 Schön, dass ihr so zahlreiche Schienen seid. Ich bin Sven. Ich möchte etwas erzählen über mein Radioastronomie-Bastel-Projekt, das ich so die letzten zwei Jahre inzwischen vielleicht sogar ein bisschen länger verfolgt habe. Und ja, also erstmal die ersten zwei Teile des Vortrags geht es mal darum zu erklären, worum es eigentlich geht, so, weil das ist nicht ganz offensichtlich. Und dann in den nächsten zwei Abschnitten möchte ich erläutern, wie ich mein Ziel sozusagen erreicht habe oder wie ich davor gegangen bin und es zu erreichen. Und dann präsentiere ich noch ein paar Ergebnisse. Also zunächst mal möchte ich kurz zusammenfassen, wo wir uns eigentlich im Universum befinden. Zunächst mal das Sonnensystem. Das kennen wir, denke ich, alle. Und ich möchte, um so ein bisschen Überblick zu geben, wie groß die Objekte sind, mit denen wir es hier zu tun haben, möchte ich die Abstände einmal einmal so ein paar beispielhafte Abstände angeben im Universum. Und zwar gebe ich das an, in Zeit, die das Licht braucht, um von A nach B zu kommen. Das kann man sich irgendwie für die großen Werte gerade viel besser vorstellen, als wenn man das in Kilometern angibt. Und zwar zunächst mal der Erdradius braucht das Licht ungefähr 40 Millisekunden. Das kennt man so von Pings. So, wenn man ein Ping macht in den USA oder so, das ist tatsächlich relativ strikt limitiert, durch die Lichtlaufzeit einfach das Licht braucht, um darüber zu kommen. Dann der Abstand zum Mund ist ungefähr eine Sekunde. Und der Abstand zur Sonne ist ungefähr acht Minuten. Die nächste größere Umgebung außer dem Sonnensystem, also kommt halt die Sonne, dann kommen irgendwie acht Planeten. Und dann kommt erst mal ganz weit nichts. Der nächste so Sternen, also gibt es halt nicht so ein paar Sternen in der Nähe, Sirius zum Beispiel oder Alpha Centauri, Proxima Centauri, sind so Sterne in unserer Nähe. Und was auch noch wichtig ist, ist, dass bei den Sternen, also diese Sterne, die bilden so ein bisschen so eine Gruppe, die klumpen so ein bisschen zusammen, also ganz lose. Und in dieser Gruppe fliegt eine ganze Menge so Gas rum. Also das ist hier dieses blaue Gas, das ist sehr, sehr dünn des Gas, also es ist quasi ein Hochwakum, aber es ist halt trotzdem mehr Materie, als da, wo keine Sterne sind. Dieses Gas ist wichtig, das könnt ihr euch mal merken, das gibt in der Nähe von so Sternen. Ja, also der Durchmesser des Sonnensystems sind ungefähr acht Stunden. Und wenn wir jetzt zum nächsten Sternen wollen, also von der Sonne irgendwie hier rüber, dann dauert es ungefähr vier Jahre für das Licht, also Abstand ist dann vier Lichtjahre. Die nächstgrößere Struktur, die es gibt im Universum sind Galaxien. Das hier ist nicht unsere Galaxie offensichtlich, weil es ist ein Foto und von unserer eigenen Galaxie können wir kein Foto von außen machen. Das ist die Andromeda-Galaxie, die nächste sozusagen, aber unsere sieht also sehr, sehr ähnliche aus. Und dieses ganze nebliche Helleleucht, was man hier sieht, das sind alles Sterne, die sind nur so klein, dass man die nicht auflösen kann, aber dieses nebliche Leuchten hier sind alles einzelne Sterne. Und das hier ist eine skizzenhafte Zeichnung unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße. Und wir befinden uns gerade so in der Mitte zwischen Zentrum und Rand. Also hier ist die Sonne. Und ja, das ist ein Foto jetzt von der Milchstraße von der Erde aus aufgenommen. Da kann man sich eben, sieht man so am Nachthimmel, sieht man natürlich nur, wenn man länger belichtet, also bloß im Auge sieht man es nur, wenn es sehr dunkel ist. Und da kann man sich jetzt ja gut vorstellen, dass wenn wir von hier aus zum Beispiel jetzt in diese Richtung schauen, nach oben, dann kriegen wir ungefähr so ein Bild, schauen quasi durch diese Scheibe durch. So. Ja, also so eine Galaxie hat ungefähr ein Durchmesser von 100.000 Lichtjahren, also Underer hat ungefähr ein Durchmesser von 100.000 Lichtjahren. Und wir sind in der Mitte zwischen ja, Mitte und Rand, also sind wir ungefähr 26.000 Lichtjahre weg vom Zentrum. Und die nächste Galaxie, die Andromeda Galaxie, ist ungefähr 2,5 Millionen Lichtjahre weg. Ja, dann gibt es noch eine größere Struktur, die ist aber jetzt, also gibt es noch größere Strukturen im Universums, erwähne ich jetzt mal nur so, das ist eigentlich nicht so wichtig für das, was wir machen wollen. Es gibt haufenweise Galaxien, also die in solchen Haufen nochmal verklumpen. Also jeder Punkt auf diesem Bild ist jetzt eine ganze Galaxie. Also das Universum ist sehr groß. Also genug der Einführung, was wollen wir machen? Wir wollen aus diesem interstellaren Medium, das ist dieses blaue Gas, was vorhin auf dem Bild mit den Sternen zu sehen war, das sendet eine bestimmte Strahlung aus, eine bestimmte, also es sendet viele Arten von Strahlung aus, aber eine ganz besonders markante Art von Strahlung, das werde ich im nächsten Abschnitt erläutern, wie die aussieht und unser Ziel ist, diese Strahlung zu detektieren. Erst mal aus der Milchstraße, im Prinzip funktioniert es aber für andere Galaxien genauso, dass wir interessante Informationen draus gewinnen. Insbesondere kann man die Geschwindigkeit, also die Geschwindigkeit, mit der sich dieses Gas relativ zur Erde bewegt, aus dem Doppler-Effekt bestimmen. Und wie das funktioniert, das erläutere ich jetzt im nächsten Abschnitt. Da geht es nämlich um die 21 cm Linie des neutralen Wasserstoffs. Ja, ich bin Physiker, deshalb muss ich immer so Diagramme haben, wo man irgendwas mit Physik sieht. Was man hier sieht, ist das Wasserstoffatom, das aus einem Proton und einem Elektron. Und diese Proton und das Elektron, die haben eine, zusätzlich zu den Größen, die man so kennt, also Massegradung, Proton hat eine Elementarladung, Elektron hat minus eine Elementarladung, haben die noch eine weitere Eigenschaft, nämlich einen Spin. Und das Spin, das muss man erstmal so einfach so akzeptieren, das ist einfach so. Und dieser Spin, der kann entweder nach oben oder nach unten orientiert sein. Und in diesem Wasserstoffatom können die beiden Spins von dem Proton und von dem Elektron parallel oder antiparallel orientiert sein. Und der antiparallel Zustand ist energetisch ein bisschen günstiger als der Parallel. Also wenn man von den Parallelen in den antiparallelen übergeht, dann wird dabei ein bisschen energiefrei. Und diese Energie, die wird abgestalt in Form eines Photons, eines Lichtteilchens. Und wenn das Atom von dem oberen Zustand mit F gleich 1, in dem unteren mit F gleich 0 übergeht, dann strahlt es elektromagnetische Wellen ab, also Radiowellen, die gerade eine Frequenz von 1.420,4 MHz haben. Und die Wellenlänge, also Frequenz- und Wellenlänge sind ja über die Lichtgeschwindigkeit trivial verknüpft, die kann man einfach ineinander umrechnen, im Vakuum. Und die Vakuumwellenlänge von dieser Strahlung, die ist gerade 21 Zentimeter, deshalb heißt es 21 Zentimeter Linie des neutralen Wasserstoffs. So, warum neutral? Ja, was wäre denn, wenn der Wasserstoff nicht neutral wäre, dann wäre der einfach ionisiert. Das