Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

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Teleskope, Detektoren, Meßgeräte
Frequenz dieses Signals herabgesetzt wird so daß eine niederfrequente Zwischenfrequenz (IF,
„intermediate frequence“) den Vorverstärker verläßt. Das elektronische Bauteil, welches zu diesem
Zweck eingesetzt wird, bezeichnet man als Mischer. Aus der Hochfrequenztechnik ist ja allgemein
bekannt, daß sich niederfrequente Signale auf elektronischem Wege besser verarbeiten lassen.
Außerdem können auf diese Weise störende Rückkopplungen zur Antenne vermieden werden.
Der Name „Mischer“ für den Frequenzkonverter kommt daher, weil in diesem Bauteil ein stabiles, von
einem Quarzoszillator (der sogenannte Lokaloszillator) geliefertes sinusförmiges Signal „eingemischt“
wird. Mathematisch wird auf diese Weise entweder die Summe oder die Differenz der beiden Signale –
Nutzsignal und Frequenznormal des lokalen Oszillators – erzeugt. Dadurch entsteht ein moduliertes
Signal geringer Frequenz (meist einige 100 MHz), das sich einfacher transportieren und
weiterverarbeiten läßt. Empfänger, die diese Methodik nutzen, bezeichnet man gewöhnlich als
heterodyne Empfänger.
Die Verarbeitung des Zwischensignals kann beispielsweise in weiteren Stufen der Verstärkung und der
Frequenzfilterung (z.B. mittels spezieller IF-Verstärker) erfolgen. Am Ende wird das Ergebnis
entweder analog gespeichert (z.B. auf Magnetbändern, auf Festplatten oder – altmodisch - in Form
eines Ausdrucks) bzw. sofort digitalisiert. In diesem Fall steht einer computergestützten Signalanalyse
nichts mehr im Wege.
Das Problem, mit den Radioteleskope zu kämpfen haben ist, daß die von einer kosmischen Quelle in
der Antenne gesammelte Energie – ausgedrückt durch dessen Rauschleistung Wb - immer klein ist
gegenüber dem Systemrauschen, ausgedrückt durch W N . Nach den Gesetzen der statistischen
Mechanik ist bekannt, daß die relative Genauigkeit einer Messung – welche die Grenzempfindlichkeit
∆W bestimmt – von der Gesamtzahl der unabhängigen Meßwerte n abhängt:
∆W
1
= [1.59]
W n
k
wobei W k die kommulative Rauschleistung darstellt. Ist ∆ ν die verwendete Bandbreite und τ die
Integrationszeit, dann gilt für die kleinste noch nachweisbare Rauschleistung in bezug auf k W
∆ W =
Wk
τ ∆ ν
[1.60]
Um die von der Antenne abgegebene Leistung auch dann noch zuverlässig messen zu können, wenn
∆ W