射电望远镜天线物理参数和校准.ppt

射电望远镜天线物理参数和校准 郑兴武 南京大学天文学系 目录 引论 两个基础知识 射电天线基本理论和重要参数 抛物面天线的性质 天线的校准 天线性质对天文观测的影响 射电与光学的不同-1 各个波长代码 射电与光学的不同-2 射电与光学的不同-3 射电信号的流程 两个基础知识 辐射强度的不变性 辐射转移问题 射电辐射强度的定义 辐射强度的 I?不变性-1 辐射强度的 I?不变性-2 辐射强度的 I?不变性-3 天线接收到的功率 射电亮温度 设想一个温度为TB的黑体，它在这个频率的发射强度（或亮度）B? ( TB ) 等于这个辐射体的发射强度I? 体辐射系数 吸收系数 辐射转移方程-1 辐射转移方程-2 辐射转移方程-3 辐射转移方程-4 辐射转移方程-5 射电天线基本理论和重要参数 天线的互易定律 发射天线：P/P总 接收天线：P?/P?总 天线有效面积-1 天线有效面积-2 天线（孔径）效率 天线（孔径）效率和有效面积 天线功率方向图 抛物面天线功率方向图-1 抛物面天线功率方向图-2 天线方向图立体角 天线的方向性 射电源天线温度 Nyquist定理 一个负载电阻，在温度为T 时，在单位频率间隔，它的输出功率为 天线温度和系统噪声温度 射电天线温度和亮温度的关系 重要关系式 天线增益 天线的增益、方向性和功率方向图-1 天线的增益、方向性和功率方向图-2 天线增益和有效面积的关系 照明函数 天线的场方向图和孔径场分布 均匀孔径场分布的场方向图 天线灵敏度 系统等效流量密度 射电望远镜最小可测流量 射电望远镜空间分辩率 天线的指向精度和跟踪精度 抛物面天线的结构形式 抛物面天线的性质-1 抛物面天线的性质-2 抛物面天线的性质-3 抛物面天线功率方向图测定 抛物面天线指向精度测定-1 抛物面天线指向精度测定-1 抛物面天线指向系统误差模型 天线最佳状态 精确的理论研究 简单的估计-1 简单的估计-2 天线面板精度 天线全息法测量原理-0 天线全息法测量原理-1 天线全息法测量原理-2 天线全息法测量原理-3 天线全息法测量原理-4 天线全息法测量结果 射电望远镜天线的校准 射电望远镜接收机的校准-1 射电望远镜接收机的校准-2 地球大气对电磁波传播地影响 中性大气的吸收-1 中性大气的吸收-2 不透明度和透射系数 不透明度测量-1 不透明度估计-2 水汽辐射计和可凝水测量 地球大气辐射的影响 射电源流量密度测量 射电源流量密度绝对测量 射电望远镜天线效率测量 射电源流量密度相对测量 天线对天体成图观测的影响-1 天线对天体成图观测的影响-2 天线对天体成图观测的影响-3 天线对天体成图观测的影响-4 天线对天体成图观测的影响-5 空单天线成图观测 Accurate distances (via parallaxes) to a large sample of Cepheids will be a major contribution from SIM to the cosmic distance scale. Accurate distances (via parallaxes) to a large sample of Cepheids will be a major contribution from SIM to the cosmic distance scale. 射电望远镜-参数 天线面板误差均方根值为 时，天线增益降低 现代毫米波和亚毫米波天线 要求天线面板误差均方根值 天线增益只降低 射电望远镜-参数 要使一架射电望远镜天线要处在最佳的工作状态， （1）要求构成天线的所有光学组员，即天线主反射面、 副面和馈源，应在设计的正确位置上，并有很好的准直； （2）可能比前者更重要的是天线反射面的精度 要达到天线设计的要求，即实际天线反射面与理想 反射面偏离的均方差（r.m.s.）好于? / 40 其中?为射电望远镜工作波长。 是一项具有挑战性的工作 射电望远镜-参数 相位参考－小天线 微波全息技术（Microwave Holography Technique） 得到天线孔径上任一点电场的振辐和相位 远场－同步卫星 射电望远镜-参数 同步卫星的信号强 输入相关器的信号 射电望远镜-参数 射电望远镜-参数 接收下来信号先进行Fourier变换，然后再相关得到 待测天线在某个特定方向的观测相位和振幅 带宽内平均 射电望远镜-参数 地球大气的校准 接收机的校准 射电流量的绝对校准 射电望远镜天线效率测量 射电流量的相对校准 射电望远镜-参数 射电望远镜-参数 校准源2信号 射电信号 常温黑体 校准源1