heißt, das Elektron wäre weg. Da kann natürlich kein Spin mehr umkippen, weil es ist ja nur noch ein Teilchen da. Und dann gibt es die Strahlung natürlich nicht mehr. Deshalb muss der Wasserstoff neutral sein, damit man diese Strahlung sieht. Die meisten von euch können sich wahrscheinlich was vorstellen unter Radiowellen, aber ich mache trotzdem kurz ein Überblick darüber, was es so für Strahlung gibt. Also die bekannteste Form von elektromagnetischer Strahlung ist eben das sichtbare Licht. Das ist so bei einigen 100 Nanometern Wellenlänge und ungefähr 10-15 Hertz Frequenz. Das ist aber nur ein kleiner Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Bei höheren Energien, also kleineren Wellenlängen, kommen dann Röntgen, ultraviolett Bereich. Und für größere Wellenlängen ist Infrarot und schließlich Mikro- und Radiowellen. Die Radioastronomie ist jetzt so, naja, ich sage mal, alles was bei, also das ist überstrittig, was ist jetzt Mikrowellen, was sind Radiowellen, aber für mich ist irgendwie Radioastronomie alles was so ab 2 mm und dann bis beliebig große Wellenlängen. Warum sieht man vielleicht daran ganz gut? Die Erde hat bekanntlich eine Atmosphäre und die Atmosphäre ist nur für Strahlung in bestimmten Bereichen durchlässig. Und wenn man sich das jetzt so anschaut, wo die Erdatmosphäre, also dieser grauschrafierte Bereich, die Strahlung durch die Atmosphäre durch. Es gibt also nur zwei größere Fenster eigentlich, wo Strahlung gut durch die Atmosphäre durchgelassen wird. Das ist der optische Bereich, ist natürlich kein Zufall, also die Evolution hat halt die Idee bewesen, gerade so angepasst, dass die in dem Bereich, wo viel Strahlung tatsächlich da ist, sehen können. Und dieser ganze Radiobereich, also so über 2, 3 mm, da kommt auch alles durch die Atmosphäre. Das heißt, es gibt eigentlich nur zwei Bereiche, die wir von der Erde aus den Weltraum im elektromagnetischen Spektrum beobachten können. Das ist der optische Bereich, wo man diese ganz normale Fotos quasi macht. Und es ist die Radioastronomie, wo man 2 mm aufwärts sozusagen beobachtet. Genau, und die 21 cm Linie ist halt bei 21 cm. Ja, also diese Strahlung habe ich vorhin schon erwähnt, die wir beobachten wollen, die entsteht in diesem blauen Gas, was ich gesagt habe, das ist nicht wirklich blau, das ist ein bisschen in Wahrheit, das ist ziemlich unsichtbar. Es steht überall in diesem interstellaren Medium, weil das ist einfach großteils neutraler Wasserstoff und da findet einfach dieser Übergangstab, den ich erläutert habe. Und dann sieht man eben diese Strahlung. Und an den Stellen, wo eben mehr Sterne sind in der Galaxie, da befindet sich auch mehr von diesem interstellaren Medium, einfach weil die Sternen Gravitationspotenzial haben und weil das Gas tendenziell dahin strömt, wo eben auch diese Sterne sich befinden. Und deshalb kommt aus den Bereichen, wo mehr Sterne sind, kommt auch mehr Strahlung. Die Strahlung kommt nicht von den Sternen selber, die kommt aus dem interstellaren Gas hintendran. Weil der Wasserstoff in den Sternen, der ist nicht neutral, der ist großteils ionisiert, deshalb macht er diesen Übergang gar nicht. Also die Strahlung kommt nicht direkt von den Sternen, sondern von diesem Hintergrundgas. Ja, was brauchen wir jetzt alles, um das zu beobachten? Erst mal brauchen wir natürlich eine Antenne, um die Strahlung zu empfangen. Ich habe hier so ein Parabolspiegel benutzt, zeige ich später noch Bilder von, günstig vom Chinesen erworben. Und einen entsprechenden Feed, also ein Parabolspiegel an sich ist ja keine Antenne, das ist eigentlich nur ein Spiegelhalt, da kann ich ja keinen Kabel dran anschließen. Der bündelt die Strahlung ja nur in einem Fokuspunkt quasi, und dann muss ich in dem Fokuspunkt die Strahlung irgendwie in mein Kabel überführen. Das nennt man Feed, so ein Gerät, was man im Fokuspunkt eines Parabolspiegels montiert und was dann diese Strahlung in das Kabel reinführt. Wir brauchen einen Vorverstärker, auch dazu, also zu jedem dieser Punkte erzähle ich später noch mehr. Wir brauchen einen Filter am Eingang, der nur den Bereich, also grob den Bereich der Strahlung rausfiltert, den wir sehen wollen und zum Beispiel nicht das Handynetz durchlässt, schreckliches Handynetz. Wir brauchen Hardware zur Detektion und Digitalisierung von dem Signal, weil es reicht natürlich nicht, das aufzufangen und zu verstärken, sondern wir müssen es auch irgendwie verarbeiten und aufzeichnen, so dass wir später einen Diagramm draus malen können oder so. Und das ist tatsächlich der komplizierte Teil. Und schließlich braucht man irgendwie Software, aber naja gut, wir wissen alle, wie es oft weggeht, würde ich sagen. Eine Sache, einen physikalischen Effekt muss ich jetzt noch erläutern, weil der wichtig ist dafür, wie dieses Empfangssystem, also der vorletzte Punkt hier entworfen sein muss, nämlich den Doppler-Effekt. Den kennt ihr bestimmt alle, ich sage es trotzdem nochmal kurz. Also beim akustischen Spektrum kennt man den sehr gut von so Krankenwagen, die an einem vorbeifahren, wenn die auf mich zufahren, ist der Ton etwas höher, wenn wir wegfahren, ist er etwas niedriger. Es liegt einfach daran, dass die Welle so ein bisschen komprimiert wird, wenn sich das Objekt auf mich zu bewegt. Und dann ist die Frequenz höher und ich höre einen höheren Ton. Den selben Effekt gibt es beim Licht auch. Wir können zum Beispiel mit halber Lichtgeschwindigkeit auf eine roten Ampel zu fahren, und dann ist die grün durch die Dopplerverschiebung. So, und jetzt ist halt der Witz. Wir kennen die Frequenz von diesem, also diese Heißlinie nennt man Hyperfeinstrukturübergang. Die Art von Übergang nennt man Hyperfeinstrukturübergang. Und also die Frequenz von dieser 21 Zentimeterlinie, die kennen wir sehr genau, die kennen wir auf 10 Nachkommastellen aus Experimenten und theoretischen Berechnungen, die sich tollerweise decken. Deshalb können wir halt, wenn wir jetzt eine Strahlung bei einer bestimmten Frequenz wissen, dann wissen wir, okay, die wurde emittiert bei 1,4204, irgendwas gegen Herz. Und dann können wir ausrechnen, wie schnell muss ich das dann bewegen, dass ich die auf der Frequenz sehe, auf der ich die jetzt beobachtet habe. Eine einzige Formel habe ich in der Präsentation, die ist sogar sehr einfach. Das ist nämlich einfach die beobachtete Frequenz in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der sich das Gas bewegt. Das ist einfach die ursprüngliche Frequenz, also die Frequenz von der 21 Zentimeterlinie, durch 1 minus v durch c. v ist die Relativgeschwindigkeit und c ist die Lichtgeschwindigkeit. Das heißt, ich muss jetzt da nur eine Relativgeschwindigkeit einsetzen, die ich, weil ich ein Betrüger bin, aus der Literatur kenne, mit einer Kilometerprosekunde. Ich setz mal einfach mal zu meiner Kilometerprosekunde ein. Und was wir jetzt halt da sehen, ist, die Frequenz ändert sich schon ein ganzes Stückchen. Wir müssen also, wenn wir das ganze Signal erfassen wollen, nicht nur eine einzelne Frequenz beobachten, obwohl der Übergang nur bei einer