Antenas de Radiotelescopio
Las antenas de radiotelescopio son los reflectores y alimentadores que interceptan las ondas de radio entrantes y las concentran en un receptor, estableciendo el área de captación, la forma del haz y el rango de frecuencia de un radiotelescopio.
Definition
Una antena de radiotelescopio es la estructura, típicamente un plato reflector o una matriz de elementos, que capta la radiación de radiofrecuencia y la acopla a un receptor, caracterizada por su área de captación efectiva, patrón de haz y banda de frecuencia de operación.
Scope
Este tema cubre los reflectores de plato parabólico y sus configuraciones de alimentación y subreflector, las antenas dipolo y de matriz en fase para longitudes de onda largas, los patrones de haz y los lóbulos laterales, la eficiencia de apertura y la precisión de la superficie, y las demandas estructurales y de apuntamiento de las grandes antenas orientables y fijas.
Core questions
- ¿Cómo determinan el tamaño de la antena y la precisión de la superficie la resolución y la frecuencia utilizable más alta?
- ¿Qué distingue a los reflectores de plato de los dipolos y las matrices en fase?
- ¿Qué son los patrones de haz, la ganancia y los lóbulos laterales?
- ¿Cómo se define y maximiza la eficiencia de apertura?
Key theories
- Haz de la antena y la reciprocidad del patrón
- La respuesta de una antena en el cielo, su haz, es la transformada de Fourier de la iluminación de la apertura, por lo que las aperturas más grandes y uniformemente iluminadas producen haces más estrechos y mayor resolución.
- Eficiencia de apertura y precisión de la superficie
- Las desviaciones de la superficie del reflector de un paraboloide ideal dispersan la señal fuera del haz, y la relación de Ruze muestra que la eficiencia disminuye drásticamente una vez que los errores de la superficie se aproximan a una décima parte de la longitud de onda.
- Matrices en fase para bajas frecuencias
- En longitudes de onda largas, los elementos dipolo fijos se combinan electrónicamente en haces, lo que permite aperturas flexibles y orientables sin estructuras móviles, como se utiliza en las matrices modernas de baja frecuencia.
Clinical relevance
El diseño de la antena fija la sensibilidad, la cobertura de frecuencia y la resolución de cada instalación de radio; la precisión de la superficie de los grandes platos determina si un telescopio puede alcanzar las bandas de milímetros y submilímetros donde irradian el gas frío y el polvo.
History
La parábola de patio trasero de Reber de 1937 estableció el plato orientable, y le siguieron platos cada vez más grandes, desde Jodrell Bank hasta los telescopios Effelsberg de 100 metros y Green Bank, y los reflectores fijos Arecibo de 305 metros y FAST de 500 metros. Las matrices de dipolos en fase han revivido la radioastronomía de baja frecuencia.
Key figures
- Grote Reber
- John D. Kraus
Related topics
Seminal works
- wilson2013
- kraus1986
Frequently asked questions
- ¿Por qué la superficie de un plato de radio debe ser lisa hasta una fracción de la longitud de onda?
- Las protuberancias y el hundimiento en el reflector dispersan la señal lejos del foco, disminuyendo la eficiencia. La relación de Ruze muestra que la pérdida aumenta drásticamente una vez que los errores de la superficie alcanzan aproximadamente una décima parte de la longitud de onda de observación, razón por la cual los platos de ondas milimétricas necesitan superficies precisas hasta decenas de micras.
- ¿Por qué algunos radiotelescopios utilizan matrices de dipolos en lugar de platos?
- En longitudes de onda largas, un plato tendría que ser imprácticamente grande, y los haces pueden formarse electrónicamente combinando muchas antenas dipolo fijas simples con las fases correctas. Esto proporciona un telescopio orientable y reconfigurable sin partes móviles, ideal para estudios de baja frecuencia.