Tại sao bề mặt đĩa vô tuyến phải nhẵn đến một phần nhỏ của bước sóng?

Các chỗ lồi lõm và võng trên bộ phản xạ làm tán xạ tín hiệu ra khỏi tiêu điểm, làm giảm hiệu suất. Mối quan hệ Ruze cho thấy sự mất mát tăng mạnh khi sai số bề mặt đạt khoảng một phần mười bước sóng quan sát, đó là lý do tại sao các đĩa sóng milimét cần bề mặt chính xác đến hàng chục micromet.

Tại sao một số kính thiên văn vô tuyến sử dụng mảng lưỡng cực thay vì đĩa?

Ở các bước sóng dài, một đĩa sẽ phải có kích thước không thực tế, và các chùm tia có thể được hình thành điện tử bằng cách kết hợp nhiều ăng-ten lưỡng cực cố định đơn giản với các pha phù hợp. Điều này tạo ra một kính thiên văn có thể điều chỉnh, cấu hình lại mà không có bộ phận chuyển động, lý tưởng cho các khảo sát tần số thấp.

Ăng-ten Kính thiên văn vô tuyến

Ăng-ten kính thiên văn vô tuyến là các bộ phận phản xạ và bộ cấp sóng có chức năng thu nhận sóng vô tuyến đến và tập trung chúng vào một bộ thu, từ đó xác định diện tích thu sóng, hình dạng chùm tia và dải tần số của kính thiên văn vô tuyến.

Tìm chủ đề với PaperMindSắp ra mắtFind papers & topics

Tools & resources

Tải xuống bản trình chiếu

Learn & explore

VideoSắp ra mắt

Definition

Ăng-ten kính thiên văn vô tuyến là cấu trúc, thường là một đĩa phản xạ hoặc một mảng các phần tử, có chức năng thu bức xạ tần số vô tuyến và ghép nối nó với một bộ thu, được đặc trưng bởi diện tích thu hiệu dụng, mẫu chùm tia và dải tần số hoạt động của nó.

Scope

Chủ đề này bao gồm các bộ phản xạ dạng đĩa parabol và cách bố trí bộ cấp sóng và bộ phản xạ phụ của chúng, ăng-ten lưỡng cực và mảng pha cho các bước sóng dài, các mẫu chùm tia và búp sóng phụ, hiệu suất khẩu độ và độ chính xác bề mặt, cũng như các yêu cầu về cấu trúc và khả năng định hướng của các ăng-ten lớn có thể điều chỉnh và cố định.

Core questions

Kích thước ăng-ten và độ chính xác bề mặt xác định độ phân giải và tần số sử dụng cao nhất như thế nào?
Điều gì phân biệt bộ phản xạ đĩa với mảng lưỡng cực và mảng pha?
Mẫu chùm tia, độ lợi và búp sóng phụ là gì?
Hiệu suất khẩu độ được định nghĩa và tối đa hóa như thế nào?

Key theories

Chùm tia ăng-ten và tính đối ứng của mẫu: Phản ứng của ăng-ten trên bầu trời, tức là chùm tia của nó, là biến đổi Fourier của sự chiếu sáng khẩu độ, do đó các khẩu độ lớn hơn và được chiếu sáng đồng đều hơn sẽ cho chùm tia hẹp hơn và độ phân giải cao hơn.
Hiệu suất khẩu độ và độ chính xác bề mặt: Các sai lệch của bề mặt phản xạ so với parabol lý tưởng làm tán xạ tín hiệu ra khỏi chùm tia, và mối quan hệ Ruze cho thấy hiệu suất giảm mạnh khi sai số bề mặt đạt khoảng một phần mười bước sóng.
Mảng pha cho tần số thấp: Ở các bước sóng dài, các phần tử lưỡng cực cố định được kết hợp điện tử thành các chùm tia, cho phép tạo ra các khẩu độ linh hoạt, có thể điều chỉnh mà không cần cấu trúc chuyển động, như được sử dụng trong các mảng tần số thấp hiện đại.

Clinical relevance

Thiết kế ăng-ten quyết định độ nhạy, phạm vi tần số và độ phân giải của mọi cơ sở vô tuyến; độ chính xác bề mặt của các đĩa lớn xác định liệu kính thiên văn có thể đạt tới các dải milimét và dưới milimét, nơi khí lạnh và bụi bức xạ, hay không.

History

Đĩa parabol sân sau của Reber vào năm 1937 đã thiết lập kính thiên văn đĩa có thể điều chỉnh, và sau đó là các đĩa ngày càng lớn hơn, từ Jodrell Bank đến kính thiên văn Effelsberg và Green Bank 100 mét, và các bộ phản xạ cố định Arecibo 305 mét và FAST 500 mét. Các mảng lưỡng cực pha đã làm sống lại ngành thiên văn vô tuyến tần số thấp.

Key figures

Grote Reber
John D. Kraus

Seminal works

wilson2013
kraus1986

Frequently asked questions

Tại sao bề mặt đĩa vô tuyến phải nhẵn đến một phần nhỏ của bước sóng?: Các chỗ lồi lõm và võng trên bộ phản xạ làm tán xạ tín hiệu ra khỏi tiêu điểm, làm giảm hiệu suất. Mối quan hệ Ruze cho thấy sự mất mát tăng mạnh khi sai số bề mặt đạt khoảng một phần mười bước sóng quan sát, đó là lý do tại sao các đĩa sóng milimét cần bề mặt chính xác đến hàng chục micromet.
Tại sao một số kính thiên văn vô tuyến sử dụng mảng lưỡng cực thay vì đĩa?: Ở các bước sóng dài, một đĩa sẽ phải có kích thước không thực tế, và các chùm tia có thể được hình thành điện tử bằng cách kết hợp nhiều ăng-ten lưỡng cực cố định đơn giản với các pha phù hợp. Điều này tạo ra một kính thiên văn có thể điều chỉnh, cấu hình lại mà không có bộ phận chuyển động, lý tưởng cho các khảo sát tần số thấp.