einzelnen Frequenz stattfindet, sondern wir müssen einen Spektrum aufnehmen, was sagt, wie viel Strahlung bei einer bestimmten, bei verschiedenen bestimmten Frequenzen eben ankommt. So in dieser Ausschnitt, der ist ungefähr zweimiger als breit. Das kann man einfach ausrechnen, wenn man diese 200 Kilometerprosekunde in diese Formel oben einsetzt. Und deshalb ist jetzt das Ziel, was ich jetzt im nächsten Abschnitt erläutern werde, wie ich das umgesetzt habe, ist, ein Spektrometer zu bauen, also ein Gerät, was für verschiedene Frequenzen die Energie detektiert, die als Strahlung bei dieser Frequenz in das System einfällt. Also um ein Spektrometer zu bauen, für den Frequenzbereich von nahe 1419 bis 1422 MHz, also so drei MHz Bandbreite, haben wir ein bisschen Reserve. So, ja, darum geht es jetzt im folgenden Abschnitt. Ja, also das ist das fertige Produkt erstmal so. Das große ist ein Mikroprozessor, der man effekt die Daten aus dem Analogteil hier mit diesem AD-Wandler digitalisiert und dann über den USB 2.0 an den Computersender zur weiteren Verarbeitung. Da kommt das Signal rein. Das ist bloß Stromversorgung. Hier ist ein Analogteil, der das Signal-Analog aufbereitet, sodass es hier schon digitalisiert werden kann. Dann nimmt der Controller das auf, buffert das ein bisschen und sendet es dann als Rohdaten an den Computer, dort wird es dann weiterverarbeitet. Ja, das ist noch ein Bild. Das ist eine 4-Layer Platine und im Folgen möchte ich jetzt ein bisschen erläutern, wie das funktioniert im Detail. Dazu habe ich zunächst mal ein Block-Schaltbild gemalt. Das ist so, dass womit man anfängt, wenn man so eine Analogschaltung entwerfen möchte. Also ich will es nicht so tun, als ob ich da viel Erfahrung hätte, das ist mehr oder weniger das erste, das erste größere Elektronikprojekt, was ich umgesetzt habe. Und ja, das besteht jetzt aus folgenden Komponenten eben. Erstmal hat man den Input von der Antenne so. Und das erste, was mit dem passiert, ist, dass ich eine Frequenzumsetzung mache. So was nennt man Mission. Und die Idee dabei ist, dass ich das 1,4 GHz Signal, was von der Antenne reinkommt, auf eine niedriger Frequenzunterschiebe sozusagen. Das hat diverse Vorteile. Es ist einfacher zu verarbeiten. Es ist einfacher durch ein Kabel zu schicken. Es ist einfacher zu verstärken. Man kann besser filtern. Es wird quasi alles besser, wenn man zu einer niedriger Frequenz geht. Deshalb nimmt man dieses empfindliche 1,4 GHz Signal und konvertiert das erst mal runter. In meinem Fall konvertiere ich das auf 150 MHz. Und das, was aus dem Mischer dann rauskommt, das nennt man ZF, Zwischenfrequenz. Und was man braucht, um diese Konvertierung vorzunehmen, ist ein sogenannter lokaler Oscillator. Dazu muss man einfach nur wissen, dass ein Mischer jetzt mal ganz vereinfacht gesagt, einfach ein Bauteil ist, was das ursprüngliche Signal nimmt und das um einen bestimmten Frequenzversatz nach oben oder nach unten verschiebt. Um diesen Versatz zu wählen, muss ich quasi in den Mischer das ursprüngliche Signal reinschicken und einen Sinuswelle mit der Frequenz, um die ich verschieben möchte. Und das Gerät, was diese Sinuswelle generiert, nennt man lokaler Oscillator. Das ist dieser Baustellen hier. Ja, dann habe ich einen Bandpassfilter, der einfach nochmal das Signal auf den Bereich grob einkrenzt, indem ich erwartet, dass es ist, sodass nichts außerhalb davon ist. Dann kommt ein Verstärker, dann kommt ein Abschwechglied, was ich an und ausschalten kann, um so ein bisschen den Signalpegel höher oder niedriger zu wählen, je nachdem, wie die Eingangsleistung ist. Normalerweise ist der einfach aus, aber wenn das Signal aus irgendeinem Grund unerwartet groß ist, dann sind die folgenden Komponenten ihm nicht überlastet. Dann kommt nochmal ein Verstärker, nochmal ein Bandpassfilter, nochmal ein Verstärker und dann kommt ein, ja, wieder ein Bandpassfilter, aber ein besonderer Bandpassfilter, ein sogenannter Service Acoustic Wavefilter. Das sage ich nachher nochmal kurz was dazu. Diese Art von Filter ist sehr gebräuchlich heutzutage, vor allem in so Mobiltelefonen oder so. Die haben als besonderer Eigenschaft, dass die sehr, sehr steile Flanken haben. Also die wählen sehr exakt einen bestimmten Bereich des Signals aus. Ja, und das Ergebnis davon kommt dann in den Analog-Digital-Wandler und da kommen dann Bits raus, die der Mikrocontroller weiter verarbeitet. So, bei dem Teil hier hinter dem ADC möchte ich jetzt nicht so viel sagen, weil ich denke, die meisten hier kennen das schon so ein bisschen, erzähle ich lieber was über den Analog-Teil, der vielleicht nicht so bekannt ist. Ja, nachdem man so ein Block-Schaltbild hat, macht man sich als nächstes mal einen Schaltplan für jedes einzelne Modul. Und ich zeige jetzt mal diesen ganzen Prozess am Beispiel von diesem lokalen Oscillator-Modul. Das heißt, das hier, was ihr jetzt hier seht, ist halt ein Schaltplan für den lokalen Oscillator, da ist zentral so ein face-locked loop drauf. Er läutet jetzt nicht, was das ist, sondern so ein Baustein, um eine Frequenz zu generieren, mehr oder weniger exakt. Dann kann man auch programmieren, was der für eine Frequenz generieren soll. Ja, und dann hat er so ein bisschen Peripherie, die der hat noch braucht. Hat man jedenfalls so ein Schaltplan. Und was man dann als nächstes machen muss, ist diesen Schaltplan in ein Layout umsetzen. Also da gibt es natürlich Software für so. Aber gerade so komplexere Layouts macht man normalerweise von Hand. Man platziert von Hand die Komponenten, man zieht von Hand die Leitungen. Es gibt auch Tools, die das automatisch machen, aber kriegen das nicht so gut hin. Weil dann muss man denen sagen, welche Signale sind wichtig, bei welchen dürfen die Leitungen nicht so lang sein. Es wird in Zukunft sicher besser werden, aber momentan ist es für sowas besser, man macht das von Hand. Dann bekommt man jedenfalls hier so ein Layout. Das sieht ziemlich chaotisch aus. Vor allem weil die Platine 4 Layer hat, die man ein- und ausblenden kann, das rote ist eben das obendrauf und das grüne ist das auf der Rückseite. Und dann sind zwischendrin noch 2. Und das Pink ist z.B. das 2. von oben. Da kann man auch Leitung machen und dann kann man diese Punkte hier, sind Bohrlöcher, die man platzieren kann. Da wird dann bei der Fertigung ein Loch reingebohrt und die Ränder von dem Loch werden quasi aufgefüllt mit Kupfer, sodass man dann so ein leidfähiges Loch durch die Platine durchhat. Das man benutzen kann als Verbindungsweg zwischen den verschiedenen Layern von der Platine. Also hier diese Box ist jetzt das Layout, wer es zu diesem Schaltplan gehört und dieser Schaltplan gehört zu dieser Komponente von dem Lokal-Noscillator. Dann kann man das exportieren in so einem Vektor-Grafik-Format. Schickt man das irgendwie an den chinesischen oder europäischen Fertiger seiner Wahl, je nachdem wie die Abwägung ist zwischen Wartezeit und Qualität und Preis, man sich dann überlegen. Und schließlich bekommt man dann irgendwie ein Lack, das man sich schickt, wo eben dieses