Testbericht UHF-Empfänger

3. Dezember 1997

O. Lochner, E. Fürst


Abbildungen:

Einführung

Der getestete UHF-Empfänger war ein Einkanalsystem, dessen Blockdiagramm in Abb.1 dargestellt ist. Der Erreger ist ein gekreuzter Dipol, von dem jedoch nur einer verwendet wurde. Er steht unter 45o zum Meridian. Die Standartbandbreite ist ca. 2 MHz.

Abb.1: Schaltbild des Empfängers

Abb.2 zeigt den Frequenzgang der Temperatur des Empfängers ohne Erreger und Atmosphäre sowie der Kalibration.

Beobachtungsprogramm

Die Beobachtungen fanden statt am 26. und 27. November 1997. Da der Empfänger mit einem linear polarisierten "feed" ausgerüstet ist, ist die Beobachtung von linear polarisierten Quellen zu Eichzwecken nicht sinnvoll. Die während der Beobachtungszeit sichtbaren Quellen waren 3C274 (mit ausgedehntem Halo), 3C273 (variabel) und im späteren Verlauf der Messungen 3C295. Alle Eichwerte beziehen sich auf 3C295. Antennendiagramme werden auch für 3C274 betrachtet.

Auflistung der Einzelbeobachtungen

Alle nachfolgenden Messungen wurden mit einer Bandbreite von 2 MHz durchgeführt. Versuche mit größeren Bandbreiten werden in einem späteren Abschnitt diskutiert.

Scan Quelle Frequenz[MHz] Flußwert[Jy] Meßart
6943 3C274 863 342 Cross
6944 3C274 863 342 Map
6945 3C273 863 48 Cross
6946 3C273 863 48 Map
6948 3C273 1222 42 Cross
6950 3C273 1222 42 Map
6953 3C274 905 332 Cross
6954 3C274 905 332 Map
6955 3C295 863 32.2 Cross
6956 3C295 863 32.2 Map
6957 3C295 1222 25.3 Cross
6958 3C295 1222 25.3 Map
6959 3C295 905 30.0 Cross
6964 3C295 1022 27.3 Cross
6965 3C295 1022 27.3 Map
6969 3C295 1222 25.3 Cross
6970 3C295 863 32.2 Cross
6971 3C295 1022 27.3 Cross
6972 3C295 850 33.0 Cross
6975 3C295 863 32.2 Cross
6976 3C295 1135 26.1 Cross
6977 3C295 850 33.0 Cross
6978 3C295 1135 26.1 Cross
6979 3C295 1022 27.3 Cross
7075 3C295 1222 25.3 Cross
7077 Blank 1222 - Map

Zusätzlich wurden Beobachtungen bei den folgenden Frequenzen versucht:

830, 885, 900, 924, 930, 962, 1002, 1260 MHz

Diese Frequenzen waren alle so gestört, daß keine Quelle gefunden wurde. Außerdem wurde die Bandbreite bei einigen Messungen auf 10 MHz bzw. 50 MHz vergrößert:

Es ist anscheinend möglich, größere Bandbreiten zu verwenden, eine jeweilige Überprüfung ist aber unerläßlich.

Auswertung der Cross-Scans

Ziel der Auswertung der Cross-Scans war die Ermittlung von Halbwertsbreiten (HPBW), des Verhältnisses Antennentemperatur (TA[K]) zu Flußdichte (S[Jy]) und des Antennenflächenwirkungsgrades ($\eta_A$[%]). Vorausgesetzt wird eine Temperatur der Kalibration von 22K. Zur Berechnung von $\eta_A$ diente die Gleichung

\begin{displaymath}\eta_A[\%]~=~ {{100~A_o[m^2]} \over {7854~m^2}},~~~A_o[m^2]~=~2 {{k~T_A[K]} \over {S[W~m^{-2}Hz^{-1}]}} \end{displaymath}

mit Ao als effektiver Antennenfläche und k=1.3807 10-23 Ws/Grad.

Scan Frequenz[MHz] TA[K] TA[K]/S[Jy] $\eta_A$[%] HPBW[arcmin]
6972 850 41.1 1.25 44 14.6
6977 850 37.6 1.14 40 15.3
6955 863 29.5 0.91 32 14.9
6970 863 30.4 0.94 33 14.1
6975 863 29.4 0.91 32 14.4
6964 1022 24.6 0.90 32 12.6
6971 1022 25.4 0.93 33 13.3
6979 1022 23.4 0.86 30 12.7
6976 1135 35.8 1.37 48 11.5
6978 1135 36.1 1.38 49 11.5
6957 1222 32.4 1.28 45 10.6
6969 1222 31.8 1.26 44 10.6

Flächenwirkungsgrad $\eta_A$ und das Verhältnis TA[K]/S[Jy] variieren in komplexer Weise mit der Frequenz.

Auswertung der Maps auf Kalibrationsquellen

Ziel der Maps war die Gewinnung eines Antennendiagrammes und die Bestimmung des Verhätnisses Strahlungstemperatur TB[K] zu S[Jy].

Scan Quelle Frequenz HPBW-X HPBW-Y TB/S
    [MHz] [arcmin] [arcmin] [K/Jy]
6944 3C274 863 16.8 15.6 1.85
6946 3C273 863 15.7 14.3 2.16
6950 3C273 1222 15.0 14.3 1.16
6956 3C295 863 14.2 13.7 2.40
6958 3C295 1222 10.9 10.7 1.87
6965 3C295 1022 13.4 12.5 1.97

Bei der Tabelle ist zu berücksichtigen, daß 3C274 einen ca. 400" großen Halo besitzt und daß bei 3C273 der Fluß variabel ist. Besonders zuverläßig sind daher nur die Werte von 3C295.

Abb. 3: Antennendiagramm

In Abb.3 ist das Antennendiagramm der Scan-Nr. 6958 bei 1222 MHz dargestellt. Zusätzlich zur Farbkodierung sind Konturen bei 2 db, 10 db, 18 db und 20 db eingetragen. Es zeigt sich, daß keine der üblichen Nebenstrukturen sichtbar sind. Eine Überlagerung mit 5 GHz Quellen von Condon et al. (Kreuze in Abb.3) zeigt, daß die Strukturen in der Umgebung von 3C295 auf die Radioemission "bekannter" Radioquellen zurückzuführen ist.

Auswertung der Map auf einem "Blank"-Feld

Ein "Blank"-Feld von 2o x 2o Größe wurde bei der Frequenz von 1222 MHz mit der Standartbandbreite vermessen. Das Resultat ist in Abb.4 dargestellt. Die Karte wurde in mJy/beam geeicht. Leichte Interferenzen in den Daten sind nicht auszuschließen. Der r.m.s-Wert liegt bei etwa 0.1 Jy/beam bezogen auf eine Integrationszeit von 1 sec. Gemäß obiger Tabelle entspricht das einem Temperaturwert von $\Delta T~=~0.13~K$. Gemäß der Radiometerformel

\begin{displaymath}\Delta T~=~ {T_{sys} \over \sqrt{\Delta \nu~\tau}} \end{displaymath}

ergibt sich eine Systemtemperatur von Tsys = 180 K.

Abb. 4: "Blank"-Feld der Größe 2 x 2 Grad