Die 21cm Linie des neutralen Wasserstoffs empfangen und aufzeichnen:

In dem Beitrag über meine Beobachtungen der 11GHz-Strahlung der Sonne hatte ich den RAL10 Empfänger vorgestellt und dieser Beschreibung angefügt:

"Anmerkung dazu: Der RAL 10AP ist für eine Eingangsfrequenz von 1.415 +/- 25Mhz ausgelegt. Die kriegt er entweder als 1. Zwischenfrequenz runtergemixt vom
NLB -
oder er empfängt- zusätzliche Vorverstärkung vorausgesetzt - direkt. Und dann arbeitet er als Empfänger auf 1.420 MHz - das ist die berühmte 21cm-Wasserstoff-Linie.
Dazu braucht es allerdings andere Antennen als einen 80cm-Offsetspiegel. In diesem Fall sind ein Wendelantennen-Array oder eine 3m-Schüssel angezeigt - und das ist dann
gleich eine ganz andere Liga. Jedenfalls: Das Gerätchen hat das Potential zu "Höherem"...

Diese Befähigung zu "Höherem" hat mir keine Ruhe gelassen und so habe ich es unternommen, mich mit vorhandenem Material dem "Niederen" zuzuwenden, nämlich der
niedrigeren Frequenz von 1.420Mhz, der berühmten "Wasserstoff-Linie". Über deren Ursachen und Verbreitung ich mich hier nicht weiter auslassen will und werde, zumal ich
unterstelle, daß der geneigte Leser, den es bis hierher verschlagen hat, darüber in Grundzügen Bescheid weiß...





Zunächst einige
ergänzende Anmerkungen zum RAL10 vorab: Der Empfänger ist etwas kapriziös. Er hat die ausgeprägte Neigung, nicht-linear zu arbeiten. Da ein Bild mehr als viele Worte sagt, hier die typische Aufzeichnung eines Signalpegels über einige Stunden Dauer: Während der ersten Stunde arbeitet der RAL10 mit stetigem, allerdings nicht linearem Nachlassen der Aufzeichnungsrate.

Diese beispielhafte Aufzeichnung habe ich in den Anfängen gewonnen; da arbeitete ich mit einer hohen Verstärkung -Stufe 9 von 10- und das Empfängerkistchen hatte noch keine "thermische Isolierung". Denn empfindlich gegen Temperaturschwankungen ist die kleine Italienerin auch…



Letzterem bin ich durch eine dicke Verpackung in Styropor, ersterem durch eine Reduzierung der Verstärkung auf maximal 6/10 begegnet.








Was damit dann herauskommt, zeigt der plot vom 2. November des Jahres.

Mit etwas rechnerischem Aufwand kann man eine derartige Kurve korrigieren und einigermaßen brauchbare Ergebnisse extrahieren, wenn man ab 9:oo einen stetig linear absteigenden Verlauf unterstellt. Sicher gibt es noch entschieden bessere Methoden der Regressionsrechnung; diese erschließen sich mir aber leider nicht…












Dann läßt sich aus dem oben vorgestellten Original sogar der zarte von der Radioquelle "Virgo A" (Messier 87) verursachte Pegelanstieg herausarbeiten. Das sieht dann im Ergebnis so aus:


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Nun zu den verwendeten Instrumenten:

Da ist zunächst die Antenne. Vorab: die eingangs vermutete 3m-"Schüssel" oder ein Array von gestockten Wendelantennen braucht es nicht. Man kann auch mit kleinem Gerät Freude haben…
Für die bislang vorgestellten Aufzeichnungen habe ich eine Satellitenschüssel mit 90cm verwendet. Der habe ich den LNB-Träger entfernt und ihr eine auf drei Beinen abgestützte Aufnahme für ein Dosenfeed verpaßt. Dafür habe ich jeweils eine Gewindestange durch drei Rohre gleicher Länge geführt und die hinter dem Brennpunkt der Parabola mit einem Blech-Dreieck verschraubt. Das Dreieck trägt dann den Dosenfeed. Links ein Bild dieser Konstruktion.

Damit habe ich etwa zwei Monate lang Meridianpassagen sowohl der galaktischen Ebene als auch von VirgoA geprobt und im großen und ganzen mich recht zufriedenstellende Ergebnisse erzielt.

An den Dosenfeed war ein auf 1420Mhz getrimmtes Fingerfilter und danach ein ebenfalls auf die Frequenz optimierter LNA mit angegebenem Gewinn von 38dB angeschlossen. Der RAL10 steht im Haus und wird über 10m Sat-Kabel besserer Qualität mit dem Signal versorgt. Eine Impedanzanpassung zwischen LNA-Ausgang mit 50 Ohm und der Kombination Satkabel/RAL-Eingang mit je 75 Ohm habe ich nicht vorgenommen. Ich denke, daß die zu erwartenden Transformationsverluste den Fehlanpassungsverlusten gleichwertig sind…

Die vom RAL10 zur Verfügung gestellte Versorgungsspannung für ein Sat-LNB habe ich durch Entfernen der betreffenden Sicherung an der Gehäusefront deaktiviert. Die über Koax zugeführte Speisespannung würde den Vorverstärker beschädigen können.

