随着现代电子和射频技术的发展,许多以前无法想象的设计可以成为现实。例如,在无线电的各个方面,过去复杂而精密的射频处理电路已经被高速模数转换器、数模转换器和数字信号处理软硬件所取代,这就是所谓的软件定义无线电。其实SDR在你没有意识到的地方默默工作。比如我们每天用的手机。凭借这一技术优势,英国教师约翰·马库斯(John Makous)利用SDR为学生制作了一架非常实用有趣的射电望远镜。
简单来说,射电望远镜是一种大型、高灵敏度的无线电,可以接收来自宇宙中其他天体的无线电波。通过分析接收到的信号,天文学家可以从不同的方面了解天体和宇宙的奥秘。最常见的观测目标是21cm波段的氢谱线,其频率约为1420MHz。信号的强度可以解释宇宙中氢的分布和数量空,星系的自转速度可以通过信号的多普勒频移特性来测量。非常适合作为科普项目。
为了接收电磁波信号,首先要找到天线。用于接收该频带的天线需要具有高增益和方向性。为了实现这个目标,约翰用废弃的金属漆桶制作了一些金属喇叭天线,谐振频率为1420MHz。紧接在天线后面的是低噪声放大器,低噪声系数,高增益,可以将原本微弱的信号放大50dB。最后,信号通过馈线发送到AirSpy软件定义的接收器,在那里射频信号被数字化并发送到计算机。
在计算机中,GNU Radio,一个开源软件无线电平台,将处理和可视化信号。为了完成这些任务,约翰还编写了一些GNU无线电模块。在GNU无线电中,信号处理是以模块为最小单位完成的。在设计信号流程的过程中,不同的模块组合在一起实现一个功能。
对于射电天文学家来说,这是一个非常简单,甚至是最基本的系统。但特别适合无线电爱好者和业余天文爱好者制作,并在制作过程中学习电学和天文学知识。
关于这个项目,约翰·马库斯在GNU广播会议上的介绍幻灯片:
https://www . gnuradio . org/grcon/grcon 18/presentations/open _ source _ radio _ telescopes/2-John _ Makous-OSRT . pdf
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