射电望远镜天线增益测量方法的综述

本文对射电望远镜天线增益Ｇ的几种主要实测方法：包括用标准角锥嗽嗽叭增益理论值的“过渡法”和用已知流量的射电源作准源的“射电天文法”进行了综述和评价。给出了应用这些方法对云台射电望远镜天线增益的实测结果和精度。     

射电望远镜天线增益测量方法的综述

本文对射电望远镜天线增益Ｇ的几种主要实测方法：包括用标准角锥嗽叭增益理论值的“过渡法”和用已知流量的射电源作校准源的“射电天文法”进行了综述和评价。给出了应用这些方法对云台射电望远镜天线增益的实测结果和精度     

大型射电望远镜主反射面调整方法研究

随着毫米波天文学和空间通信的重要性日益提高, 对天线性能提出了越来越高的要求, 而天线性能往往受到其反射器表面精度的限制. 微波全息技术是一种快速有效的检测反射面天线表面轮廓的测量技术. 通过微波全息测量得到天线口径场, 计算天马65m射电望远镜反射面与理想抛物面的偏差. 天马65m射电望远镜的主反射面板是放射状的, 有14圈. 面板的每个角都固定在面板下方促动器的螺栓上进行上下移动, 且相邻面板交点处的拐角共用一个促动器. 采用平面拟合的方法可以计算各块面板拐角处的调整值, 但是同一个促动器会得到4个不同的调整量. 通过平面拟合, 同时以天线照明函数为权重的平差计算方法得到相邻面板拐角的一个平差值, 即天马65m射电望远镜1104个促动器的最佳调整值. 通过多次调整和新算法的应用, 天马65m射电望远镜反射面的面形精度逐渐提高到了0.24mm.     

云南天文台太阳射电望远镜跟踪精度和定标精度

本文采用天线方向图半功率宽度和曲线偏离度两种方法,测得自动跟踪精度为8小时偏差不超过0.°01。同时改进了定标精度的计算公式,并从理论上寻找误差原理后,再计算自动定标系统的检验值,从而大大地提高了观测精度。     

十米射电望远镜指向跟踪精度分析

本文对云南天文台十米射电望远镜的指向跟踪精度的影响因素做了比较详细的分析和讨论,提出了一些改进的措施,论证了天线系统指向精度达到33″、工作在1.3cm波段的可能性。     

西北高原上的两架大型射电望远镜

西北高原上的两架大型射电望远镇乌鲁木齐的２５米射电望远镜由中国科学院投资近２０００万元人民币，在新疆乌鲁木齐天文站扩建的口径２５米天线射电天文望远镜系统（即乌鲁木齐甚长基线站）经过几年的艰苦努力已基本建成，并投入试运行。这是由我国自行设计制造的第二台...     

两类大型射电望远镜热分析研究进展

射电望远镜的精度问题一直是国际天文界关注的热点。对于毫米波射电望远镜,温度变化引起的天线结构变形不容忽视,但是由于温度载荷的瞬时性和不确定性,很难对热变形进行准确分析和有效控制,因此,开展射电望远镜的热分析研究对提高望远镜的面形精度和指向精度具有重要意义。主要以代表性的全方位可动正馈和偏馈两类大型射电望远镜为研究对象,从理论、实验和模拟三个方面综述了射电望远镜热分析研究的现状,重点介绍了热分析的理论研究概况,并讨论了其中存在的问题,根据热分析研究的最新进展对其未来的发展趋势进行了展望。     

基于CCD提高射电望远镜极轴校准精度及修正

射电望远镜极轴的安装定位是否准确直接影响其指向精度和成像质量,通过运用光学CCD原理精确测量射电望远镜极轴偏差角度,用以安装校准极轴,达到提高射电望远镜指向精度和成像质量的效果,并且结合计算机可实现多极轴同时校准,提高工作效率。同时,基于CCD技术可以及时发现天线极轴出现的偏差并进行修正,提高了数据的质量。     

佳木斯66m射电望远镜指向精度测量及改进

指向误差是射电望远镜运行的重要性能指标之一。为保证射电流量的测量精度,一般要求射电望远镜的指向误差小于十分之一波束宽度。对佳木斯66 m射电望远镜的指向进行了大量的测量,详细分析了指向误差的分布。利用新的基本参数模型进行误差修正后,佳木斯66 m射电望远镜的指向误差仍然随方位和俯仰有较明显的变化。分析认为,这种变化趋势是方位轴与俯仰轴夹角和重力变形两个参量对方位俯仰变化的高阶项引起的。通过引入两个误差源的一阶展开项对基本参数模型进行改进,使佳木斯66 m射电望远镜的指向精度有了明显的提升,从45″改进到20″以内。     

平均风作用对天马望远镜面形精度和指向精度的影响

天马望远镜的最高工作频段为43 GHz。为保证高质量的观测结果,需要研究风载荷对天线精度的影响。首先对观测站实测的风速风向数据做了统计分析,结果显示:10 m高度处10min时距平均风速小于4 m·s~(-1)的占比超过80%,主导风向为北-西北方向。然后,通过将倾斜仪实测结果与有限元模拟结果进行对比,验证了模拟的有效性,并进一步分析了在不同迎风姿态、不同风速下天线结构的平均风荷载响应,以及天线面形精度和指向精度的变化。结果表明,平均风荷载对天线指向精度,尤其是俯仰角指向精度的影响较大,对面形精度的影响较小;在弹性范围内,天线面形精度和指向精度与风速间均为二次关系。研究结果可为天线面形精度和指向精度的评估提供参考。     

