射電輻射計

在射電天文學及其他領域中廣泛應用的迪克型調制輻射計（圖2）能有效地消除增益不穩(wěn)定對靈敏度的影響。基本原理是在接收機的輸入端加一調制開關，以每秒幾十次到幾百次的調制頻率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。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、可重復使用的性能。噪聲二極管、氣體放電噪聲管都屬于第二種。

《微波噪聲譯文集》，科學出版社，北京，1975。

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

射電輻射計的一項重要性能指標是靈敏度。天體射電有噪聲，而又非常微弱，往往較接收設備的噪聲弱得多，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。

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分光輻射計的結構原理圖，標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準光源光譜輻強度之比成正比。儀器測量精度在3%以內。

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特點分類，可劃分為射頻調諧式和超外差式接收機，二者又可各劃分為直接放大式、調制式、伺服補償式和相關式接收機等；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。