Layout, was man erstellt hat, hoffentlich, so wie man sich das gedacht hat, umgesetzt ist. Dieser rote Lack ist einfach so ein Schutzlack, der da draufgemacht wird. Da hält kein Lötzchen drauf. Jetzt hat man natürlich noch das Problem, jetzt muss man irgendwie hier Komponenten auf dieses Board draufbauen. Und zwar so, dass, also vielleicht mal hier dieser Baustein, der da in der Mitte ist, der Quadratische, der ist 0,5 x 0,5 cm groß und hat da eben 10 oder 12 Anschlüsse auf diesem Bereich. Das heißt, das ist so ein bisschen fumelig. Was man da sich als nützliches Werkzeug noch dazu fertigen lassen kann, ist ein sogenanntes Denzel. Das ist so eine Metallchablone, in die mit einem Laser oder irgendwie sonst quasi Löcher reingeschnitten sind, an den Stellen, wo Dinge verlötet werden sollen. Also überall, wo man jetzt hier so zinnfarbene Pads zieht, ist in diesem Denzel hier ein Loch reingeschnitten. Dann legt man diesen Denzel auf die Platine drauf und trägt da so eine Lötpaste drauf. Das ist im Endeffekt so eine Blei-Zinn-Legierung, die klein geschreddert ist und also sehr klein geschreddert und in den Flussmittel gelöst. Also so eine Metallpaste quasi, die man dann zum Spachtel durch diesen Denzel durchpresst und dann bekommt man auf den Pads, also nur da, wo gelötet werden soll, bekommt man eine kleine Menge von dieser Paste. Dann platziert man mit einer Pinzette sehr rockfältig diese ganzen Bauteile da drauf, die richtigen an der richtigen Stelle, in der richtigen Orientierung, wirft das Board nicht runter, nachdem man die platziert hört. So. Ich spreche aus Erfahrung. Ja, und dann gibt es verschiedene Möglichkeiten, also die professionelle Variante ist, dass man das in einem Reflow offen tut, wo man das nach so einem Temperaturprofil aufheizt und dann schmilzt die Paste und verbindet sich eben fest mit den Bauteilen. Ich habe das mit so einem Heißluft-Föhn gemacht, da hat man so ein Handstück, stellt es irgendwie auf 300 Grad und föhnt da so ein bisschen drauf und dann schmilzt die Paste eben auch. Ja, und dann sieht es im Endeffekt irgendwie so aus. Ich habe das hier mal in echt so. Also so groß ist das ganze Board und der lokale Oscillatorbereich, das hier oben, so, naja gut, sieht man ja auf dem Bild auch. Genau, so. Jetzt hat man dieses Board aufgebaut und natürlich funktioniert erst mal überhaupt nichts. Da muss man sich eben hinsetzen und mal so ein bisschen gucken, was da los ist. Das erste Bild, was ich jetzt hier zeige, also das sind jetzt die Bilder, nachdem ich es zum Funktionieren gebracht habe, das ist jetzt ein Bild, das zeigt, wie der lokale Oscillator, das ist der Ausgang. Und ihr seht, das sind, vielleicht erst mal, das ist ein Screenshot von einem Spectrum-Inhalizer. Ein Spectrum-Inhalizer ist ein Gerät, was auf der X-Achse die Frequenz aufträgt und auf der Y-Achse die Leistung bei dieser Frequenz. Das heißt, wenn hier nur ein Peak zu sehen ist, dann heißt es, dass das ein Sinus-Signal ist, ein monochromatisches Signal, was nur bei einer bestimmten Frequenz irgendwie eine nennenswerde Leistung hat. Und das ist ja genau das, was man auch möchte mit einem Sinus generieren bei einer bestimmten Frequenz. Und man sieht jetzt halt, dass es bei 1,271 GHz liegt und wer schnell rechnen kann, sieht schon, dass das 1,42 GHz minus 150 MHz sind. Das ist also genau dieser Shift, den wir haben wollen, um das Ursprungssignal auf die ZF zu konvertieren. Ja, das zweite, was man sich angucken kann, ist die ZF. Das hier ist jetzt ein Bild von dieser Stelle, also direkt vor dem Surface Acoustic Wave Filter. Das sieht es so aus. Und zwar ist hier das untere Bild wieder ein Spektrum, also das wieder die X-Achse-Frequenz, Y-Achse-Ambitude. Und das obere ist der zugehörige Zeitsignal, weil das ist jetzt mit dem Oszilluskop aufgenommen, das kann mir auch tatsächlich die Welle anzeigen. Und diese Welle, die man sieht, ist ein typisches, relativ breitbandiges, zufälliges Signal. Also es hat solche schnellen Oszillationen und eine relativ schnell oszillierende Einhöhlende. Das ist ein typisches Bild für ein Bandbegrenztes, aber relativ breitbandiges Signal. Wenn man jetzt hinter den schmalen Filter geht, dann sieht man, das Spektrum wird sehr, sehr schmal. Und dazu, das zugehörige Zeitsignal verändert sich insofern, dass diese schnelle Oszillation von der Einhöhlenden geht weg. Das bleibt nur das kleine übrig und die Einhöhlende oszilliert nur noch sehr langsam. Ja, und das ist jetzt das Signal für Bandpassfilter. Das geht jetzt direkt in den Analog-Digital-Wandler, wird dort abgetastet und dann an den Computer gesendet. An der Stelle vielleicht noch sagen, ja, wie tastet man das denn ab? Also vielleicht hat einig von euch schon mal vom Nyquist-Theorem gehört. Das Nyquist-Theorem sagt so in der gängigsten Fassung, ich muss meine Samplerate so wählen, dass ich doppelt so viele Samples aufnehme, dass die größte Frequenz in dem Signal vorkommt. Das wären ja in dem Fall jetzt, also da das ungefähr 150 MHz geht, muss ich also 300 Millionen Messwerte pro Sekunde aufnehmen. Muss ich glücklicherweise nicht, weil das Signal Band begrenzt ist. Also dadurch, dass dieser ganze Bereich vom Spektrum hier leer ist, kann ich dieses Signal mit einer viel geringeren Samplerate abtasten, nämlich mit zweimal dem Abstand zwischen dem Linken und der rechten Kante hier. Und das sind tatsächlich nur, also der Abstand ist ungefähr 4, 5 MHz. Das heißt, ich kann das mit 11 MHz abtasten und dann wird das sozusagen hier runtergeklappt. Also ich kann dann nicht unterscheiden, durch diese Art von Abtastung kann ich nicht unterscheiden zwischen dem Signal, was ich hier befindet und dem, was ich hier befindet. Aber ich kann aber immer noch unterscheiden zwischen dieser Seite, zwischen dieser Seite vom Signal und dieser Seite. Ich kann, ich erhalte das Spektrum sozusagen, ich kriege aber so eine Mehrdeutigkeit für verschiedene Bereiche des Spektrums. Und da ich aber weiß, dass der ganze unteren Bereich vom Spektrum leer ist, wird diese Mehrdeutigkeit sozusagen aufgehoben. Die Technik nimmt man an das Sampling. Und es funktioniert recht gut. Und auf die Art kann ich eben also mit 11 MHz dieses Signal aufnehmen, obwohl es bei 150 MHz ist und mir das Nyquist-Theorem ist, wenn man es nicht genau liest, eigentlich verbietet, dieses Signal fehlerfrei aufzunehmen. Ja, dazu passend ist jetzt hier noch der Takt, den der Mikro-Kontroller für den analog-digital-Wandler generiert. Der kommt also aus einem, ja, also der Mikro-Kontroller hat einen Quarzoscillator in Temperatur kompensierten Quarzoscillator als Referenz. Und ja, dann ist dann so eine PLL dazwischen und so ein Teiler, der dann das Referenz-Signal für den analog-digital-Wandler wählt. Kann ich auch unprogrammieren auf eine andere Frequenz. Und dadurch wird dann sozusagen die Abtastrate bestimmt mit dem Signal abgetastet wird. Das sieht man halt hier schön. Das ist genau 11,25 MHz. Ja, und dann ist natürlich, was auch sehr anstrengend ist, ist irgendwie so High-Speed-USB in Betrieb nehmen. Und also hier sitzt