硬件型号:FAST射电望远镜

 

系统版本:射电望远镜系统

 

射电望远镜的基本原理是和光学反射望远镜相似,投射来的电磁波被一精确镜面反射后,同相到达公共焦点。然后再用电缆传送至控制室进一步放大﹑检波,最后以适于特定研究的方式进行记录、处理和显示。功率值就是我们记录下来的信息。收音机、广播电视和卫星电视也是类似的原理,只不过比射电望远镜多了解调的步骤。
射电望远镜的原理与卫星电视天线接收器的原理大同小异,它通过接收来自遥远天体的电磁辐射信号,分析其强度,频谱和偏振来进行研究。其主要有两个基本指标——分辩率和灵敏度。从光学中,我们知道望远镜的分辩率与波长λ成正比,与望远镜的口径D成反比。

由于光学望远镜是工作在波长为微微米的数量级上,而射电望远镜工作在毫米数量级上,之间相差10000倍,那么要达到同样的分辩率,射电望远镜的口径(孔径)就要比光学望远镜大一万倍。好在,由于运用了射电干涉仪,可以用相距很远的两地射电望远镜之间的直线距离代替望远镜的真实孔径。

这种技术叫做甚长基线干涉。它可以使有效口径大到几千公里甚至更远,从而大大提高了分辩率,使人们有可能看到天体的精细结构。然而有得必有失,灵敏度在分辩率提高的同时却降低了。灵敏度取决于射电望远镜的有效面积,天线造的越大,其灵敏度越高。然而由于射电干涉仪的运用,我们用两地望远镜之间的直线(基线)长度来代替真实孔径,却没有增大与其对应的天线的有效面积,从而使射电望远镜灵敏度成倍下降,这也就决定了射电天文学的研究对象——主要是对高能天体观测以及对射电天文谱线的分析。

经典射电望远镜 的基本原理 是和光学 反射望远镜相似,投射来的 射电望远镜电磁波被一精确镜面反射后,同相到达公共焦点。用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦,因此,射电望远镜天线大多是 抛物面。射电望远镜表面和一理想抛物面的均方误差如不大于λ/16~λ/10,该望远镜一般就能在 波长大于λ的射电波段上有效地工作。对米波或长分米波观测,可以用金属网作镜面;而对厘米波和毫米波观测,则需用光滑精确的金属板(或 镀膜)作镜面。从天体投射来并汇集到望远镜焦点的射电波,必须达到一定的功率电平,才能为接收机所检测。目前的检测技术水平要求最弱的电平一般应达10 -20瓦。射频信号功率首先在焦点处放大10~1000倍﹐并变换成较低频率(中频),然后用电缆将其传送至控制室,在那里再进一步放大﹑检波,最后以适于特定研究的方式进行记录、处理和显示。

天线收集天体的射电辐射,接收机将这些信号加工、转化成可供记录、显示的形式,终端设备把信号记录下来,并按特定的要求进行某些处理然后显示出来。表征射电望远镜性能的基本指标是 空间分辨率和灵敏度,前者反映区分两个天球上彼此靠近的射电点源的能力,后者反映探测微弱射电源的能力。射电望远镜通常要求具有高空间分辨率和高灵敏度。

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