Capiamo e sperimentiamo il principio secondo cui funziona un interferometro - 2a puntata

Dopo la pubblicazione di gran successo pubblicata all'indirizzo :

http://air-radiorama.blogspot.it/2016/03/capiamo-e-sperimentiamo-il-principio.html

in cui si spiegava e dimostrava il principio fisico nella forma piu' semplice di due antenne collegate tra loro da cavi ed un partitore .

Ricapitolando con l'uso di immagini :

A) Un interferometro si basa sul principio di collegare tra loro antenne (nel caso piu' semplice due) molto distanti tra di loro rispetto alla lunghezza d'onda

B) Questo consente di avere un lobo principale di radiazione arbitrariamente piccolo , inversamente proporzionale alla distanza
C) Attenzione che pero' il guadagno totale , nel caso di di due antenne aumentera' solo di 3dB .
Nulla si crea o si distrugge . A lato del lobo principale si formeranno altri lobi secondari che faranno si che l'angolo solido totale di irradiazione totale , sia sempre uguale a quello di due antenne vicine .
Questo potrebbe essere comunque accettabile in diverse applicazioni, tenendo presente che in ogni caso i lobi laterali saranno "filtrati" dalla direttivita' intrinseca delle antenne costituenti ( come indicato nella seguente figura ) e che non e' detto che sui lobi laterali ci siano segnali interferenti .

Ora , vi chiederete da dove nasca tutto questo interesse verso un interferometro , tra l'altro in banda microonde SHF .

Nasce dalla visita presso la Fasar di Flavio Falcinelli con cui ho passato diverse ore a chiaccherare di argomenti vari .

Uno di questi e' stato l'uso di un sistema interferometrico per aumentare il potere di risoluzione di un radiotelescopio amatoriale SHF .

Collegare tra loro due parabole distanti alcuni metri tramite cavo o guida d'onda , presenta alcuni problemi , per cui l'idea di Flavio era quella di usare degli LNB semiprofessionali a PLL collegati direttamente in due parabole con OL agganciato ad un unica sorgente di riferimento (10 MHz) e poi sommare i segnali convertiti in banda L ( 950-2150 MHz) .

L'idea in teoria non fa una piega anche perche' si tratta di una idea classica realmente impiegata , come da figura :

Pero' per mia esperienza personale , garantire nel tempo la fase di due oscillatori liberi agganciati a circa 10 GHz , richiede soluzioni circuitali diverse e piu' sofisticate rispetto a quelle che conosco essere impiegate in questi dispositivi .

Incuriosito dalla faccenda , Flavio mi ha prestato due di questi LNB PLL che ho portato nel mio laboratorio rilevandone la differenza di fase in archi di tempi brevi , medi e lunghi .

In realta' non avendo accesso all' oscillatore interno a 11.300 GHz , per effettuare le misure ho utilizzato uno strattagemma , quello di sfruttare la perdita ( leakage) dell' OL verso l'ingresso .

Nella figura si vede il segnale dell' OL misurato all' ingresso dell' LNB 

A questo punto , ho sommato , tramite un partitore ,i segnali degli OL ( agganciati tutti e due al oscillatore al Rubidio di stazione ) e li ho mandati all'ingresso dell' analizzatore di spettro settato con tempi di scansione lunghi ( 1000s/divisione ) e scala lineare 

Oscillatore al Rubidio 

Il risultato e' la somma vettoriale dei segnali dei due oscillatori .

Allo scorrere del tempo , si hanno massimi e minimi a seconda che la fase relativa sia di uguale od in opposizione  . Questo il risultato dei primi 10000 secondi .

Altri 10000 secondi . La variazione di fase rallenta ma e' sempre presente .

Altri 10000 secondi . La variazione di fase rallenta ancora ma e' sempre presente .

Altri 10000 secondi . La variazione di fase rallenta ancora ma e' sempre presente su un arco di 10000 secondi 

Altri 10000 secondi. La fase relativa tende ad assumere un valore costante  , ma con variazioni caotiche (jitter)

Altri 10000 secondi .  La situazione precedente permane .

Ho tenuto d'occhio la situazione per diverso tempo ottenendo anche dei grafico con bruschi salti di fase , tipo questo . Non ho idea se siano state variazioni nei due LNB PLL o se si sia trattato di disturbi o microinterruzioni sull' alimentazione .Posso escludere interruzioni di alimentazione piu' lunghe del tempo di tenuta degli elettrolitici dell' alimentatore HP che in questo caso si spegne .

Le conclusioni , che gia' subodoravo per esperienze precedenti  : 

A) La differenza di fase non e' definita ad ogni accensione
B)  La differenza di fase varia nel tempo e tende a stabilizzarsi solo dopo periodi lunghi ( diciamo un giorno )
C) Di alcune brusche variazioni di fase e' sconosciuta la causa
C) Il tutto provato con i due LNB a temperatura costante in laboratorio . Si ritiene che differenze di temperature variabili in un reale ambiente esterno potrebbero avere effetti imprevedibili fintanto che non realmente misurato .
Ma questo esula gli scopi di questo primo test .

Non posso escludere che con una base interferometrica non esagerata ( diciamo un paio di metri ) , con una configurazione ben fissa , in cui si attende che cio' che si vuole osservare , passi nel campo di azione di un interferometro cosi' costituito , acceso permanentemente , con una buona esperienza e pazienza , si possano ottenere dei risultati che possano poi essere rielaborati .

Personalmente , onde evitare sorprese , preferirei usare oscillatori locali ottenuti per sintesi diretta (in genere moltiplicazione) da una sorgente di riferimento unica , oppure usare degli amplificatori LNA in SHF e sommare poi i segnali in SHF con cavi o guide d'onda

Detto questo , vi chiederete , ma dopo tutto questo dove ci porta se non verso soluzioni costose  ?

La risposta non la so ancora , ma quello che mi ha incuriosito durante le pubblicazione di un sito eccezionale all'indirizzo :

http://air-radiorama.blogspot.it/2016/02/fenomenale-sito-chiavette-usb-rtl-e.html

http://superkuh.com/rtlsdrinterferometer.html

Ed in particolare da questa immagine :



Un interferometro costruito con due LNB non agganciati il che sarebbe FANTASTICO .

In teoria non avrebbe molto senso .

Pero' si puo' attuare qualche trucco .

Sto sperimentando tali trucchi , che come sempre portano vantaggi e svantaggi .

La strada di sperimentazione e comprensione qui e' piu' lunga .

Non appena arrivero' al fondo e mi saro' probabilmente confrontato con chi l'adotta , saro 'in grado di tirare delle conclusioni .