dann der erste, ja, ich habe das später aufgenommen, aber so ist halt auch der erste funktionierende Test sozusagen auf. Da freut man sich dann schon sehr, wenn man dieses Teil da reinsteckt und dann im DMESG endlich mal so sieht, oh, New High-Speed-USB Device. Ja, freut man sich. Ja, weil auch die Software-Unterstützung für, also so von Toolchain und so ist es irgendwie, gerade unter Linux, irgendwie alles andere als straightforward, irgendwie für so ein eigenes Board. Das ist irgendwie, ja, ich habe ziemlich viel selber gemacht davon jetzt im Endeffekt. Ich weiß bis heute jetzt nicht, wie man das eigentlich macht so als, also diese Entwicklungsumgebung, die die da haben, sind halt immer mit so einer Toolchain zusammengeklebt und dann funktionieren die nicht richtig und dann haben die, gibt sie nur für bestimmte Boards und dann muss man erst seine eigene Board-Konfiguration zerteil schreiben, weil ich den Mikro-Kontroller nicht an Pin 7 eine LED angeschlossen habe, sondern an Pin 9 und dann halt irgendwie so ein bisschen, na ja. Das ist jetzt tatsächlich, das, was ich jetzt benutze, ist mehr oder weniger ein Makefile und irgendwie so ein paar Shell-Scripten, also ziemlich ziemlich, ja, einfach. Aber der Controller macht ja auch nicht viel, also der nimmt wirklich nur die die Bits, die der AD-Wandler eben rausgibt auf, schreibt die in den Rahmen und sobald er, und schickt die einfach über USB wieder raus, also mehr macht er eigentlich nicht. Und steuert noch so ein paar Sachen, also der programmiert zum Beispiel den lokalen Oscillator und so. Aber das, also das wesentliche, was der tatsächlich der Rechenarbeit zu tun hat, ist eigentlich nur Werte in den S-Ram schreiben und dann wieder raus schicken. Ja, dann zum nächsten Teil, also das war jetzt soweit mal zu diesem Acquisition Board, möchte ich noch was erzählen zu, ja, zur Antenne, Vorverstärker. Dieses Zeug, ja, also das ist die Schüssel der Parabolspiegel von den Chinesen sozusagen, kostet 50 Euro. Und da ist jetzt, da habe ich jetzt hier vorne so ein Feed dran gebaut, also das ist hier sozusagen die Custom Komponente. Der sieht, wenn man den sich näher anguckt so aus, das ist ein so genannte B-Quad Antenne, die einfach aus zwei solchen Quadraten besteht, ja. Also ich frage mich immer noch, wie man auf so was kommt, ja, also von Hand hat das sich ja keiner ausgerechnet, wahrscheinlich irgendjemand mit der Simulationsvorgabe hat man, okay, gut. Also jedenfalls ist da sicherlich viel rumgeratet und viel Institution dabei, ja, aber es gibt diese Modelle, wie man so Antennen baut mit bestimmten Strahlungspattern und das hier, was ich hier benutzt habe, ist im Endeffekt ursprünglich, hat sich das jemand überlegt für WLAN, weil es gibt tatsächlich auch Leute, die WLAN mit Parabolspiegeln machen und WLAN ist ja bei 2,4 Gigahertz, aber ich kann einfach das Konzept nehmen, was ich für das WLAN überlegt habe und dass, na ja, alle Längen ungefähr durch 2 teilen und dann noch so ein bisschen rumtunen und dann passt es auch für meine Frequenz. Ja, also mit 2 multipliziert, Entschuldigung, bitte der Größe. Also habe ich das auch gemacht, also ich habe die Längen alle mit 2 multipliziert, habe ich das aufgebaut, sondern habe ich das an den Spectrum in der Leiser gehängt und habe mir mal angeschaut, wie gut das angepasst ist bei verschiedenen Frequenzen. Also hier hat mal wieder die X-Axis Frequenz und ja, mit einem etwas geschickten kann man sich tatsächlich dann anschauen, wie gut die Antenne, die man da angeschlossen hat, Strahlung einer bestimmten Frequenz abstrahlt. So ein, ja, Nächste Vergleichung sind symmetrische in der Zeit, das heißt, abstrahlen und empfangen ist das Gleiche, es macht keinen Unterschied, ich kann also Antenne mal testen, indem ich sie als Sender oder als Empfänger betreibe, die verhalten sich in beide Richtungen genau gleich. Also die Empfindlichkeit einer Antenne für Strahlung aus einer bestimmten Richtung ist genau gleich dem Anteil der Strahlung, die die in diese Richtung abstrahlt, wenn ich sie als Sender betreibe. Und auch die, genau. Und deshalb kann ich auch die Anpassung messen, indem ich die Antenne als Sender betreibe und dann gucke, wie viel von der Strahlung, die ich da reinschicke, geht dann tatsächlich weg und wie viel wird zurückreflektiert. Weil wenn ich Energie in die Antenne reinschicke, muss irgendwas damit passieren. Die muss entweder abgestrahlt werden oder die wird wieder zurückreflektiert. Und das ist genau das, was man in diesem Diagramm sieht. Also bei den meisten Frequenzen wird die Strahlung, wie die Energie, die man in diese Antenne reinschickt, reflektiert. Das ist dann hier diese Nullinie ungefähr. Und dann bei 1,4 Gigahertz, da, wo wir es haben wollen, verschwindet die Energie und die wird eben abgestrahlt. Dann wird die nicht mehr detektiert. Und ja, dann kann man sich eben also der, dieser Dip hier, der war ursprünglich nicht bei 1,4 Gigahertz, der war woanders und habe ich eben die Längen so lange ein bisschen angepasst, bis es gepasst hat. So, der nächste Punkt, was man haben möchte, ist ein Vorverstärker. Erstmal ist natürlich die Frage, warum brauchen wir überhaupt ein Vorverstärker? Was soll das überhaupt? Was ist das überhaupt? Dazu muss man sich mal überlegen, dass das zu direktierendes Signal extrem, extrem schwach ist. Das ist eigentlich egal, weil es gibt ein ideales Empfangsystem, was nicht so schwer zu erreichen ist. Wir können unser Empfangsystem so bauen, dass es unbedeutend weit weg von dem optimalen Empfangsystem, was physikalisch vorstellbar ist, genau. Wir können Empfangsystem bauen, was physikalisch quasi ideal ist. Und wenn wir das so bauen, dass das thermische Rauschen limitierend ist. Es gibt immer eine gewisse Menge von Hintergrundrauschen. Im extremsten Fall ist das die kosmische Hintergrundstrahlung mit drei Kelven. Die hat eben eine bestimmte Leistungstichte. Eine bestimmte Menge von Energie fällt einfach immer in so eine Antenne ein. Das lässt sich quasi nicht... Außer man tut die in den Fahrrad ekehfig oder so, dann kommt man vielleicht drunter, immer mindestens eine gewisse Menge an Strahlung her. Und diese Strahlung ist Rauschen. Das wollen wir eigentlich nie dedektieren. Es gibt Experimente, die man dedektieren möchte, aber wir wollen das nicht dedektieren. Das heißt, für uns ist das Rauschen. Und wir können unser Empfangsystem so bauen, dass alle Rauschquellen signifikant kleiner sind als diese. Und dann haben wir quasi ein ideales Empfangsystem, weil besser wird es nicht. Und das ist quasi bei so Radieempfangsystem eigentlich immer das Ziel, um zu bauen, dass dieses thermische Rauschen limitierend ist. Und das liegt bei Zimmertemperatur liegt das thermische Rauschen bei minus 174 dBm pro Herz. Wenn man in den Himmel guckt, wird es tatsächlich ein bisschen weniger. Weil der Himmel kälter ist als das Zimmer und dann rauscht es weniger. Was heißt das? Warum pro Herz? Also es ist eine Leistungstichte. Wenn wir uns einen größeren Frequenzbereich angucken, sehen wir insgesamt mehr Rauschen als die