Antennes de radiotélescope
Les antennes de radiotélescope sont les réflecteurs et les sources qui interceptent les ondes radio entrantes et les concentrent sur un récepteur, définissant ainsi la surface collectrice, la forme du faisceau et la gamme de fréquences d'un radiotélescope.
Definition
Une antenne de radiotélescope est la structure, généralement une parabole réfléchissante ou un réseau d'éléments, qui capte le rayonnement radiofréquence et le couple à un récepteur, caractérisée par sa surface collectrice effective, son diagramme de rayonnement et sa bande de fréquences de fonctionnement.
Scope
Ce sujet couvre les réflecteurs paraboliques et leurs arrangements de sources et de sous-réflecteurs, les antennes dipôles et à réseau phasé pour les grandes longueurs d'onde, les diagrammes de rayonnement et les lobes secondaires, l'efficacité d'ouverture et la précision de surface, ainsi que les exigences structurelles et de pointage des grandes antennes orientables et fixes.
Core questions
- Comment la taille de l'antenne et la précision de sa surface déterminent-elles la résolution et la fréquence utilisable la plus élevée ?
- Qu'est-ce qui distingue les réflecteurs paraboliques des réseaux de dipôles et des réseaux phasés ?
- Que sont les diagrammes de rayonnement, le gain et les lobes secondaires ?
- Comment l'efficacité d'ouverture est-elle définie et maximisée ?
Key theories
- Le faisceau d'antenne et la réciprocité du diagramme
- La réponse d'une antenne dans le ciel, son faisceau, est la transformée de Fourier de l'illumination de l'ouverture ; ainsi, des ouvertures plus grandes et plus uniformément illuminées produisent des faisceaux plus étroits et une résolution plus élevée.
- Efficacité d'ouverture et précision de surface
- Les déviations de la surface du réflecteur par rapport à un paraboloïde idéal dispersent le signal hors du faisceau, et la relation de Ruze montre que l'efficacité diminue fortement une fois que les erreurs de surface approchent un dixième de la longueur d'onde.
- Réseaux phasés pour les basses fréquences
- Aux grandes longueurs d'onde, les éléments dipôles fixes sont combinés électroniquement en faisceaux, permettant des ouvertures flexibles et orientables sans structures mobiles, comme cela est utilisé dans les réseaux modernes à basse fréquence.
Clinical relevance
La conception des antennes détermine la sensibilité, la couverture en fréquence et la résolution de chaque installation radio ; la précision de surface des grandes paraboles détermine si un télescope peut atteindre les bandes millimétriques et submillimétriques où le gaz froid et la poussière rayonnent.
History
La parabole de jardin de Reber en 1937 a établi la parabole orientable, et des paraboles toujours plus grandes ont suivi, de Jodrell Bank aux télescopes de 100 mètres d'Effelsberg et de Green Bank, et aux réflecteurs fixes de 305 mètres d'Arecibo et de 500 mètres de FAST. Les réseaux de dipôles phasés ont relancé la radioastronomie à basse fréquence.
Key figures
- Grote Reber
- John D. Kraus
Related topics
Seminal works
- wilson2013
- kraus1986
Frequently asked questions
- Pourquoi la surface d'une parabole radio doit-elle être lisse à une fraction de la longueur d'onde près ?
- Les bosses et les déformations de la surface du réflecteur dispersent le signal loin du foyer, réduisant l'efficacité. La relation de Ruze montre que la perte augmente fortement une fois que les erreurs de surface atteignent environ un dixième de la longueur d'onde d'observation, c'est pourquoi les paraboles millimétriques nécessitent des surfaces précises à quelques dizaines de microns près.
- Pourquoi certains radiotélescopes utilisent-ils des réseaux de dipôles au lieu de paraboles ?
- Aux grandes longueurs d'onde, une parabole devrait être d'une taille irréalisable, et les faisceaux peuvent plutôt être formés électroniquement en combinant de nombreuses antennes dipôles fixes simples avec les phases appropriées. Cela permet d'obtenir un télescope orientable et reconfigurable sans pièces mobiles, idéal pour les relevés à basse fréquence.