रेडियो अभिग्राही के फ्रंट एंड को पूर्ण शून्य से कुछ डिग्री ऊपर तक क्यों ठंडा किया जाता है?

रेडियो संवेदनशीलता पर प्रमुख सीमा अभिग्राही के अपने इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा जोड़ा गया थर्मल शोर है। पहले प्रवर्धक या मिक्सर को कुछ केल्विन तक ठंडा करने से यह शोर नाटकीय रूप से कम हो जाता है, जिससे अभिग्राही उन संकेतों का पता लगा सकता है जो कमरे के तापमान वाले सिस्टम की तुलना में कहीं अधिक क्षीण होते हैं।

एक रेडियो दूरबीन के लिए सिस्टम तापमान का क्या अर्थ है?

सिस्टम तापमान एक एकल संख्या है जो सिस्टम में सभी शोर को व्यक्त करती है, जिसमें अभिग्राही, वायुमंडल और जमीन शामिल हैं, उस प्रतिरोधक के तापमान के रूप में जो समान शोर उत्पन्न करेगा। कम सिस्टम तापमान का अर्थ है दिए गए एकीकरण समय के लिए अधिक संवेदनशील दूरबीन।

रेडियो खगोल विज्ञान अभिग्राही (Radio Astronomy Receivers)

रेडियो खगोल विज्ञान अभिग्राही (Radio astronomy receivers) एक एंटीना द्वारा एकत्र किए गए अत्यंत क्षीण रेडियो संकेतों को प्रवर्धित (amplify), डाउनकन्वर्ट (downconvert) और पता लगाते हैं, जबकि यथासंभव कम शोर जोड़ते हैं।

PaperMind से विषय खोजेंजल्द हीFind papers & topics

Tools & resources

स्लाइड डाउनलोड करें

Learn & explore

वीडियोजल्द ही

Definition

एक रेडियो खगोल विज्ञान अभिग्राही वह इलेक्ट्रॉनिक्स है जो एंटीना फीड से रेडियो-फ़्रीक्वेंसी सिग्नल लेता है और इसे प्रवर्धित करता है, आवृत्ति-परिवर्तित करता है, फ़िल्टर करता है और पता लगाता है, जिसका प्रदर्शन मुख्य रूप से इसके द्वारा जोड़े गए शोर से निर्धारित होता है, जिसे इसके सिस्टम तापमान के रूप में संक्षेपित किया जाता है।

Scope

यह विषय फीड से डिटेक्टर तक अभिग्राही श्रृंखला (receiver chain), हेटेरोडाइन अभिग्राही (heterodyne receivers) और लोकल ऑसिलेटर (local oscillators), कूल्ड HEMT और SIS मिक्सर तकनीक सहित कम-शोर वाले प्रवर्धक (low-noise amplifiers), सिस्टम तापमान और शोर योगदान (system temperature and noise contributions), शोर डायोड और लोड के साथ अंशांकन (calibration with noise diodes and loads), और स्पेक्ट्रोमीटर और बैकएंड (spectrometers and backends) जो सिग्नल को चैनेलाइज करते हैं, को शामिल करता है।

Core questions

एक रेडियो अभिग्राही की संवेदनशीलता को क्या सीमित करता है?
हेटेरोडाइन डाउनकन्वर्जन (heterodyne downconversion) डिटेक्शन और स्पेक्ट्रोस्कोपी को कैसे सक्षम बनाता है?
अभिग्राही के फ्रंट एंड को क्रायोजेनिक तापमान पर क्यों ठंडा किया जाता है?
रेडियो मापों को तापमान पैमाने पर कैसे कैलिब्रेट किया जाता है?

Key theories

सिस्टम तापमान और रेडियोमीटर समीकरण: सभी शोर स्रोतों को एक समतुल्य तापमान के रूप में व्यक्त किया जाता है, और रेडियोमीटर समीकरण दर्शाता है कि प्राप्त करने योग्य संवेदनशीलता बैंडविड्थ के वर्गमूल गुणा एकीकरण समय को सिस्टम तापमान से विभाजित करने पर बेहतर होती है।
हेटेरोडाइन डिटेक्शन: आकाश के सिग्नल को एक लोकल ऑसिलेटर के साथ मिलाने से यह एक कम मध्यवर्ती आवृत्ति (intermediate frequency) पर स्थानांतरित हो जाता है जिसे प्रवर्धित करना और चैनेलाइज करना आसान होता है, जिससे स्पेक्ट्रोस्कोपी और इंटरफेरोमेट्री के लिए आयाम और चरण संरक्षित रहते हैं।
क्रायोजेनिक कम-शोर वाले फ्रंट एंड: प्रवर्धकों और अतिचालक मिक्सर को कुछ केल्विन तक ठंडा करने से थर्मल शोर तेजी से कम होता है, और SIS जंक्शन मिलीमीटर तरंग दैर्ध्य पर लगभग क्वांटम-सीमित संवेदनशीलता प्रदान करते हैं।

Clinical relevance

अभिग्राही का शोर प्रदर्शन सीधे यह निर्धारित करता है कि दिए गए समय में कितना क्षीण रेडियो स्रोत का पता लगाया जा सकता है; क्रायोजेनिक प्रवर्धकों (cryogenic amplifiers) और अतिचालक मिक्सर (superconducting mixers) में प्रगति ने ठंडी आणविक गैस के मिलीमीटर और सबमिलीमीटर स्पेक्ट्रोस्कोपी को नियमित बना दिया है।

History

प्रारंभिक रेडियो खगोल विज्ञान में अपेक्षाकृत शोर वाले प्रवर्धकों का उपयोग किया जाता था, और 1940 के दशक के डिके के स्विचिंग रेडियोमीटर (Dicke's switching radiometer) ने अस्थिरताओं को कम किया। मेसर (Maser) और पैरामीट्रिक प्रवर्धक (parametric amplifiers) कूल्ड ट्रांजिस्टर प्रवर्धकों और, उच्चतम आवृत्तियों पर, सुपरकंडक्टर-इंसुलेटर-सुपरकंडक्टर मिक्सर (superconductor-insulator-superconductor mixers) को रास्ता दिया जो मौलिक क्वांटम शोर सीमा (fundamental quantum noise limit) के करीब पहुंचते हैं।

Key figures

Robert Dicke
Harry Nyquist

Seminal works

wilson2013
rieke2003

Frequently asked questions

रेडियो अभिग्राही के फ्रंट एंड को पूर्ण शून्य से कुछ डिग्री ऊपर तक क्यों ठंडा किया जाता है?: रेडियो संवेदनशीलता पर प्रमुख सीमा अभिग्राही के अपने इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा जोड़ा गया थर्मल शोर है। पहले प्रवर्धक या मिक्सर को कुछ केल्विन तक ठंडा करने से यह शोर नाटकीय रूप से कम हो जाता है, जिससे अभिग्राही उन संकेतों का पता लगा सकता है जो कमरे के तापमान वाले सिस्टम की तुलना में कहीं अधिक क्षीण होते हैं।
एक रेडियो दूरबीन के लिए सिस्टम तापमान का क्या अर्थ है?: सिस्टम तापमान एक एकल संख्या है जो सिस्टम में सभी शोर को व्यक्त करती है, जिसमें अभिग्राही, वायुमंडल और जमीन शामिल हैं, उस प्रतिरोधक के तापमान के रूप में जो समान शोर उत्पन्न करेगा। कम सिस्टम तापमान का अर्थ है दिए गए एकीकरण समय के लिए अधिक संवेदनशील दूरबीन।