Einheit, in der man üblicherweise Signalgrößen angibt in der Funktechnik, möchte ich jetzt nicht, muss ich jetzt nicht unbedingt erläutern, aber das sind ungefähr 5x10 auf minus 21 Watt pro Herz. Jetzt darf man sich noch eine Kanalbahnbreite von irgendwie 10 Kilo Herz nehmen oder so, dann darf man zu dem Exponent nochmal 4 dazuzählen. Aber es ist trotzdem eine extrem geringe Energie, die man da detektiert. Um diese Energie möglichst gut zu detektieren, möchte man einen Vorverstärker haben, dass man dann noch ein paar Rauschen zu dem Signal hinzufügt. Das hier ist der Prototyp. Ich habe gestern auf der GPN ein ordentliches Board dafür gemacht und das fertigen jetzt die Chinesen. Das ist der Prototyp. Das ist eigentlich relativ einfach. Da ist ein Transistor drauf, der sich für diese Frequenz eignet und wenig rauscht. Da gibt es spezielle Vorverstärker, die man kaufen kostet 4-5 Euro. Dann baut man da irgendwelche Matching-Komponenten davor. So ein LC-Netzwerk ist das normalerweise. Ja. Dann schließt man das an Spectrum-Inneleister an und guckt sich mal an, ob das ordentlich verstärkt. Hier kommt einfach ein Test-Signal rein, ein sehr kleines. Das sind irgendwie minus 50 dBm jetzt hier. Dann kommt der Verstärker mit Stromversorgung und dann speist man das resultierendes Signal wieder ein in das Gerät und dann misst es einfach die Differenz zwischen dem Eingang und dem Ausgangssignal und dann bekommt man so eine Kurve, die eben sagt, wie gut verstärkt der Verstärker bei bestimmten Frequenzen. Hier ist wieder die X-Achse, die Frequenz und Y-Achse ist die Verstärkung, hier ist die Nullinie. Das heißt, es gibt tatsächlich Frequenzen, bei denen der Verstärker ein Abschwächer ist. Aber da, wo wir den betreiben wollen, also hier drüben, wo der Marke ist, verstärkt er relativ gut. Um 17,4 dB heißt Faktor 50 durch diesen Verstärker. Das Rauschmaß kann man auch messen, aber mit meinem Equipment nicht so exakt wie das Rauschmaß von diesem Verstärker klein ist. Nach dem, was ich messen kann, das ist irgendwie mit Null kompatibel. Ja, also es ist auf jeden Fall klein. Also ein Teil, ich würde sagen ein kleiner 1 dB. Was man noch braucht, ist ein Filter, der die unerwünschten Bereiche der Strahlung sozusagen rausfiltert. Ich habe da tatsächlich relativ viel versucht, aber 1,4 GHz ist so eine blöde Frequenz. Es ist irgendwie so für Konzepte wie Helix Filter oder so. Oder auch für surface acoustic wave Filter oder so, ist das schon fast zu hoch. Weil die dann doch relativ klein werden. Und für die, ja, und also für die gängeren Konzepte der Microstrip Filter ist es irgendwie dann zu niedrig. Wobei also dieses Konzept hier funktioniert tatsächlich ziemlich gut. Das ist ein Microstrip Filter, das ist ein bisschen magisch, wie der funktioniert. Vielleicht so ein Schlüssel dazu, wie man verstehen kann, wie das Ding funktioniert, ist, dass die Länge von einem dieser U-Teile ist ungefähr eine Viertelwellenlänge. Also das ist so eine, ja, aber im Endeffekt nimmt man sich einen Simulationsprogramm, klickt ein bisschen rum und fängt alles so lange an, bis das richtig die richtige Filterfunktion sozusagen rauskommt. Ja, habe ich auch mal aufgebaut. Ist jetzt hier mit dem Teppichmesser auf die Platine geschnitzt. Funktioniert aber, ja, auch das habe ich jetzt nochmal, lasse ich mir jetzt nochmal ordentlich fertigen. Ja, dann genug zur der schnöden Theorie, ein paar Ergebnisse. Ja, das erste, was man jetzt in diesem Board machen kann, ist, man nimmt sich irgendwie so ein Signal von dem man weiß, dass es da ist und dass es relativ stark ist, kann man zum Beispiel GSM nehmen, also Handyfunknetz, bei 900 irgendwas megahertz und also dieses Bergchen hier, das ist ein GSM-Kanal. Das Spektrum, was man das sieht, ist immer für 80 Millisekunden integriert. Und also das ist so eine publische Software, die ich halt geschrieben habe um irgendwie die Daten von diesem Board aufzunehmen. Die zeigt hier oben so eine Zeitreihe an, da erkennt man nichts drin und hier unten das Spektrum und dieser Hügel hier, der breite Hügel, das sind die Flanken von dem Surface Acoustic Wave Filter, also von diesem schmalen Filter in der Zwischenfrequenz und das, was da drauf ist, ist dann tatsächlich das Signal, sozusagen, wie man das unterscheidet. Das komme ich gleich noch dazu. Ja, dann kann man hier irgendwie Sachen einstellen. Wichtige Sache, die man einstellen kann, ist die Mittenfrequenz sozusagen, die von der, die vom Eingang auf, also die Frequenz am Eingang, die in die Mitte dieses Bandes konvertiert wird, was man beobachten möchte. Das stelle ich normalerweise auf 1,42 GHz, aber das ganze Board ist so entworfen, dass ich die relativ weit Abseits von diesem 1,42 GHz noch hin und her schieben kann, indem ich einfach eine andere Frequenz für den lokalen Oscillator wähle. Also realistischerweise kann man irgendwie so 500 bis 1.700 MHz einstellen. Ja, noch so irgendwie sinnvolle Ergebnisse bekommen. Ja, genau. Was man dann noch machen kann, ist, man kann sich ein Wasserfalldiagramm angucken von diesem Signal. Das ist jetzt in dem Fall nicht so unglaublich interessant. Das ist halt so ein GSM-Kanal hier. Also vielleicht Wasserfalldiagramm auf der X-Achse ist Frequenz aufgetragen. Die Amplitude wird kodiert durch die Farbe, also rote Hell, grün ist etwas dunkler, blaues Dunkel. Und auf der Y-Achse ist die Zeit. Also die oben sind neu und jede neue Messreihe wird als einzelne Pixelzeile sozusagen oben angehängt und dann fließt es so nach unten. Deshalb heißt das Wasserfalldiagramm. Was man jetzt hier, also eine Problematik, die man jetzt hier vielleicht ganz gut erkennt, ist, wir wissen jetzt, also ich weiß es, weil ich das weiß, dass das hier ein Signal ist und das hier zum Beispiel nicht. Das ist einfach nur Bandpass. Und ich kann den aber, also ich kann jetzt nicht sagen, hier aus irgendwelchen Gründen ist jetzt das hier Bandpass und das hier Signal, muss das irgendwie unterscheiden können. Und eine Möglichkeit, wie man das unterscheiden kann, ist, man schiebt den lokalen Oscillator ein bisschen rum und guckt, was passiert. Und wenn man jetzt halt während diese Messungen läuft, wenn dieses Wasserfalldiagramm gezeichnet wird, den lokalen Oscillator nach oben, nach unten verschiebt, dann stellt man fest, dass sich manche Signalkomponenten eben so wie jetzt hier eine Frequenz verschieben, weil ich ja die Eingangsfrequenz sozusagen ändere und andere eben nicht, also zum Beispiel diese breite rote Streifen. Und was man dann einfach machen kann, ist, man stellt sich hin und sagt, ich schalte jede Sekunde den lokalen Oscillator um zwischen dem Band, auf dem ich tatsächlich messen möchte und einem anderen neben dran, wo ich weiß, dass kein Signal da ist, schalte ich jede Sekunde um und dann subtrahiere ich die beiden voneinander. Und dann bleibt tatsächlich nur das Signal stehen, dass man einen Eingang des Boards irgendwie reinkommt. Sieht man auch jetzt hier, was ich immer auf so einem Biber sieht, da sieht man jetzt noch so einen zweiten Kanal, der jetzt noch erkennbar wird. Also