主反射面為拋物面、能繞兩個互相垂直的軸轉動以使電軸指向不同方位和高度、跟蹤射電源周日運動的射電望遠鏡。它有最簡單的同光學反射望遠鏡相似的收集電波的方式，並具有通用性、寬波段性和方向圖形的對稱性，能迅速改變方向和長時間跟蹤天體，同時具有噪聲溫度很低、結構簡單等基本優點。它是射電天文中使用最廣的望遠鏡，也是現代多種形式射電望遠鏡中最基本的組成單元。
基本介紹
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中文詞條
外文詞條
fully steerable parabolic radio telescope
簡介
射電望遠鏡由兩個反射器組成，一個是初級反射器，習慣名稱為副反射器，另一個是次級反射器，也叫主反射器。主反射器表面為拋物面，副反射器為橢球面或雙曲面。射電望遠鏡天線能指向不同方位和俯仰角度跟蹤射電源周日運動。它收集電波的方式類似光學反射望遠鏡﹐具有多波段探測功能，能按設定程式自動跟蹤天體﹐具有高增益、低噪聲溫度等特性。它是射電天文觀測中使用的主要設備﹐也是甚大射電望遠鏡陣列的基本組成單元。
拋物面孔徑
拋物面孔徑橫截面一般為軸對稱的圓形孔徑﹐少數為橢圓孔徑﹐因此﹐波束方向圖為“鉛筆”狀。方向圖特性與饋源對孔徑的照射分布有關，孔徑照射有兩種型式，一種是將饋源(如喇叭﹑振子等)放在拋物面焦點處，接收來自某個方向並經拋物面反射的電磁波(圖1a ）的前饋單方式。另一種是將饋源放在副反射器另一個焦點處，接收由副反射面反射電磁波的後饋方式。
拋物面射電望遠鏡的解析度和靈敏度都與反射面直徑D 密切相關。增大天線口徑D ﹐能有效改善望遠鏡的接受性能。主反射面和理想拋物面的中值公差 ﹐對波長為λ時的孔徑效率 的影響﹐可用魯茲公式表示:
。
通常規定﹐以孔徑效率降為其無公差( =0)極限值 0的一半的波長為該望遠鏡的最短工作波長﹐即min≒16。實際套用上常以比值D / 來表徵拋物面天線的相對精度。目前最好的可跟蹤拋物面射電望遠鏡的相對精度已達到10量級﹐最高解析度已達到1量級。
重力彎沉﹑結構各部分溫差及風荷所引起的形變都是設計和製造大型精密可跟蹤射電望遠鏡的主要限制。前者對天線影響更大﹐而且隨天線俯仰角的變化而變化。對於最短工作波長為 min(厘米)的鋼結構可跟蹤拋物面射電望遠鏡﹐因重力彎沉所限制的最大可能直徑D (米)﹐可用近似模型推算的公式﹕
來估計。現已研究出用主動和被動伺服系統來控制反射面的重力彎沉﹐對一些大型或精密的可跟蹤拋物面射電望遠鏡成功地採用了保形設計。通過這種合理的設計來控制重力彎沉﹐可使表面在不同仰角都保持拋物面形狀。反射面焦點的改變﹐可通過伺服系統調節饋源或二次反射面位置得到補償﹐從而大大提高瞭望遠鏡的D / 值﹐這就突破了重力彎沉的限制。有的毫米波和短厘米波的精密可跟蹤射電望遠鏡﹐裝在對射電波透明的圓罩內﹐以避免風荷和太陽直接照射下各部分較大溫差引起的形變﹐並且採用輕質結構材料﹐以減小重力彎沉。
可跟蹤拋物面射電望遠鏡的機械和驅動裝置﹐應保證必要的指向精度和跟蹤精度。指向誤差 必須是望遠鏡半功率方向束寬 的一小部分﹐一般取 ≒ /10﹐最大也不應超過 /6。望遠鏡驅動裝置分赤道式和地平式兩種。赤道式裝置(圖2a
可跟蹤拋物面射電望遠鏡可單獨使用﹐作定標和測量偏振﹑譜線﹑源亮度分布和普遍巡天之用。它又可作為射電干涉儀﹑綜合孔徑射電望遠鏡的一個單元﹐這時它能保證系統長時間跟蹤的需要。目前最大的可跟蹤拋物面射電望遠鏡是西德馬克斯·普朗克射電天文研究所的100米拋物面望遠鏡。
參考書目
克里斯琴森和霍格玻姆著﹐陳建生譯﹕《射電望遠鏡》﹐科學出版社﹐北京﹐1977。(W. N. Christiansen and J.A.Hgbom﹐Radio Telescopes﹐Cambridge Univ.Press﹐London﹐1969.)
