к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Радиотелескоп

Радиотелескоп - устройство для приёма радиоизлучения космич. объектов. Состоит из трёх осн. частей: антенны, малошумящего приёмника (радиометра)и анализатора сигналов.

Антенна радиотелескопа собирает падающее на неё радиоизлучение с определ. участка неба, угл. размеры к-рого определяются шириной диаграммы направленности. Эффективность антенны зависит от её эфф. площади и шумовой температуры. Антенна находится в поле излучения Земли, к-рое соответствует шумовой температуре ок. 300 К. Чтобы избежать "засветки" излучением Земли, принимаются спец. меры. Используют т. н. скалярные (коррегированные) облучатели антенн. Такой облучатель представляет собой конич. рупор с ребристой поверхностью. Он обеспечивает максимально возможный приём сигнала со всей геом. поверхности зеркала антенны и минимально возможный вне его. Шумовая темп-pa антенны достигает мин. значений при использовании Кассегреновской (или Грегорианской) системы облучения (аналогичной соответствующим схемам оптических телескопов)в сочетании со скалярным облучателем во вторичном фокусе. В такой системе облучаемое вторичное зеркало находится на фоне неба, что уменьшает "засветку" излучением Земли. Яркостная температура неба в диапазоне сантиметровых и миллиметровых радиоволн составляет всего неск. градусов. Чтобы снизить потери, определяемые поглощением в атмосфере, радиотелескопы миллиметрового диапазона устанавливают высоко в горах.

Приёмник радиотелескопа имеет низкий уровень шумов. Для обеспечения минимальности шумовой температуры системы антенна - приёмник охлаждается не только усилитель, но и облучатель или его входная часть до 15-20 К. Шумовая темп-pa малошумящих транзисторных усилителей ~ 1-20 К и примерно равна частоте, выраженной в ГГц. На волнах миллиметрового диапазона применяются также квантовые усилители и параметрические усилители. После усиления сигнал обычно поступает на смеситель, где смешивается с сигналом гетеродина, и далее на анализатор. Это может быть просто квадратичный детектор, на выходе к-рого сигнал пропорционален измеряемой мощности (температуре), анализатор импульсного излучения пульсаров, спектроанали-затор, система записи на широкополосный магнитофон (в случае наблюдений в режиме радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами). Результаты наблюдений обрабатываются на ЭВМ.

Для снижения разл. "паразитных" эффектов при измерении слабых сигналов от космич. объектов применяют ряд методов. Расчётная чувствительность измерений шумового сигнала4024-25.jpgопределяется ра-диометрич. выигрышем, равным4024-26.jpgв случае широких полос пропускания Df~1 ГГц и времени накопления сигналов 4024-27.jpg dT !20мкК (при Тс ! 20 К). Чтобы выделить сигнал такого малого уровня, необходимо компенсировать (вычесть) собств. шумы аппаратуры и фона, напр. при помощи источника пост. тока. Это простейший случай - компенсац. метод. Однако реальная техн. чувствительность определяется стабильностью коэф. усиления аппаратуры, флуктуациями в атмосфере и т. д. Снижение влияния этих факторов достигается методами амплитудной, диаграммной, частотной модуляции; нулевым, корреляционным. В методе амплитудной модуляции непосредственно на входе приёмника происходят быстрое сравнение измеряемой величины (сигнал объекта) с сигналом эталона (эквивалента) и выделения разностного сигнала на выходе приёмника. Если эталонный сигнал близок к измеряемой величине, то изменения уровня собств. шумов аппаратуры практически не влияют на измеряемую величину. Чувствительность этого метода4024-28.jpgПрактически полное исключение влияния изменения коэф. усиления радиометра достигается в нулевом методе - темп-pa эквивалента непрерывно подстраивается системой обратной связи под исследуемую температуру так, чтобы сигнал на выходе равнялся нулю. Измеряемой величиной в этом случае является темп-pa шумов эквивалента. В качестве эквивалента может быть выбрана близлежащая площадка неба, т. е. антенна попеременно наводится то на источник, то на площадку рядом с ним - диаграммная модуляция. При этом практически исключается влияние атмосферы. Диаграммная модуляция может осуществляться путём качания вторичного зеркала в системе Кассегрена, переключением выходов двух облучателей (расположенных в фокальной плоскости зеркальной антенны) либо переключением фазы сигнала в радиоинтерферометре. В случае спектральных исследований переключение может осуществляться по частоте, т. е. сравниваться с шумами вне спектральной линии,- частотная модуляция. В поляризац. и радиоинтерференц. измерениях часто применяют корреляц. приём сигналов - двухканальный приёмник выделяет коррелированную составляющую сигнала. Собств. шумы аппаратуры в таком приёмнике не коррелируют между собой, в то время как принимаемый сигнал от точечного источника будет когерентным, т. е. будет коррелировать на выходе радиометра. Аналогичное явление происходит при приёме поляризов. сигнала источника на два ортогональных облучателя.

'; ?>

Литература по радиотелескопам

  1. Апертурный синтез в радиоастрономии, "Изв. вузов. Радиофизика", 1983, т. 26. №11;
  2. Есепкина H. А., Корольков Д. В., Парийский Ю. H. Радиотелескопы и радиометры, M., 1973;
  3. Матвеенко Л. И. Радиоастрономия, M., 1977 (Астрономия, т. 13).
  4. Rуlе M., Hеwish A., The synthesis of large radio telescopes, "Mon. Notices Roy. Astron. Soc.", 1960, v. 120, p. 220;
  5. Swenson G. W., Mathur N. С., The interferometer in radioastronomy, "Proc. IEEE", 1968, v. 56, № 12, р. 2114.

Л. И. Матвеенко

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