Der Vorteil dieser Antenne liegt in der Einfachheit der Ausrichtung, ein zu berücksichtigender Offsetwinkel steht nicht an.

Nachteilig ist indessen das Gewicht, die Antenne ist mit vorgelagertem Feed, Filter und LNA recht "kopflastig", sodaß ich gelegentlich ein Gegengewicht anbringen musste. Ferner bietet die Konstruktion allerhand Angriffsfläche für den hier teils heftigen Wind und schließlich bringt die zentrale Anordnung der Aufnahme des Dosenfeed mit Tragstützen allerhand Abschattung und wohl auch Reflexionen.




Daher habe ich eine andere Konstruktion gewählt, die ich aktuell benutze. Jetzt dient mir eine "normale Satellitenschüssel" mit 75cm Durchmesser und offset-Aufnahme des feeds.

Um das doch recht voluminöse Dosenfeed zu vermeiden, habe ich mich entschieden, im Fokus der Parabola eine Dipol-Antenne mit Reflektor zu installieren. Dafür habe ich keinen normalen Dipol gewählt, da ich den mit einem Balun auf das asymmetrische Koaxkabel anpassen müsste. Also habe ich mich für eine HB9CV entschieden: Ein Dipol mit Reflektor, der über ein Gamma-match asymmetrisch gespeist wird. Das Ding läßt sich einfach rechnen und aus Messingrohr ohne weiteres zusammenlöten. Auf die der Konstruktion dieses auch als "schweizer Antenne" bekannten Strahlers will ich hier nicht weiter eingehen; wen es interessiert, der wird im Netz fündig. Jedenfalls ist das Ding klein und nicht sperrig, Richtwirkung und Gewinn sind verhältnismäßig günstig, der Anschluß über Koppel-C unproblematisch.








Hier die "Schüssel": eine Kathrein 75CAS vom Wertstoffhof. Sie hat einen Winkel-Offset von 25°. Fingerfilter und LNA sind im Ausleger untergebracht.


Das ist der neue feed: Die kleine HB9CV - Richtantenne im Fokus der Parabola. Die variable Längs-Aufnahme besteht aus einer aufgeklebten Starkstrom-Kabelklemme.


Hier im Detail der Speisepunkt mit dem kleinen Koppelkondensator von nur 1,5pF.









Für die Frequenz von 1.420Mhz, entsprechend einer Wellenlänge von 21cm
ergeben sich konstruktiv die nebenstehenden Abmessungen.


Als Stärke der Strahler habe ich 2mm Messingrohr gewählt, das zentrale
Verbindungsstück, der "boom", hat 4mm. Das in einem Höhenabstand von 5mm
angeordnete, mit den Elementen parallel laufende Anpassungsglied -rot- ist
aus 1mm Kupfer massiv ausgeführt.

Die Speisung erfolgt in einem der Knickpunkte des Anpaßglieds; ob am kürzeren
oder längeren Arm, ist egal. Die Abschirmung des Koaxkabels wird direkt unterhalb
des Speisepunktes an den Strahler gelötet. Und das Kabel gegen Zugbeanspruchung gesichert!
Als Verbindung zwischen Antenne und Fingerfilter habe ich hochwertiges, verlustarmes
Koaxkabel RG58U aircell verwendet.


Der Strahler weist mit dem kürzeren Element zur Parabola.



Das alles läßt sich einfach mit einem 30W Lötkolben und normalem Lötzinn stabil zusammenfügen.
Weitere nützliche Hinweise zur Konstruktion gibt die website "bastelbunker".





Was kommt jetzt mit dieser Anordnung heraus?











Hier links eine der ersten Aufzeichnungen mit dem neuen feed. Mäßiger Einsatz der Verstärkung zeitigte einen Signalanstieg beim Durchgang der galaktischen Ebene um rund 350 Einheiten.

Interessant erscheint mir das erreichte Plateau zwischen 15:3o und 16:3o mit dem kleinen "Höcker" um 16:3o. Den hatte ich schon in früheren Aufzeichnungen bemerkt und werde dem im Detail nachgehen.







Diese Aufzeichnung entstand einige Tage später, da hatte ich die Position des Strahlers nachjustiert und unter ansonsten gleichen Bedingungen steigt der Signalpegel beim Durchgang um knapp 1.000 Einheiten an.

Allerdings kommt wieder die leidige Nicht-Linearität des Empfängers zum Vorschein. Die Aufzeichnung in der Zeit bis etwa 12:oo UT, also über drei Stunden ist weitgehend unbrauchbar.

Woran mag es gelegen haben? Ich schreibe es vorläufig mal der Tatsache zu, daß in meiner Behausung zu diesen Winterzeiten erst ab 12:oo stabile Temperaturen herrschen. In der Morgenfrühe habe ich hier so zwischen 6° und 10°, das Aufheizen auf etwa 20° dauert halt eine Weile...






Hier zum Vergleich:

Die Aufzeichnung des Durchgangs der galaktischen Ebene mit 90cm Parabola und zentralem Dosenfeed. Auch hier gibt es einen Signalanstieg um 1.000 Einheiten - aber das Ganze mit Verstärkungsfaktor 8 und 90er Parabola.