Cтраница 1
Решетки апертурного синтеза, такие как Вестерборкская антенная решетка, VLA и некоторые другие, также используются как фазированные для достижения большой эффективной площади одного из элементов системы РСДБ. Синфазность решетки обеспечивается коррекцией фазы и задержки сигналов каждой антенны таким образом, чтобы различие в геометрическом пути распространения волнового фронта компенсировалось для нужного направления. Коррекция легко выполняется с помощью использования систем смещения задержки и частоты интерференции, применяемых при синтезе изображений. Затем сигналы суммируются и поступают на устройство записи данных РСДБ. [1]
В решетках апертурного синтеза, таких как VLA, каждый из сигналов ПЧ антенн поступает на цифровой преобразователь с одинаковым уровнем мощности ( сигнала вместе с шумом), и суммирование выполняется после оцифровки, так что может использоваться цифровой ввод необходимых временных задержек. Таким образом, для того чтобы обойтись без модификации приемных систем ( предназначенных для синтеза изображений), сигналы суммируются с равной мощностью, когда решетка используется в качестве фазированной. [2]
Радиоинтерферометры и решетки апертурного синтеза ( по существу представляющие собой наборы двухэлементных интерферометров) используются для измерения тонких угловых деталей в радиоизлучении неба. Угловое разрешение одиночных радиоантенн для многих астрономических задач недостаточно. Практически их разрешающая способность ограничена несколькими десятками секунд дуги. В оптике дифракционный предел больших телескопов ( диаметр - 8 м) составляет около 15 мсек дуги, но из-за атмосферной турбулентности их угловое разрешение, достигаемое с помощью обычных методов на поверхности Земли, ограничено примерно одной угловой секундой. Для прогресса астрономии в частности важны измерения положений радиоисточников с точностью, обеспечивающей их отождествление с объектами, обнаруженными в оптическом и других диапазонах электромагнитного спектра. Особенно важны измерения с сопоставимым угловым разрешением в радиодиапазоне и в оптике таких параметров, как яркость, поляризация и частотный спектр. Радиоинтерферометрия позволяет проводить такие исследования. [3]
Большая часть антенн в решетках апертурного синтеза представляет собой полноповоротные параболические зеркала, однако существуют их многочисленные конструктивные различия. Например, если требуется установить несколько облучателей для различных частотных диапазонов во вторичном фокусе, то они иногда размещаются на поворотном устройстве так, чтобы используемый облучатель находился на оси главного зеркала. С другой стороны, облучатели можно расположить неподвижно по окружности, сцентрированной на ось параболоида, и использовать слегка асимметричную конструкцию для фокусировки излучения на нужном облучателе простым поворотом вторичного зеркала. [4]
Выбор оптимальной стратегии калибровки поляризационных наблюдений является задачей, требующей детального изучения ряда вопросов: характеристик используемых решеток апертурного синтеза, диапазона часовых углов наблюдений, доступности калибровочных источников ( что может зависеть от частоты наблюдений) и других факторов, особенно, если находятся решения для случая сильной поляризации. [5]
А ТдДг /) и не зависит от ширины полосы пропускания приемника. Пример голографических измерений антенны решетки апертурного синтеза на субмиллиметровых длинах волн показан на рис. 16.5. Некоторые практические моменты перечислены ниже. [6]
Во многих конструкциях таких облучателей ортогональные линейные компоненты поля складываются с относительным фазовым сдвигом 90 и полоса пропускания ограничивается элементом фазового сдвига. По этой причине линейная поляризация предпочтительнее для некоторых решеток апертурного синтеза, таких как Австралийский телескоп ( James, 1992), в котором хорошие поляризационные возможности обеспечиваются тщательной калибровкой. [7]
Эта глава начинается с краткого обзора основных типов антенн. В основной части главы рассматриваются конфигурации антенн в интерферометрах и решетках апертурного синтеза. Удобно классифицировать типы антенных решеток следующим образом. [8]
При вращении Земли проекция базы на небесную сферу также вращается и укорачивается. График изменения длины и направления проекции базы представляет собой эллипс на uv - плоскости. Параметры эллипса зависят от склонения источника, длины, ориентации и широты центра базы. При разработке решеток апертурного синтеза относительные положения антенн выбираются таким образом, чтобы обеспечить распределение измерений в w и и, согласующееся с заданным угловым разрешением, полем зрения, диапазоном склонений и уровнем боковых лепестков, как обсуждается в гл. [9]
Различные аспекты, связанные с антеннами, хорошо исследованы в многочисленных публикациях: см. библиографию в конце главы. Здесь мы вкратце рассмотрим лишь некоторые детали, касающиеся особых требований, предъявляемых к антеннам в радиоастрономии. Их эффективные площади были велики, но поскольку использовались достаточно большие длины волн, то обычная ширина лепестка диаграммы направленности составляла 1 и более. Для обнаружения источников и создания каталогов достаточно было наблюдений при прохождении источников через неподвижную диаграмму направленности. Из-за сужения диаграммы на сантиметровых и миллиметровых длинах волн необходимо сопровождение. За исключением нескольких инструментов, созданных специально для работы на метровых волнах, в большинстве решеток апертурного синтеза используются следящие антенны, установленные на экваториальных или азимутальных монтировках, описанных в разд. [10]