射電輻射計儀器的應(yīng)用

在射電天文學(xué)及其他領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的迪克型調(diào)制輻射計（圖2）能有效地消除增益不穩(wěn)定對靈敏度的影響?；驹硎窃诮邮諜C的輸入端加一調(diào)制開關(guān)，以每秒幾十次到幾百次的調(diào)制頻率vM把待測信號與固定的參考信號T輪流接入, 使在高頻信號上加頻率為的調(diào)幅信號，經(jīng)混頻、放大,頻率為的同步檢波后，得到與 (-)成正比的輸出。頻率小于vM的起伏都將被抑制。調(diào)制輻射計的靈敏度為： 式中M取 1.41～2.22，由于·△G項的消失,△T將下降。如果調(diào)節(jié)參考信號,使之等于,則可完全消除△G 項的影響,此即為平衡調(diào)制輻射計。降低 ,加大頻寬△v 和時間常數(shù)τ,都是提高靈敏度的可行辦法。但加大△v·τ ,會受待測源本身的特征（如譜線接收和變化過程的測量）及外界干擾的限制。降低,可采用低噪聲前置放大器（低溫參量放大器、量子放大器及短毫米波段的低溫混頻器等）以降低TN；設(shè)計制作性能好的、如旁瓣和后瓣都很小的天線,以降低TG、Tc和TS；將前置放大器盡量靠近天線的饋源，以降低Tc；采用合理、精心設(shè)計的觀測程序，以減少TM 及TS的影響等。隨著射電天文觀測對象進入更微弱的領(lǐng)域，擴充觀測頻段，進一步降低是一項需要不斷努力的艱巨任務(wù)。此外,用作輻射測量的接收機，必須有足夠的線性范圍，才能用已知的噪聲標(biāo)準準確地測出待測源的強度，并且在待測源的強度有很大的變化時仍能正確測定。輻射計還應(yīng)具有一定的抵抗外界各種干擾的能力。作為射電輻射計一個組成部分的校正噪聲源，是對收到的輻射進行定標(biāo)的工具。校正噪聲源可以分為兩種：一種是作為基準的熱噪聲源，它的輸出可以依其他物理參數(shù)（如溫度）進行計算；另一種是必須被校正的二級標(biāo)準噪聲源，它雖然不能獨立給出輸出功率，但具有經(jīng)濟、簡便、輸出穩(wěn)定、可重復(fù)使用的性能。噪聲二極管、氣體放電噪聲管都屬于第二種。

射電輻射計的一項重要性能指標(biāo)是靈敏度。天體射電有噪聲，而又非常微弱，往往較接收設(shè)備的噪聲弱得多，因而射電輻射計必須具有從強大的附加噪聲背景中發(fā)現(xiàn)和測量變化十分微小的天體射電噪聲的能力。射電天文學(xué)中的噪聲功率以等效噪聲溫度來描述。噪聲背景包括:接收機本身的噪聲TN;來自非觀測目標(biāo)的宇宙噪聲TS；從地面及周圍環(huán)境進入天線的噪聲TG;大氣輻射噪聲TM;天線本身的熱噪聲Tc等。以表示上述各項的總和： =TN TG TS Tc TM。以代表因待測射電源引起的天線溫度,由于噪聲的隨機性質(zhì)及接收機增益G的不穩(wěn)定性△G，因而測總輻射的射電輻射計的最小可測變化△T（即靈敏度）為： 常數(shù)M取1,△v為有效噪聲頻帶寬度，τ 為輸出積分時間常數(shù),一般比大得多,這使增益起伏△G項起重大的作用。因而，為了提高輻射計的靈敏度，對接收機的穩(wěn)定性提出了很高的要求。

《微波噪聲譯文集》，科學(xué)出版社，北京，1975。

L.Woltjer，Annual　Review　of　Astronomy　and Astrophysics，Vol.2,pp.401～432，Annual　Reviews Inc., PaloAlto, Calif., 1964.

用以測量光源光譜輻射度量的儀器叫光譜輻射計，其基本由比較光路、單色儀和探測顯示系統(tǒng)組成。圖77是貝克曼DK-2R分光輻射計的結(jié)構(gòu)原理圖，標(biāo)準光源和待測光源分別放在兩個燈室中，它們發(fā)出的光分別經(jīng)過一石英漫射器(注意：球只是用于固定漫射器，其本身不是積分球)，再經(jīng)反射鏡照在擺動反射鏡上；擺動反射鏡交替地將來自標(biāo)準/待測光源的光能引入單色儀；在單色儀的出射狹縫處安裝探測器，探測器輸出信號的大小與待測光源和標(biāo)準光源光譜輻強度之比成正比。儀器測量精度在3%以內(nèi)。

射電天文接收機種類繁多，目前常用的分類方法大體有三種。一種是按照波段分類，可劃分為米波、微波、毫米波和亞毫米波接收機;一種是按照所采用的無線電技術(shù)特點分類，可劃分為射頻調(diào)諧式和超外差式接收機，二者又可各劃分為直接放大式、調(diào)制式、伺服補償式和相關(guān)式接收機等；還有一種是按照觀測用途分類，可劃分為射電輻射計、射電偏振計、射電頻譜儀（見太陽射電動態(tài)頻譜儀）、譜線接收機（見射電天文譜線接收機）、射電干涉儀接收機、綜合孔徑接收機（見綜合孔徑射電望遠鏡）和脈沖星射電接收機等。在按用途分類的接收機中，用于太陽射電和宇宙射電觀測的接收機又各有其特點。