هوائيات التلسكوب الراديوي
هوائيات التلسكوب الراديوي هي العاكسات والمغذيات التي تعترض موجات الراديو الواردة وتركّزها على جهاز استقبال، مما يحدد منطقة التجميع وشكل الحزمة والنطاق الترددي للتلسكوب الراديوي.
Definition
هوائي التلسكوب الراديوي هو الهيكل، وعادة ما يكون طبقًا عاكسًا أو مصفوفة من العناصر، الذي يلتقط الإشعاع بترددات الراديو ويربطه بجهاز استقبال، ويتميز بمساحة التجميع الفعالة ونمط الحزمة ونطاق التردد التشغيلي.
Scope
يغطي هذا الموضوع العاكسات ذات الطبق المكافئ وترتيبات التغذية والعاكسات الفرعية الخاصة بها، وهوائيات ثنائية القطب والمصفوفات المرحلية للأطوال الموجية الطويلة، وأنماط الحزمة والفصوص الجانبية، وكفاءة الفتحة ودقة السطح، والمتطلبات الهيكلية والتوجيهية للهوائيات الكبيرة القابلة للتوجيه والثابتة.
Core questions
- كيف يحدد حجم الهوائي ودقة سطحه الدقة وأعلى تردد قابل للاستخدام؟
- ما الذي يميز العاكسات الطبقية عن مصفوفات ثنائية القطب والمصفوفات المرحلية؟
- ما هي أنماط الحزمة والكسب والفصوص الجانبية؟
- كيف يتم تعريف كفاءة الفتحة وتعظيمها؟
Key theories
- حزمة الهوائي وتبادلية النمط
- استجابة الهوائي في السماء، أو حزمته، هي تحويل فورييه لإضاءة الفتحة، لذا فإن الفتحات الأكبر والأكثر إضاءة بشكل موحد تعطي حزمًا أضيق ودقة أعلى.
- كفاءة الفتحة ودقة السطح
- تؤدي الانحرافات في سطح العاكس عن القطع المكافئ المثالي إلى تشتيت الإشارة خارج الحزمة، وتوضح علاقة روز (Ruze relation) أن الكفاءة تنخفض بشكل حاد بمجرد أن تقترب أخطاء السطح من عُشر الطول الموجي.
- المصفوفات المرحلية للترددات المنخفضة
- عند الأطوال الموجية الطويلة، يتم دمج عناصر ثنائية القطب الثابتة إلكترونيًا في حزم، مما يسمح بفتحات مرنة وقابلة للتوجيه دون هياكل متحركة، كما هو مستخدم في المصفوفات الحديثة منخفضة التردد.
Clinical relevance
يحدد تصميم الهوائي حساسية كل مرفق راديوي وتغطيته الترددية ودقته؛ وتحدد دقة سطح الأطباق الكبيرة ما إذا كان التلسكوب يمكنه الوصول إلى نطاقات المليمتر ودون المليمتر حيث يشع الغاز البارد والغبار.
History
أرسى طبق ريبر المكافئ في الفناء الخلفي عام 1937 مفهوم الطبق القابل للتوجيه، وتوالت الأطباق الأكبر حجمًا، من جودريل بانك إلى تلسكوبي إيفيلسبرغ وغرين بانك بقطر 100 متر، والعاكسات الثابتة أرسيبو بقطر 305 أمتار وفاست بقطر 500 متر. وقد أعادت مصفوفات ثنائية القطب المرحلية إحياء علم الفلك الراديوي منخفض التردد.
Key figures
- Grote Reber
- John D. Kraus
Related topics
Seminal works
- wilson2013
- kraus1986
Frequently asked questions
- لماذا يجب أن يكون سطح الطبق الراديوي أملسًا إلى جزء من الطول الموجي؟
- تؤدي النتوءات والترهلات في العاكس إلى تشتيت الإشارة بعيدًا عن البؤرة، مما يقلل الكفاءة. وتوضح علاقة روز (Ruze relation) أن الخسارة تزداد بشكل حاد بمجرد أن تصل أخطاء السطح إلى حوالي عُشر الطول الموجي المرصود، وهذا هو السبب في أن أطباق الموجات المليمترية تحتاج إلى أسطح دقيقة بعشرات الميكرونات.
- لماذا تستخدم بعض التلسكوبات الراديوية مصفوفات من ثنائيات القطب بدلاً من الأطباق؟
- عند الأطوال الموجية الطويلة، سيكون الطبق كبيرًا بشكل غير عملي، ويمكن بدلاً من ذلك تشكيل الحزم إلكترونيًا عن طريق دمج العديد من هوائيات ثنائية القطب الثابتة البسيطة مع الأطوار الصحيحة. وهذا يوفر تلسكوبًا قابلاً للتوجيه وإعادة التكوين بدون أجزاء متحركة، وهو مثالي للمسح منخفض التردد.