射电望远镜的工作原理是怎样的?

2023-02-16 13:55

2023-02-16 17:49

接收天体射电波的仪器,统称为射电望远镜。射电望远镜通常按天线的结构,分成几个类型:抛物面天线射电望远镜、射电干涉仪、甚长基线干涉仪和综合孔径系统等。射电望远镜主要由定向天线或天线阵、馈电线、高灵敏度接收机和记录仪或示波器组成。天线阵将收集到的天体电波,经过馈电线送到接收机上。这架接收机同日常收音机的原理相似,实质上也是个放大器,它首先将微弱的天体电波高倍放大,再进行检波,让高频能量转变为低频形式,最后送到记录仪器上记录下来,或在示波器上显示出来。为了要确定天体电波的强度,必须加一个强度已知的比较源,如噪声发生器或石墨热源,适当时将比较源讯号输入接收机,以便比较。

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一般的天文望远镜,只能观测到其他天体发出的可见光,因此叫做光学天文望远镜。它对电波无法接受。所谓射电望远镜,实际上是用来测量从天空中各个方向发来的射电能量的一种天文仪器。它具有高定向性天线和相应的电子设备。因此有人说,射电望远镜与其称它为望远镜,倒不如说是雷达接收天线。现在世界上最大的射电望远镜,其直径有100米,面积有足球场那么大,真可谓庞然大物。
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。
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