مستقبلات الفلك الراديوي
تقوم مستقبلات الفلك الراديوي بتضخيم الإشارات الراديوية الخافتة للغاية التي تجمعها الهوائيات، وتحويلها إلى ترددات أقل، وكشفها، مع إضافة أقل قدر ممكن من الضوضاء.
Definition
مستقبل الفلك الراديوي هو الإلكترونيات التي تستقبل إشارة التردد الراديوي من وحدة تغذية الهوائي وتقوم بتضخيمها، وتحويل ترددها، وتصفيتها، وكشفها، مع تحديد أدائها بشكل رئيسي من خلال الضوضاء التي تضيفها، والتي تُوجز كدرجة حرارة نظامها.
Scope
يغطي هذا الموضوع سلسلة المستقبلات من وحدة التغذية إلى الكاشف، ومستقبلات التغاير والمذبذبات المحلية، ومضخمات الضوضاء المنخفضة بما في ذلك تقنية HEMT المبردة وخلاطات SIS، ودرجة حرارة النظام ومساهمات الضوضاء، والمعايرة باستخدام صمامات ومحملات الضوضاء، والمطيافات والوحدات الخلفية التي تقسم الإشارة إلى قنوات.
Core questions
- ما الذي يحد من حساسية المستقبل الراديوي؟
- كيف يمكّن تحويل التغاير إلى ترددات أقل من الكشف والتحليل الطيفي؟
- لماذا يتم تبريد الواجهات الأمامية للمستقبلات إلى درجات حرارة مبردة؟
- كيف تتم معايرة القياسات الراديوية على مقياس درجة الحرارة؟
Key theories
- درجة حرارة النظام ومعادلة مقياس الإشعاع
- يتم التعبير عن جميع مصادر الضوضاء كدرجة حرارة مكافئة، وتوضح معادلة مقياس الإشعاع أن الحساسية القابلة للتحقيق تتحسن مع الجذر التربيعي لعرض النطاق الترددي مضروبًا في وقت التكامل مقسومًا على درجة حرارة النظام.
- الكشف بالتغاير
- يؤدي خلط إشارة السماء مع مذبذب محلي إلى تحويلها إلى تردد وسيط أقل يسهل تضخيمه وتقسيمه إلى قنوات، مع الحفاظ على السعة والطور للتحليل الطيفي والتداخل.
- الواجهات الأمامية المبردة منخفضة الضوضاء
- يؤدي تبريد المضخمات والخلاطات فائقة التوصيل إلى بضعة كلفن إلى تقليل الضوضاء الحرارية بشكل حاد، وتوفر وصلات SIS حساسية تقترب من الحد الكمومي عند الأطوال الموجية المليمترية.
Clinical relevance
يحدد أداء ضوضاء المستقبل بشكل مباشر مدى خفوت المصدر الراديوي الذي يمكن كشفه في وقت معين؛ وقد جعلت التطورات في المضخمات المبردة وخلاطات الموصلات الفائقة قياس الطيف للمليمترات ودون المليمترات للغاز الجزيئي البارد أمرًا روتينيًا.
History
استخدم الفلك الراديوي المبكر مضخمات صاخبة نسبيًا، وقد قلل مقياس الإشعاع التبديل لدييك في الأربعينيات من عدم الاستقرار. وقد أفسحت مضخمات الميزر والمضخمات البارامترية المجال لمضخمات الترانزستور المبردة، وفي أعلى الترددات، لخلاطات الموصل الفائق-العازل-الموصل الفائق التي تقترب من الحد الأساسي للضوضاء الكمومية.
Key figures
- Robert Dicke
- Harry Nyquist
Related topics
Seminal works
- wilson2013
- rieke2003
Frequently asked questions
- لماذا يتم تبريد الواجهات الأمامية لمستقبلات الراديو إلى بضع درجات فقط فوق الصفر المطلق؟
- الحد المهيمن على حساسية الراديو هو الضوضاء الحرارية التي تضيفها إلكترونيات المستقبل نفسها. يؤدي تبريد المضخم أو الخلاط الأول إلى بضعة كلفن إلى خفض هذه الضوضاء بشكل كبير، مما يسمح للمستقبل بكشف إشارات أضعف بكثير مما يمكن لنظام يعمل في درجة حرارة الغرفة.
- ماذا تعني درجة حرارة النظام لتلسكوب راديوي؟
- درجة حرارة النظام هي رقم واحد يعبر عن جميع الضوضاء في النظام، بما في ذلك المستقبل والغلاف الجوي والأرض، كدرجة حرارة مقاومة من شأنها أن تنتج نفس الضوضاء. تعني درجة حرارة النظام الأقل تلسكوبًا أكثر حساسية لوقت تكامل معين.