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2020年4月的氢谱线观测记录

这篇记录写于刚入门业余射电天文那时候,彼时我对天线、放大器、滤波器、SDR接收机等内容都不怎么了解,文中频谱图中所记录的偏离1420MHz的峰,也许就是氢谱线,只是当时接收机因为某些原因导致了频谱偏离了1420MHz。另外,我还留有当时的一些图片,不过在一部废弃的手机中,以后有机会再附在该文中。当然,文中还有诸多问题,在此发出只是为了作为一个记录。——2022.10.14

 

首先要鸣谢某天文协会的设备和大佬们的指点,否则我没法完成这次的观测。

这篇文章对我来说是有些难写的,一来我并不懂得其中的原理,二来我也不怎么熟悉技术层面的东西,所以我拖了一个星期还是无从落笔。

总而言之,这篇文章只能算是对这次观测的记录,在其中不会有什么创新的东西。

观测的地点和环境

地理位置:东经114度,北纬33度。

具体环境:在我家三楼观测,北边是高墙,只有南边180度的视角。

如何调整赤道仪?

我首先要确定正北的方向,然而我总感觉附近有磁场的干扰,所以不太相信手机的上的指南针。

我用手机软件查看太阳中天的时间,然后看三脚架的影子,当影子是对称的时候,说明我已经找到正北方了。之后就是给三角架的三个挨地的脚做标记,方便日后再次假设设备。

观测目标方位

177度,26分,43秒,仰角61度,42分,53.1度秒,在正南方附近。

硬件

适合在1420Mhz观测的喇叭天线、Hackrf One接收机、放大滤波器、一台电脑、若干馈线和USB数据线。

注:放大滤波器,即指把放大器和滤波器集成到一块电路板上。

软件

SDRSharp,其中有个插件叫做IF Average,用来做快速傅里叶积分,把参数FFF resolution 调到1024,Intermediate average调到1000或10000,Gain调到70,Level看着积分窗口中积分面积的高度来调节,Dynamic averaging大概10000就够了。

准备事项

直接拿手机和喇叭天线相对齐,看手机指南针的显示,然后调整赤道仪,看到指南针指到大概177度,高度角大致61度的时候就可以固定天线了。

记录数据

看着IF Average插件的积分窗口做完10000次积分就可以输出一次数据。数据是txt文件格式的,把这些文件导入频谱读取软件中可以生成频谱图。

 

以两个4月13日观测数据为例子,生成频谱如图1所示,中心频率为1410.7MHz,频宽是20MHz

从这张图上可以看到,1412MHz附近有一个比较明显的峰,暂时不能确定是信号还是干扰。

图1:2020年4月13日以1410.7MHz为中心记录的两个数据

图2展示了十一个4月14日观测的数据,第2到12组的观测时间是9:24到20:16,第13组和第14组数据是22:15以后观测的,中心频率为1390.7MHz,频宽是20MHz。

可以看到1385MHz附近有一个特别明显的峰值,18点左右时这个峰特别低,其他时间都比较高,暂时也没法确定是信号还是干扰。

图2:2020年4月14日以1390.7MHz为中心记录的十一个数据

图3展示了十一个4月14日观测的数据,第2到12组的观测时间是9:27到20:18,第13组和第14组数据是22:15以后观测的,中心频率为1410.7MHz,频宽是20MHz

可见和4月13日的情况差不多,也观测到在1412MHz附近有一个明显的峰,18点左右的时候这个峰看不到了,可能是信号太弱了,其他时间这个峰都比较明显。这个峰的高度变化规律明显和上面1385MHz那个峰一样,都是18点左右特别弱。暂时也没法确定是信号还是干扰。

图3:2020年4月14日以1410.7MHz为中心记录的十一个数据

图4是4月14日22:30以后测的天顶的数据,中心频率为1390.7MHz,频宽是20MHz。

可见138Mhz附近,有一个特别弱的峰,应该就是之前观测到的峰。

图4:2020年4月14日以1390.7MHz为中心记录的天顶数据

图5是4月14日22:30以后测的天顶的数据,中心频率为1410.7MHz,频宽是20Mhz。

天顶看不到1412MHz附近的那个峰,也许是太弱了,所以看不到,到现在为止,似乎还是没法判断这个峰是不是干扰。

图5:2020年4月14日以1410.7MHz为中心记录的天顶数据

 

最后为了判断这两个峰是不干扰,就换了硬件

硬件:适合在1420Mhz观测的喇叭天线、AirSpy接收机,放大滤波器、黑色滤波器、一台电脑、若干馈线和USB数据线

注:黑色滤波器,即黑颜色的中心频率为1420MHz的带通滤波器

 

这次发现接收机换成AirSpy后,无论接不接黑色滤波器,都看不到1412MHz附近的峰。

而把接收机换回Hackrf后,不接黑色滤波器,仍然能看到那1412MHz峰,但接了黑色滤波器之后,就看不到那个峰了。

同时鉴于之前把喇叭天线朝向换了很多个角度和方位,仍然能够用hackrf接收机看到1412MHz处的峰,所以基本上判定这是干扰信号,也许是用hackrf接收机导致的。

在上述的过程中,我们也试着对着原来的方位角可能有人造卫星信号的频段进行重点观测,选取几个中心频点,选择合适的频宽,采集并记录数据。

选取的这几个中心频点并不是要观测的频率,因为有中频干扰,而真正要观测的频率在中心频点的左边或者右边。

硬件是Hackrf one接收机\AirSpy接收机、放大滤波器,加上黑色滤波\不加黑色滤波器,轮流更换测数据。拿到数据并对比之后,发现并没有什么有价值的信号。

同时也尝试对猎户座参宿四的中天过程进行了观测,我只负责记录了数据,至于处理和分析方面,都是大佬们做的。

中途遇到的问题就是观测的时候电脑没电了,因为是在家中,所以可以用较长的插座来解决。另外就是中午太阳太热,把观测的仪器和电脑晒的发烫,所以我就把纸板用胶带固定在接收机、放大滤波器等的外面,然后用类似的方法把电脑也遮挡住。这时候我只需要拿出一个小板凳,坐在上面即使输出数据就可以了。

由于于我对原理和技术层面都不了解,所以对观测的操作和过程没有信心,也不确定自己是否正确,遇到问题只能去问大佬们,自己也没法独立解决。

最难的是我根本不了解这些有什么用,有很大程度上是因为太懒,所以选择傻瓜式地走完流程,也没有详细询问为什么要这样做。

大概是因为没有发现射电之美吧,毕竟感觉自己只是是比平常人多懂了一点射电知识。这个程度还不够,只有深钻研一下才能真够能够体会到其中的美,我得尝试一下,不能在没有钻研之前,就以我外行人的水平说射电过于枯燥,因为这往往表明自己在这方面的知识太薄弱,以至于不能发现其中的美感。

——2020年04月前后