Крок до нейтронних зірок 4. Вибір антени

Отже треба антену мінімум на 14dB, приблизно на 400 МГц. Лінійна поляризація вибрана, бо так простіше.

Вибір типу антенни зумовлений тим кількома факторами: бюджет і час, компактність і складність. По суті треба мала, легка, дешева, максимально компактна антена, що змогла б задетектувати хоча б один пульсар. В ідеалі варто було в зробити велику тарілку. Робити тарілку ж меншу за немає смислу, бо Удо-Ягі працюватиме краще.

Розумно при виборі антени проаналізувати успішний досвід та антени з якими це вдалось. На головній сторінці Neutron Star Group перераховані всі вдалі спроби реєстрації пульсарів в порядку збільшення апертури антени та той же список по кількості зареєстрованих пульсарів. Мене цікавить досвід реєстрації на малі антени. Перші в списку є доволі екстравагантні варіанти: наприклад біквадрат чи 3D кутова рефлекторна антена.

Це досить мотивує. Значить зловити пульсар не так вже й важко, але тут є кілька нюансів. Три успішні рефлекторні антени і біквадрат були виготовлені однією людиною -- Andrea Buti. Окрім цього цей чоловік має досвід реєстрації з 4х метровою тарілкою і певно великий досвід у EME (Earth-Moon-Earth) комунікаціях. А це значить, що якщо у вас достатньо досвіду і гарна електроніка, то ви зловите пульсар і на кусок проволоки, а не те, що зловити пульсар є просто.

3D рефлекторна антенна мене зацікавила. Вона проста у виготовленні і має були дешевою. Максимальне підсилення близько 18 дБ. Але я боюсь, що нею буде важко користуватись (налагодження, наведення на зірку). Ще один мінус є те, що збільшення її площі після певної межі не призводить до збільшення підсилення. Ще я не знайшов інших проектів з використанням такого типу антени на довгі хвилі (70 см для мене є довгими хвилями), хоча і були спроби одного талановитого автора. Можливо в майбутньому я вирішу збудувати і спробувати цей тип антени, але не сьогодні.

Далі в списку стоїть 23х елементна Ягі антена. Виглядає досить кустарно, але це більше схоже на те, що я хотів би в результаті отримати. Антена розбирається і досиль проста у виготовленні і розрахунках. За розрахунками має мати 18.6 дБ підсилення. Але є кілька але: час спостереження 4 години, а смуга 2 МГц. Тобто прийдеться пожертвувати і часом і якістю імпульсу. По-друге, антена має 5 метрів (!!!) довжини і вигинається як змія. По-третє автор має 3м тарілку вдома, а також досвід роботи з нею по пульсарам та ЕМЕ, що ще раз доводить, що маючи досвід і гарну електроніку, антена великого значення не має.

Майже всі інші антени є тарілками різного діаметру і їх оператори є радіолюбителями зі значним досвідом. Більшість з них практикували ЕМЕ радіозв'язок. Earth-Moon-Earth (ЕМЕ) -- це тип зв'язку, що використовує місяць як дзеркало для свого сигналу. Таким чином можна певним чином встановлювати комінукації на різних куточках планети (у зоні видимості місяця). Це тип радіозв'язку почав з'являтись в 60х, коли на ринку почали з'явилятись дешеві підсилювачі з дуже низьким рівнем шуму. Радіолюбительский досвід ловців пульсарів також пояснює той факт, що частоти антен є у радіолюбительському діапазоні (420-450 МГц), а не в спеціально відведеній смузі для астрономічних радіоспостережень (406.1-410 МГц).

В списку залишилось не так багато інших варіантів, та все ж є один, що мені подобається. Використання синфазної антенної решітки є стандартним у ЕМЕ. А отже, є джерела де я зможу черпати інформацію в разі виникнення проблем, на відміну від 3D рефлекторної антени. Інша перевага, що антена Ягі при правильній збірці не потребує налогодження. Окрім цього антенну решітку можна виготовити з відносно коротких антен, компенсувавши їх кількістю (для мене простіше у користуванні і виготовленні 4 коротких антени ніж 1 довга). Ще одніє перевагою є можливість маштабування, тобто в разі потреби можна додати до решітки ще кілька антен і наростити підсилення.

Отже, потрібно вибрати лише потрібну конфігурацію. Оскільки матеріали я вибиратиму в Leroy Merlin, то потрібно виходити з того що є в асортименті. Наприклад стріла антени може бути виготовлена з квадратної труби. Стандартні довжини є 1, 2, 2.6 метрів. Най буде 2, для простоти транспортування. Використовуючи примітивний Ягі калькулятор можна оцінити скільки елементів вміститься на 2 метри стріли (разрахункова частота 408 МГц):

Отже, на 2 метри вміститься 11 елементів (1 рефлектор, 1 диполь і 9 директорів), а загальне підсилення буде близько 12.3 дБ. Цього не достатньо для нашої цілі (мінімальне підсилення маю бути 14 дБ + запас). Додаткове підсилення наберемо кількома аналогічними антенами зібраними в синфазну антенну решітку. Загальне підсилення такої збірки є:

де -- підсилення однієї антени, а N -- кількість антен в решітці. Дясятковий логарифм наведено в таблиці зверху, а отже, скажімо при чотирьох двометрових антена ми матимемо загальне підсилення 12.3+6=18.3 дБ, що має бути достатньо для нашої мети.

Далі буде про узгодження антен, підсилювачі і фільтри.