帶形射電望遠鏡工作原理

克勞斯型系統(tǒng)由作為主反射面的固定的旋轉拋物面截帶 B、可傾側的平面反射 器C和收集B面所反射的輻射能的小拋物面或喇叭天線(所謂"照明"天線)A三部分組成。B與 C通常置于東西方向。通過調整C的傾斜度可在子午面內改變系統(tǒng)的赤緯指向，而B的垂直截面為拋物線狀，水平截面為圓弧狀，故可在一圓形軌道上移動照明天線A，跟蹤射電源的周日運動約1小時。由于主反射面固定，可旋轉的平面反射器較易安裝檢驗，因此可以建成精度較高的大型射電望遠鏡，且適于多頻段工作。最著名的克勞斯型系統(tǒng)有美國俄亥俄大學射電天文臺、法國南錫系統(tǒng)和蘇聯(lián)澤緬基天文臺的毫米波(PT-25)系統(tǒng)?？勺冚喞炀€由多平面鏡排列成的一旋轉拋物面截帶和在焦點處的短拋物柱面形的照明天線組成。平面鏡單元通過三個自由度運動──以焦點為中心的徑向位移、繞水平軸的旋轉和繞垂直軸的旋轉，調整其位置，便可以改變天線響應方向。反射面精度主要取決于各單元間的相互位置，易于實現設備的大型化和精密化。這種望遠鏡是蘇聯(lián)普爾科沃天文臺最先使用的。1976年建成的蘇聯(lián)科學院專門天體物理臺PATAH-600射電望遠鏡,是基于可變輪廓天線原理并結合克勞斯型系統(tǒng)設計成的。拋物柱面的饋源配置在焦線上，以調節(jié)饋源相位的辦法實現平行軸方向的電掃描，而垂直軸方向的方向束則借柱面繞水平軸的轉動進行調節(jié)。此類射電望遠鏡多作為復合射電干涉儀、綜合孔徑或十字系統(tǒng)的一部分來使用。單獨使用的典型例子是印度烏塔卡蒙德的地軸平行拋物柱面系統(tǒng)。

這種射電望遠鏡一般有扇形方向圖。帶形射電望遠鏡有克勞斯型系統(tǒng)﹑可變輪廓天線(即海金型﹑旋轉拋物面或球面的一個帶)和拋物柱面等類型。

射電天文所研究的對象，有太陽那樣強的連續(xù)譜射電源，有輻射很強但極其遙遠因而角徑很小的類星體，有角徑和流量密度都很小的恒星，也有頻譜很窄、角徑很小的天體微波激射源等。為了檢測到所研究的射電源的信號，將它從鄰近背景源中分辨出來，并進而觀測其結構細節(jié)，射電望遠鏡必須有足夠的靈敏度和分辨率。

靈敏度和分辨率是衡量射電望遠鏡性能的兩個重要指標。靈敏度是指射電望遠鏡"最低可測"的能量值，這個值越低靈敏度越高。為提高靈敏度常用的辦法有降低接收機本身的固有噪聲，增大天線接收面積，延長觀測積分時間等。分辨率是指區(qū)分兩個彼此靠近射電源的能力，分辨率越高就能將越近的兩個射電源分開。那么，怎樣提高射電望遠鏡的分辨率呢?對單天線射電望遠鏡來說，天線的直徑越大分辨率越高。但是天線的直徑難于作得很大，目前單天線的最大直徑小于300米，對于波長較長的射電波段分辨率仍然很低。因此就提出了使用兩架射電望遠鏡構成的射電干涉儀。對射電干涉儀來說，兩個天線的最大間距越大分辨率越高。另外,在天線的直徑或者兩天線的間距一定時，接收的無線電波長越短分辨率越高。擁有高靈敏度。高分辨率的射電望遠鏡，才能讓我們在射電波段"看"到更遠，更清晰的宇宙天體。

分辨率指的是區(qū)分兩個彼此靠近的相同點源的能力，因為兩個點源角距須大于天線方向圖的半功率波束寬度時方可分辨，故宜將射電望遠鏡的分辨率規(guī)定為其主方向束的半功率寬 。 為電波的衍射所限，對簡單的射電望遠鏡，它由天線孔徑的物理尺寸D 和波長λ決定。

把造價和效能結合起來考慮，今后直徑100米那樣的大射電望遠鏡大概只能有少量增加，而單個中等孔徑厘米波射電望遠鏡的用途越來越少。主要單拋物面天線將更普遍地并入或擴大為甚長基線、連線干涉儀和綜合孔徑系統(tǒng)工作。隨著設計、工藝和校準技術的改進，將會有更多、更精密的毫米波望遠鏡出現。綜合孔徑望遠鏡會得到發(fā)展以期獲得更大的空間、時間和頻率覆蓋。甚長基線干涉系統(tǒng)除了增加數量外，預期最終將能利用定點衛(wèi)星實現實時數據處理， 把綜合孔徑技術同甚長基線獨立本振干涉儀技術結合起來的甚長基線干涉儀網和干涉儀陣的試驗，很可能孕育出新一代的射電望遠鏡。

根據天線總體結構的不同，射電望遠鏡按設計要求可以分為連續(xù)和非連續(xù)孔徑射電望遠鏡兩大類。

主要代表是采用單盤拋物面天線的經典式射電望遠鏡。按機械裝置和驅動方式，連續(xù)孔徑射電望遠鏡(它通常又是非連續(xù)孔徑的基本單元)還可分為三種類型。

全可轉型或可跟蹤型

可在兩個坐標轉動，分為赤道式裝置和地平式裝置兩種，如同在可跟蹤拋物面射電望遠鏡中使用的。

部分可轉型

可在一坐標(赤緯方向)轉動，赤經方向靠地球自轉掃描，又稱中星儀式(見帶形射電望遠鏡)。

固定型

主要天線反射面固定，一般用移動饋源(又稱照明器)或改變饋源相位的方法。

射電觀測在很寬的頻率范圍進行，檢測和信息處理的射電技術又遠較光學波段靈活多樣，所以射電望遠鏡種類繁多，還可以根據其他準則分類:諸如按接收天線的形狀可分為拋物面﹑拋物柱面﹑球面﹑拋物面截帶﹑喇叭﹑螺旋﹑行波﹑偶極天線等射電望遠鏡;按方向束形狀可分為鉛筆束﹑扇束﹑多束等射電望遠鏡;按工作類型可分為全功率﹑掃頻﹑快速成像等類射電望遠鏡;按觀測目的可分為測繪﹑定位﹑定標﹑偏振﹑頻譜﹑日象等射電望遠鏡。關于非連續(xù)孔徑射電望遠鏡，主要是各類射電干涉儀。

以干涉技術為基礎的各種組合天線系統(tǒng) 。20世紀60年代產生了兩種新型的非連續(xù)孔徑射電望遠鏡--甚長基線干涉儀和綜合孔徑射電望遠鏡，前者具有極高的空間分辨率，后者能獲得清晰的射電圖像。世界上最大的可跟蹤型經典式射電望遠鏡其拋物面天線直徑長達100米，安裝在德國馬克斯·普朗克射電天文研究所;世界上最大的非連續(xù)孔徑射電望遠鏡是甚大天線陣，安裝在美國國立射電天文臺。

為了觀測弱射電源的需要，射電望遠鏡必須有較大孔徑，并能對射電目標進行長時間的跟蹤或掃描。此外，還必須綜合考慮設備的造價和工藝上的現實性。