагаться на "священное писание".

По вопросу: " Проблема в том, что чем больше база, тем чаще идут лепестки и соответственно пропорционально уменьшается время на накопление одной точки и отношение сигнал/шум.  Уже с базой в 1км сигнал РТИ утонет в шумах.", опять обратимся к "священному писанию". Цитата из п9.3. "Основные характеристики системы РСДБ ": - ...В РСДБ естественная частота интерференции достаточно велика, и сигнал может  быть потерян после усреднения  корреляционных данных, поэтому интерференционные лепестки на выходе коррелятора останавливают вращением фазы …".

Т.е. при больших базах будем вводить цифровую компесирующую задержку, и уменьшать скорость лепестков. Это особенно хорошо применимо для комплексных корреляторов, как у нас, т.к. информация об амплитуде и фазе не будет потеряна.
А размер антенны для нас определяет только доступность слабых радиоисточников.

Извините конечно, что я опять полагаюсь на "священное писание", но РТИ-1 сделан и работает именно благодаря ему.
Вы спрашиваете: "У вас есть хотя бы какие-то расчеты?". А зачем,  когда умные люди за нас с Вами уже все расчитали, да еще и опубликовали бесплатно.
Берите читайте и делайте, все до нас расчитано.

[boangri]

Красная кривая - это корреляция I1 и I2.
Зеленая кривая - это корреляция Q1 и Q2.

В этом случае кривые будут совпадать, как у меня. А вот график корреляции I1&Q2 (или Q1&I2) как раз будет сдвинут на четверть периода. Проверьте.

У меня сохранились выходные файлы с координатами 600 точек для построения графиков корреляции.

Вы не могли бы переслать мне эти 600 точек? Мне понадобятся еще параметры - диаметры антенн, частота, база,
склонение источника. Кроме того, я предполагаю что источник проходил через центр диаграммы направленности,
а сама диаграмма смотрела в меридиан.
А самое главное - для каждой точки нужно число накопления, момент времени, и полученная величина P.
Я предполагаю на одном графике в матлабе вывести экспериментальные и теоретические кривые. Если известен поток от источника, то смогу вероятно определить шумовую температуру приемника. Оптимально было бы посмотреть интерферограмму Солнца.

[boangri]

- ...В РСДБ естественная частота интерференции достаточно велика, и сигнал может  быть потерян после усреднения  корреляционных данных, поэтому интерференционные лепестки на выходе коррелятора останавливают вращением фазы …".

Идея понятна, но при условии что мы измеряем квадратуры сигналов нормальным многоразрядным АЦП. А если мы фиксируем только знак сигнала, о каком цифровом вращении фазы может идти речь? Можно ли более ясно описать предполагаемый алгоритм обработки?

Кстати удалось ли свести 20Гб сырых данных в осмысленную интерферограмму? На какой базе снимались данные?
Нельзя ли детально описать эксперименты по РСДБ?

[Alex Plaha]

Покопавшись в архивах, я нашел старые данные по наблюдениям Лебедя и Кассиопеи. По каждому наблюдению я создал отдельную папку.  Борис, в  папке,  вся информация  которую Вы хотели видеть. Папка содержит, один файл ( с метками времени и точками корреляции )  для построения графика который в jpg файле, третий файл текстовый, с остальной информацией.

Посмотрев более детально исходник , я увидел, что одна из квадратур в корреляторе не используется. Т.е. на выходе коррелятора мы получаем
Красная кривая - это корреляция I1 и I2.
Зеленая кривая - это корреляция I1 и Q2.

[Alex Plaha]

Идея понятна, но при условии что мы измеряем квадратуры сигналов нормальным многоразрядным АЦП. А если мы фиксируем только знак сигнала, о каком цифровом вращении фазы может идти речь? Можно ли более ясно описать предполагаемый алгоритм обработки?

В профессиональных РСДБ  применяют одно, двух и трех битовые корреляторы. Например коррелятор Парсек http://www.ipa.nw.ru/PAGE/strtz.htm
предназначен для  РСДБ и может параллельно обрабатывать 15 баз. Он  имеет 16  2-х битовых корреляторов.  А зачем большим числом разрядов цифровать шум?  Ведь мы имеем дело с сигналами намного ниже этого шума.
У нас два выхода по одному биту с каждого тюнера, это уже 16 возможных фаз. Манипулируя этими фазами можно создавать разные задержки.

[boangri]

Покопавшись в архивах, я нашел старые данные по наблюдениям Лебедя и Кассиопеи. По каждому наблюдению я создал отдельную папку.  Борис, в  папке,  вся информация  которую Вы хотели видеть. Папка содержит, один файл ( с метками времени и точками корреляции )  для построения графика который в jpg файле, третий файл текстовый, с остальной информацией.

Александр, спасибо за публикацию данных. Я начал их анализ, но столкнулся с некоторыми непонятками.
Что касается лебедя и майской кассиопеи, там сопроводительные данные о базе РТИ находятся в явном противоречии с данными.
Например, согласно данным о базе, период интерферограммы лебедя должен быть 4мин20сек, но на графике период около 20минут, причем он сильно меняется со временем. Поэтому я остановился на анализе данных июльской кассиопеи. Но и там я столкнулся с тем, что период интерферограммы меняется со временем (правда не так заметно). Такой эффект можно объяснить, предположив, что вы либо изменяли базу, либо (более вероятно) вели наблюдения не в меридиональной плоскости (антенны были направлены не перпендикулярно линии, соединяющей тарелки).  Кроме того, из анализа данных следует что база составляет 8.6м, в то время как в сопроводительной записке указано 12м. Вероятно антенны смотрели под углом arccos(8.6/12) к меридиану. Это обстоятельство сильно затрудняет количественный анализ данных. (Мне необходимо измерить среднеквадратичный шум, а это можно сделать лишь добившись точного фита экспериментальной и теоретической кривых) Поэтому на опубликованных данных максимум что можно сделать - это получить грубую оценку.
Я продолжу свои усилия, но для более точного анализа было бы желательно иметь данные от источника с точно известным потоком (например от солнца) и при условии прохода точно через центр диаграммы направленности, направленной в меридиан, и с базой в направлении восток-запад.
 
Еще один эффект, для которго я не могу найти объяснения, это то, что на зеленых кривых помехи заметно сильнее и явно импульсные, в то время как на красных кривых помех меньше и они имеют характер белого шума.

P.S. Хотелось бы уточнить что выводится в столбики real & image. Я предполагал что это корреляции P = ((N11+N00) - (N10+N01))/N
но числа там какие то слишком большие, примерно на 2 порядка больше чем расчетные.