Amateur-Radiostation für 10 GHz EME und Radioastronomie

0. Einleitung

Das Ziel dieses Beitrags ist die Beschreibung des Aufbaus und der Evaluierung einer Funkanlage für EME-Betrieb und für Radioastronomie bei einer Frequenz von 10 GHz.

Die Probleme können in die Bereiche

1. Die Montierung
2. Die Antenne
3. Die Elektronik
4. Die Evaluierung der Anlage

aufgeteilt werden.

Da die vom Mond reflektierten Signale bei dieser Frequenz sehr schwach sind, muss jede Komponente der Anlage sorgfältig untersucht werden. Man muss um jedes Zehntel dB kämpfen.

Da wir uns 50 Jahre mit Amateurfunk und mehr als 10 Jahre mit Astronomie beschäftigt haben, begannen wir mit zahlreichen vorhandenen Komponenten für die Anlage.  Die Auswertung zeigte jedoch, dass die vorhandenen Komponenten für diese anspruchsvolle Aufgabe kaum geeignet waren. Wir werden die Vor- und Nachteile verschiedener Lösungen im Folgenden beschreiben.

1.Die Montierung

Wir begannen mit einer vorhandenen polaren astronomischen Montierung ALT5-ADN, die für eine Instrumentenlast von ca. 50 kg ausgelegt ist - siehe Abb. 1. Bedingt durch einige Einschränkungen für einen festen Aufbau haben wir uns für eine "portable" Lösung entschieden.

Abb.1 Polare Montierung ALT5-ADN

1.1 Die erste Konstruktion

Bei einem Gewicht von Spiegel und Elektronik von ca. 25 kg mussten wir die Deklinationsachse im gezeigten Aufbau mit ca. 17 kg ausbalancieren (siehe im Bild rechts unten) . Dieses  Gesamtgewicht von 42 kg liegt nahe an der Grenze der Tragfähigkeit der Montierung. Für dieses Gesamtgewicht muss nun die Rektaszensions-Achse ebenfalls ausbalanciert werden (links im Bild).

1.2 Die Vor- und Nachteile dieser Konstruktion

Die Vorteile: es funktioniert! Die Genauigkeit in der Nachführung (der periodische Fehler) beträgt bei dieser Montierung < 20 Bogensekunden. Diese Art von Montierung kann für für Frequenzen von 10 GHz und höher bei kleinen Abstrahlwinkeln der Antenne ( < 0,5°) empfohlen werden. Das Gewicht des Equipments sollte jedoch 10 - 15 kg nicht überschreiten. Bei einer sorgfältigen Polarausrichtung läuft die Montierung über längere Zeit hervorragend. Bei einer Steuerung der Montierung durch eine übliche Controller-Box benötigt man keinen PC. Natürlich kann die Montierung auch durch ein entsprechendes Programm (wie z.B. "The Sky 6") gesteuert werden.

Die Nachteile: das Gesamtgewicht der Anlage beträgt ca. 120 kg, was nicht sehr "portabel" ist. Wenn der Mond den Meridian passiert, muss der Meridian-Flip gemacht werden (rotieren beider Achsen um 180°). Dadurch eignet sich die Anlage kaum für eine Dachmontage und Remote-Betrieb (nur mit PC-Steuerung und Überwachungskamera). Einige hochpreisigere Montierungen (z.B. von Paramount oder Ten Micron) führen den Meridianflip automatisch durch. Bei Linearer Polarisation ändert sich die Polarisationsrichtung im Raum kontinuierlich - man muss Zirkulare Polarisation benutzen. Diese Art der Montierung ist empfindlich gegenüber Änderungen des Gleichgewichts, muss also immer gut in allen 3 Raumrichtungen austariert sein.

1.3 Die endgültige Konstruktion

Da wir im endgültigen Aufbau einen 2,40-m-Offsetspiegel mit einem Gewicht von 60 kg einsetzen wollen, haben wir uns dann letztendlich für eine AZ/EL-Montierung von SPID entschieden (siehe Abb. 2).

Abb. 2 AZ/EL-Montierung für Antennengewichte bis 100 kg

Das Gegengewicht für die EL-Achse ist nicht unbedingt notwendig, entlastet aber das Getriebe. Die Genauigkeit der Montierung beträgt mit passenden Encodern 360 Bogensekunden (0,1°). Der gesamte Aufbau wiegt ca. 60 kg , beträgt also die Hälfte des Gewichts der polaren Lösung. Die Montierung kann bedenkenlos im Remotebetrieb eingesetzt werden.

Dieser Beitrag wird demnächst mit den Kapiteln 2, 3 und 4 fortgesetzt.

Jochem
DK2FT