گیرندههای رادیو نجوم
گیرندههای رادیو نجوم سیگنالهای رادیویی بسیار ضعیف جمعآوری شده توسط آنتن را تقویت، پایینتبدیل و آشکارسازی میکنند، در حالی که کمترین نویز ممکن را اضافه میکنند.
Definition
گیرنده رادیو نجوم، الکترونیکی است که سیگنال فرکانس رادیویی را از فید آنتن دریافت کرده و آن را تقویت، تبدیل فرکانس، فیلتر و آشکارسازی میکند، که عملکرد آن عمدتاً توسط نویزی که اضافه میکند تعیین میشود و به عنوان دمای سیستم آن خلاصه میشود.
Scope
این موضوع شامل زنجیره گیرنده از فید تا آشکارساز، گیرندههای هترودین و نوسانسازهای محلی، تقویتکنندههای کمنویز از جمله فناوری HEMT خنکشده و میکسر SIS، دمای سیستم و سهم نویز، کالیبراسیون با دیودها و بارهای نویز، و طیفسنجها و بکاندهایی است که سیگنال را کانالیزه میکنند.
Core questions
- چه عواملی حساسیت یک گیرنده رادیویی را محدود میکند؟
- چگونه پایینتبدیل هترودین امکان آشکارسازی و طیفسنجی را فراهم میکند؟
- چرا بخشهای جلویی گیرنده تا دماهای کرایوژنیک خنک میشوند؟
- اندازهگیریهای رادیویی چگونه بر روی مقیاس دمایی کالیبره میشوند؟
Key theories
- دمای سیستم و معادله رادیومتر
- تمام منابع نویز به عنوان یک دمای معادل بیان میشوند، و معادله رادیومتر نشان میدهد که حساسیت قابل دستیابی با ریشه دوم پهنای باند ضربدر زمان انتگرالگیری تقسیم بر دمای سیستم بهبود مییابد.
- آشکارسازی هترودین
- ترکیب سیگنال آسمان با یک نوسانساز محلی، آن را به یک فرکانس میانی پایینتر منتقل میکند که تقویت و کانالیزه کردن آن آسانتر است، و دامنه و فاز را برای طیفسنجی و تداخلسنجی حفظ میکند.
- بخشهای جلویی کمنویز کرایوژنیک
- خنک کردن تقویتکنندهها و میکسرهای ابررسانا تا چند کلوین، نویز حرارتی را به شدت کاهش میدهد، و پیوندهای SIS حساسیت نزدیک به حد کوانتومی را در طول موجهای میلیمتری فراهم میکنند.
Clinical relevance
عملکرد نویز گیرنده مستقیماً تعیین میکند که یک منبع رادیویی چقدر ضعیف را میتوان در یک زمان معین آشکارسازی کرد؛ پیشرفتها در تقویتکنندههای کرایوژنیک و میکسرهای ابررسانا، طیفسنجی میلیمتری و زیرمیلیمتری گاز مولکولی سرد را به یک کار معمول تبدیل کرده است.
History
رادیو نجوم اولیه از تقویتکنندههای نسبتاً نویزدار استفاده میکرد، و رادیومتر سوئیچینگ دیکه در دهه ۱۹۴۰ بیثباتیها را کاهش داد. تقویتکنندههای میزر و پارامتری جای خود را به تقویتکنندههای ترانزیستوری خنکشده و در بالاترین فرکانسها، میکسرهای ابررسانا-عایق-ابررسانا دادند که به حد نویز کوانتومی بنیادی نزدیک میشوند.
Key figures
- Robert Dicke
- Harry Nyquist
Related topics
Seminal works
- wilson2013
- rieke2003
Frequently asked questions
- چرا بخشهای جلویی گیرنده رادیویی تا چند درجه بالاتر از صفر مطلق خنک میشوند؟
- محدودیت غالب بر حساسیت رادیویی، نویز حرارتی است که توسط الکترونیک خود گیرنده اضافه میشود. خنک کردن اولین تقویتکننده یا میکسر تا چند کلوین، این نویز را به شدت کاهش میدهد و به گیرنده اجازه میدهد سیگنالهایی را آشکارسازی کند که بسیار ضعیفتر از آن چیزی هستند که یک سیستم در دمای اتاق میتواند.
- دمای سیستم برای یک تلسکوپ رادیویی به چه معناست؟
- دمای سیستم یک عدد واحد است که تمام نویز موجود در سیستم، از جمله گیرنده، جو و زمین را به عنوان دمای مقاومتی بیان میکند که همان نویز را تولید میکند. دمای سیستم پایینتر به معنای تلسکوپی حساستر برای یک زمان انتگرالگیری معین است.