es ist noch ein GSM-Kanal, der viel schwächer ist. Denn hätte man hier, in dem Ursprünglichen, hätte man den nie erkannt, überhaupt nicht mal. Diese Technik heißt Frequency Switching, die ist relativ bekannt in der Radioastronomie, also die wird da viel verwendet. Die funktioniert gut für schmale Bandbreiten. Also wenn, finde ich, nur drei Mega-Hass beobachtet, ist die relativ gut. Wenn man breitere Bänder hat, greift man auf andere Techniken zurück, zum Beispiel Position Switching. Da fährt man tatsächlich, bewegt man die Schüssel, bewegt man sein Spiegel so, dass er ein bisschen neben die Quelle zeigt und dann wieder drauf und dann subtrahiert man diese beiden Signale voneinander. Dann kann man sehen, was kommt von der Quelle und was kommt vom Himmel. Das kann ich mit meinem Teleskop nicht machen, weil die Schüssel ist so klein, wenn man das Himmel zu beobachtet, dann müsste ich das um 90 Grad drehen und da etwas anderes zu sehen und da sind dann wieder andere Quellen. Es ist nicht realistisch machbar, aber wenn man ein großes Teleskop hat, macht man das üblicherweise so. Genug rum-Experiment. Jetzt stellen wir uns mal nach draußen und machen mal Aufnahmen vom Himmel. Sieht so raus. Ein beleidigend schlechtes Ergebnis, weil es nur fünf Minuten integriert ist und in Karlsruhe aufgenommen, und Fernsehern ganz viel Störstrahlung machen. Aber man sieht das Wesentliche. Man sieht zwei solche Peaks und man kann die besser interpretieren, wenn man auf der x-Achse statt der Frequenz die Geschwindigkeit aufträgt. Also ich kann über diese Dopplerverschiebungsformel, die ich vorhin hatte, kann ich einfach jetzt jede Frequenz eine Geschwindigkeit zuordnen. Dann sehe ich eben hier zwei Peaks, die bei zwei verschiedenen relativ Geschwindigkeiten von Gas sind. Die Peaks sind nicht scharf, die haben eine gewisse Breite. Man kann sich jetzt vorstellen, wie könnte dieses Signal zustande kommen? Das könnten zum Beispiel zwei große Bereiche sein im Weltraum, in denen sich Gas befindet, was eine gewisse Geschwindigkeitsverteilung hat. Manche Teile von diesem Gas bewegen sich ein bisschen langsamer, aber insgesamt bilden die trotzdem so einen Klumpen. Dann bildet das hier ein Klumpen also diese beiden Peaks. Ich denke, die tatsächlich korrekte Erklärung ist jetzt, wenn man von der Sonne aus zum Beispiel in diese Richtung guckt, dann hat man hier zwei solche Spiralarme von der Milchstraße, zum Beispiel diesen Arm und diesen Arm und die rotieren ja, die rotieren alles so. Das heißt, die haben zwei verschiedene relativ Geschwindigkeiten zu uns. Und dann gehört eben dieser Peak zum Beispiel zu dem inneren Arm und der da gehört zu dem Uppsala und anhand der Breite von den Peaks kann man die Geschwindigkeitsverteilung von dem Gas innerhalb dieses Armes feststellen und an der Position eben tatsächlich die Relativgeschwindigkeit. Die Relativgeschwindigkeit ist so nicht korrekt. Da muss man noch so eine Korrektur machen für die Bewegungsgeschwindigkeit der Erde um die Sonne und sogar für drehen wir uns gerade mit der Wege der Erddrehung auf das Objekt zu, was wir obachten auch so ein paar Korrekturen machen eigentlich. Aber man sieht auf jeden Fall das da was ist. Ich habe noch ein paar ältere Ergebnisse, die ich mit dem Spectrum Analyzer aufgenommen habe, der eigentlich sehr ungeeignet ist für diese Art von Aufnahme, weil der nämlich Sampling das Spektrum abtastet, der misst eine Frequenz nach der anderen und verliert deshalb einfach 98% des Signals, weil er immer nur bei einer Frequenz misst. Dieses Board, das ich hier gebaut habe, ist tatsächlich aber das ist halt irgendwie 6 Stunden integriert und bei wenig in einer Rauscharm- und Umgebung und dann sieht man halt tatsächlich hier in diesem Spektrum unten auch jetzt schöner, also 3 Arme in dem Fall. Das oben ist also das Teleskop war bei dieser Aufnahme immer auf eine feste Stelle am Himmel gerichtet und der Himmel hat sich dann sozusagen daran vorbeigetreten. Das Bild oben führt für diese verschiedenen Positionen, die sich da mit einer Position der Schüssel vorbeitreten und da sieht man jetzt eben tatsächlich dass man bei verschiedenen Positionen am Himmel verschiedene, schnelle von diesen Wolken quasi hat, also das wäre dann quasi so ein Arm, der sich da so halt vorbeitritt und je nachdem aus welchem Winkel man den sozusagen beobachtet ist die Relativgeschwindigkeit dann kleiner oder größer. Ja, das ist irgendwie noch so ein Bild was aus einer anderen Richtung aufgenommen ist. Da ist ja irgendwie so an einem bestimmten Punkt kommt dann auch so ein Ausläufer dazu. Ja. So, das war es dann auch fast. Jetzt noch was mache ich jetzt weiter? Also testaufnahme habe ich mal gemacht. Die geht es jetzt weiter. Das Coole, was ich natürlich immer machen möchte ist, wenn man jetzt schon mal hier digital die Daten hat dann möchte man gerne interferometrie machen. Man möchte gerne von diesen Boards auf der Wiese liegen haben und mit mehreren Antennen dran und die Signale von denen interferieren lassen. Ja reicht leider die Zeit jetzt nicht um dieses sehr interessante Konzept noch weiter zu erläutern aber was man damit effektiv erreichen kann ist ihr wisst vielleicht dass die Auflösung also die genau die Auflösung von einer Antenne ist limitiert durch Lampter durch D. Lampter ist die Wellenlänge der Strahlung, die ich beobachte und D ist die Größe von dem Spiegel. So, wenn ich jetzt halt so zum Beispiel für Lampter ein 20 Zentimeter einsetze für die Größe von dem Spiegel 1,2 Meter komme ich auf irgendwie ja, ich rechne es nicht auf der Bühne Kopfzündung peinlich aber auf jeden Fall komme ich dann auf das Ergebnis dass das ungefähr 10 Grad sind. Also das Ergebnis ist ein Radian, umrechnet ich auf ungefähr 10 Grad und es heißt einfach ich kann mit meiner Schüssel keine Strukturen auflösen sind als 10 Grad einfach gegeben durch die Größe des Spiegels und die Wellenlänge, bei der ich beobachte und der Witz an so einem Interferometrieset ab ist jetzt ich kann zwei Antennen haben ich kann die in einem bestimmten Abstand aufstellen und die Auflösung von der ich noch Strukturen auflösen kann ist da nicht mehr gegeben durch die Größe der Antennen, sondern durch den Abstand das heißt ich kann die einfach 100 Meter auseinanderstellen und dann habe ich sehr gute Ortserflösung so nett ist die Physik natürlich nicht also das stimmt so eigentlich nicht also ich habe dann diese gute Ortserflösung aber ich will hier dafür andere Dinge aber wenn man dieses Konzept mal am Laufen hat kann man interessante Dinge damit machen und man kann höhere Ortserflösung dadurch bekommen tatsächlich wenn man sich entsprechend geschickt anstellt ja und in dem Sinne möchte ich auch gerne mal eine ordentliche Karte sozusagen aufnehmen also tatsächlich mal bei verschiedenen Stellen am Himmel messen man kann nicht integrierte Spektrum haben was nicht so ergrauscht und dann so ein bisschen so ein Bild aufnehmen was zeigt woher wie viel Strahlung kommt Serbien nennt man sowas normalerweise also Radia Astronomie beobachtet halt anders als Dioptische