10GHz-Imaging

Für die Scann-Versuche im 10 GHz Bereich wurde der Scanner verwendet der auch für die >Thermografie Versuche< Anwendung fand. Der Hohlspiegel mit Thermoelement wurde durch eine 10GHz Satelliten-Antenne ersetzt. Um Gewicht zu sparen wurde aber nicht die übliche Parabolantenne mit LNC verwendet, sondern Teile einer Flachantenne verwendet. So reicht ein kleines Gegengewicht aus um die Balance in der Elevationsachse zu erreichen. Die Antenne besitzt einen integrierten LNC dessen Ausgang mit einem dreistufigem Breitbandverstärker verstärkt und anschliesend gleichgerichtet wird. Gleichzeitig wird das LNC-Signal einem SAT-Tuner zugeführt dessen AGC-Spannung ein logarithmiertes Mass für die Eingangsleistung ist. Nach einer weiteren Gleichspannungsverstärker werden beide Signale dem AD-Wandler zugeführt und im PC verarbeitet. Der PC steuert auch die Schrittmotore des Scanners.

Das Ausgangssignal des Empfängers wird von drei Komponenten bestimmt. Erstens von Signalen die von Sendern (z.B. Satelliten) herrühren, zweitens vom thermischen Rauschen der Objekte die im Erfassungsbereich der Antenne liegen und leider drittens vom Rauschen der Empfängerelektronik. Wird mit der Antenne der Himmel abgetasted empfängt man vor Allem die Signale der geostationären Rundfunksatelliten. Der klare Himmel selbst ist elektronisch kalt. Die örtliche Umgebung jedoch strahlt thermisches Rauschen ab das gemessen werden kann.

Das folgende Bild ist eine Falschfarbendarstellung des südlichen Himmels im 10GHz Bereich. Wie Perlen auf einer Kette sind die Fernsehsatelliten auf der geostationären Bahn zu sehen. Der Streifen am unterem Bildrand entsteht durch die thermische Strahlung des Horizonts.

Das Bild zeigt den Horizont in einem normalen Foto. Zumindest die große Fichte ist auch auf dem Mikrowellenbild zu sehen und auch andere Strukturen sind andeutungsweise zu erkennen. Die Auflösung ist aufgrund der kleinen Antenne schlecht., diese hat einen Öffnungswinkel von über 3°.

Unsere Sonne und der Mond sind ebenfalls thermische Strahler und können mit der Empfangsanlage gemessen werden. Hier kann aber auf den zeitaufwendigen Scan verzichtet werden. Man richtet die Antenne auf einen Punkt der Sonnen-, b.z.w. Mondbahn und wartet bis das Objekt auf Grund der Erdrotation durch die Empfangskeule wandert. Die unteren Diagramme zeigen entsprechende Messungen.

Diese Technik wird auch in der Radioastronomie verwendet, allerdings mit deutlich besseren Geräten und größeren Antennen. Neben der thermischen Strahlung wird von manchen Objekten eine vielfach stärkere Strahlung ausgesandt. Im Gegensatz zur Strahlung thermischer Herkunft sinkt hier aber der Strahlungsfluss mit der Frequenz. Strahlungsflüsse werden in der Radioastronomie in Jansky gemessen, eine Einheit die auf Karl Guthe Jansky, einen Begründer der Radioastronomie zurück geht.Jansky ist eine sehr kleine Einheit

Im rechten Diagramm sind die Flüsse der vier stärksten Quellen am Himmel über die Frequenz aufgetragen. Die stärkste Quelle am Himmel ist die Sonne die bei 10 GHz einen Fluss von 5 MJy hat. Darauf folgt der Mond mit 60 kJy. Die beiden starken extragakaktischen Quellen Kassiopeia A mit etwa 900 Jy und Cygnus A, etwa 150 Jy sind wesentlich schwächer und mit einer so kleinen Antenne möglicherweise garnicht zu detektieren. Besser wären die Chancen bei niedrigeren Frequenzen. Bei 400 MHz hat Kassiopeia A einen Fluss von 10 kJy. Mit einer größeren Yagi-Antenne und einem rauscharmen Empfänger sollte der Empfang möglich sein. Die geringe örtliche Auflösung einer Yagi-Antenne kann durch Interferenzmessungen mit zwei Antennen stark verbessert werden. Einige >Amateure< haben dieses, in der professionellen Forschung viel verwendete, Prinzip schon erfolgreich angewandt.