Astronomie normalerweise immer nur einen Pixel also ich gucke in eine Richtung und dann zähle ich alle Strahlung die aus dieser Richtung kommt zähle ich zusammen es gibt irgendwie so ganz Spezial-Receiver die irgendwie sieben Pixel auf einmal beobachten aber normalerweise einen Pixel und wenn man ein Bild haben möchte ab müsste einfach auf jedem Punkt so zu sagen 10 Minuten und dann fährt man zum nächsten Punkt was auch noch interessant wäre statt unsere Galaxie mal an Trommel da anzugucken da müsste man eigentlich auch was sehen habe ich ja immer noch, bin ich noch nicht dazu gekommen ja, das wär's dann soweit vielen Dank für eure Aufmerksamkeit gibt's Fragen wie lange verfolgst du das Projekt schon? also in der Form in der es jetzt hier auf dem Tisch liegt ja, seit vielleicht 7-8 Monaten immer mal wieder so insgesamt schon seit 3 Jahren ja hier vorne war noch eine Frage also, was? eine Klok zum Sample perfekt, du hast eine Klok zum Sample und eine Klok zum Mischen, ne? die sind nicht voneinander irgendwie abhängig nee, sind sie nicht weil, also kriegst du ja dann häufig so ein Problem das, was ist ich der Oszillator für den ALC haut ein bisschen ab, weil der zwei Oszillatoren in dieser Welt sind nicht gleich es ist halt tatsächlich so, dass ich mit so einem Temperaturkompensierten Quarz eine Frequenzauflösung habe die bestimmten Faktor 100 oder 1000 über dem liegt was die Strukturen, die man da erwartet, an Frequenzauflösung haben das heißt selbst wenn die so ein bisschen auseinandertriften es ist halt einfach egal du hast aber recht, also ich bin jetzt so im Nachhinein mit dem Klok-Signal-Setup, was ich da habe, nicht zufrieden so, es wäre eigentlich besser, die beiden aus derselben Klok zu speisen, es wäre auch besser einen externen Klok-Input für das Board zu haben so, dass man für die Interferometrie die beiden Kloks synchronisieren kann also, vielleicht mache ich noch eine dritte Version, ich das dann korrigiere cool ja, die Frage ist, wie hoch sind die Kosten, wenn man das nachbauen würde ja, also bis ich dieses Board in der Hand hatte wenn man jetzt mal den ersten Versuch nicht mitrechnet, habe ich ungefähr also an Materialkosten, jetzt so bis ich dieses Board in der Hand hatte, wenn man die Messgeräte nicht einrechnet, habe ich so ungefähr 160 Euro bezahlt wenn ich das jetzt nochmal bauen würde, also für das zweite ist es dann viel günstiger da sind es nur so 60 70, weil man von den Platinen zahlt man eine relativ hohe Setupgebühr und kriegt dann aber mal 10 Stück oder so das heißt, es ist halt sehr schwer ein Stück Preis anzugeben, weil ich zahlt mir das Board überhaupt mal fertigen will, zahl ich auf jeden Fall mal irgendwie 60 70 Euro und dann kriege ich aber 10 Stück das heißt, ja so in diesem Bereich ungefähr, aber es ist halt so dass man also ohne Messtechnik im vierstelligen Kostenbereich kann man das nicht machen weil man einfach nicht sehen wird, also zumindest nicht ohne jahrzehntelange Erfahrung, die ich halt nicht hab und wenn man diese jahrzehntelange Erfahrung nicht hab, dann braucht man irgendwie Messtechnik, mit der man irgendwie nachmessen kann ob das funktioniert und was es tut und die ist halt teuer ich hätte zwei Fragen das eine wäre die Teefe vom AD-Wandler wie ist 8-Bit? 8-Bit und dann wäre die zweite eben, weil man nicht standard STRs wie so ein RTL Chip oder eine Spur besser ein STR Play vielleicht verwenden kann mit dem Vorfilter, den man dann hast ich meine, das macht wahrscheinlich das Primäre aus kann man dann auf Standard Hardware im Prinzip zurückgreifen das wäre möglich gewesen für mich ist das halt auch so ein bisschen ein Lernprojekt ich setze mich halt hin und sage so, ich baue jetzt ein Radioteskop und ich baue irgendwie alles selber dann weiß ich, wie das alles funktioniert und dann kann ich von jeder Systemkomponente die Eigenschaften so wählen, wie ich die brauche diesen Weg, den ich jetzt hier gewählt hab ist sicherlich nicht der Weg, wie man am einfachsten zu einem Ergebnis kommt auf jeden Fall nicht ich hab das so gebaut, weil ich das so auch so vom vom Weg sozusagen machen wollte und nicht weil es dir einfach so die Lösung war, man könnte den STR annehmen welche Software hast du denn verwendet um die Filter zu simulieren, die du drauf hast gerade der Surface Acoustic Wave beziehungsweise diese Profrequenz Magie-Geschichten alle? der Surface Acoustic Wave, den muss man nicht simulieren das ist ja ein Baustein das ist ein IC, den kann man kaufen der hat dem Datenblatt spezifiziert und da muss man nicht simulieren für die Bandpass Filter ich gehe gerade nochmal zum für die Bandpass Filter, die habe ich mit Cux simuliert, das ist einfach so das ist halt so eine so eine Software so wie LTE Spice ungefähr anders, aber man kann halt damit einfach so diskrete Filter simulieren aber es ist wirklich relativ einfach so sehr komplizierter das ist hier dieses Teil dieses magische Microstripting, das habe ich mit Sonnet simuliert Sonnet ist so ein elektromagnischer Feld Simulator für 2,5 D Schaltkreise, also eigentlich planar mit so ein paar Ausnahmen das ist ja planar, weil ich habe ja nur einen Layer unten, da habe ich ein flaches obendrauf und es sind keine 3D Strukturen drauf und da kann man sehr gut mit simulieren, da gibt es eine kostenlose Version mit der man so was da locker simulieren kann also größere Sachen nicht, ein bisschen eingeschränkt aber die kostenlose Version kann das gut Sonnet heißt das kann man sich mal anschauen ein sehr schönes Programm da ist noch eine Frage ich wollte auch fragen, was für Software insgesamt so hilfreich war und vor allem auch noch welche Referenzbücher du jetzt zum Beispiel zu Hilfe genommen hast oder welche Foden die jetzt bei deinem Projekt so ziemlich geholfen haben ja, also eine breite Frage ich habe also Software tatsächlich relativ wenig zu Hilfe genommen also Teile von der Firmware von dem Ding sind irgendwie aus diesem LPC open aber es ist ein wesentlicher der USB Teil, weil ich da keine Lust hatte und der Rest ist von Hand und so, auch jetzt so an Toolchain für den Mikrocontroller habe ich fast nichts verwendet das ist eigentlich alles mit Textilitor und Makefile also ich mag das eigentlich nicht so gern aber es schien mir an der Stelle die einfachste Lösung also an für das Layout habe ich Keycard benutzt das ist so ein Software mit der man Schaltpläne und Layouts machen kann es ist so ein Programm da schwankt man immer zwischen her ob man es jetzt liebt oder hasst es hat echt schöne Features teilweise es hat aber teilweise auch echt fiese Wachs und Designfehler so aber es wird besser, also kann man eigentlich schon empfehlen es ist wahrscheinlich besser als die Igel ja so an Communities habe ich irgendwie so ein paar Bekannte oder Freunde die irgendwie sich mit Teilen davon auskennen, die ich dann gefragt habe Bücher habe ich kaum benutzt also außer zu Radias habe ich auch viel im Internet recherchiert zu den Sachen und ab und zu mal auf Mikrocontroller.net was gefragt und die 90% Trolle rausgefiltert ja, dann vielen Dank nochmal