PSD法测量大型射电望远镜副面位姿

指向精度是大型射电望远镜天线具有挑战性的关键技术指标.在望远镜运行中,方位俯仰角的变化、重力以及日照等对副面撑杆的综合影响会引起望远镜的副面位姿改变从而引起指向误差的增加和天线效率的降低.基于天马65 m射电望远镜,使用位置传感器装置(PSD)法构建了副面位置偏移量测定系统,可以实时采集副面的3维位移数据,构建重力模型,将测试结果与射电法构建的现有副面模型进行对比,有较好的一致性.此外,该系统可以分析日照(引起撑腿局部温度效应)引起的副面位移情况,也可以监视风载和瞬时启停对副面位姿的影响.     

平均风作用对天马望远镜面形精度和指指向精度的影响

天马望远镜的最高工作频段为43 GHz。为保证高质量的观测结果,需要研究风载荷对天线精度的影响。首先对观测站实测的风速风向数据做了统计分析,结果显示:10 m高度处10min时距平均风速小于4 m·s^-1的占比超过80%,主导风向为北-西北方向。然后,通过将倾斜仪实测结果与有限元模拟结果进行对比,验证了模拟的有效性,并进一步分析了在不同迎风姿态、不同风速下天线结构的平均风荷载响应,以及天线面形精度和指向精度的变化。结果表明,平均风荷载对天线指向精度,尤其是俯仰角指向精度的影响较大,对面形精度的影响较小;在弹性范围内,天线面形精度和指向精度与风速间均为二次关系。研究结果可为天线面形精度和指向精度的评估提供参考。     

大型天线轮轨接触研究综述

大型天线的发展对指向跟踪精度提出更高的要求。当大型射电天线方位转动部分采用轮轨式结构时,轮轨精度对指向误差的影响、轮轨的磨损成了亟待解决的问题。首先论述了轮轨式天线座的优缺点．回顾了国内外现有典型的射电天线在轮轨结构系统方面以及指向误差修正方法的研究现状：并借鉴了轨道交通系统与轮轨式起重机系统的研究成果,介绍了轮轨接触理论自创立以来形成的经典理论及其存在的局限性．最后总结了轮轨式天线座轮轨接触研究存在的问题及研究方向。     

南山26米射电望远镜轨道高差测量及其对指向精度的影响

轮轨式天线的轨道作为承载整个天线重量的基础,其精度直接影响天线在方位方向运转的平稳性,引起天线轴系偏差从而影响天线的指向精度。介绍改造后的乌鲁木齐南山26 m射电望远镜(Nanshan Radio Telescope, NSRT)轨道结构以及轨道高差测量,并建立天线在不同方位、俯仰角下轨道高差引起天线指向偏差的数学模型。利用"十字扫描"法实测多颗标准源在相应位置的指向数据,并通过高斯拟合得到指向偏差。通过分析可知,轨道高差引起的指向偏差经过修正可以提高天线的指向精度。     

大型射电望远镜的设计原则及一种新方案的建议

本文从讨论现有各种大型射电望远镜系统出发,根据技术条件和研究工作的发展趋势,提出在设计中应当考虑的因素.按照这些考虑,提出了由一个中央大型抛物面天线和多个环状分布分立天线组合而成的系统,导出这种组合的设计公式,并以环的数目 N=6为例,计算了具体的天线方向图形空间谱,并算出为了调整方向图形所需的改正曲线,以及通过两种改正方法所得到的图形.这种系统有着多用途的特点.同时它可以适用于很宽的波长范围,而且通过增加环数可以得到不断的发展.文中讨论了这些特点,提出了一些问题,并且对实现这种方案的技术条件作了简要的叙述.     

紫金山天文台13：7米射电望远镜天线表面精度的首次射电全息测量

１９９２年１月，在紫金山天文台１３．７米毫米波望远镜上进行了用射电全息术的相位恢复方法测量天线表面精度的尝试。利用望远镜的２２ＧＨｚ系统，用强水脉泽源ＯＲＩＯＮ－ＫＬ作为信号源测量了天线的聚焦和偏焦方向图，采用Ｍｉｓｅｌｌ算法获得了天线口面上的相位分布，由此得到的天线表面相对于理想抛物面偏差的均方根值与１９８９年用经典的经纬仪带尺方法测量的结果基本相符。     

大口径射电望远镜电磁兼容评估技术研究

电磁兼容性是设备或系统的重要性能指标, 也是保障系统的工作效能和提高系统可靠性的重要因素. 大口径射电望远镜运行阶段, 台址周围无线电业务及内部潜在的电磁干扰会降低观测系统灵敏度、影响天文观测的质量. 本论文针对拟建的新疆110 m全向可动射电望远镜(Qi Tai raido Telescope, QTT)开展了系统电磁兼容评估技术及控制方法研究, 具有重要的工程应用价值. 首先, 依据现有电波环境测量方法的不足, 深入分析了仪器设备的关键参数配置方法及测量时间计算方法, 采用Y因子法校准测量数据, 提出一种准实时电波环境测量方法. 面向高重复性宽带频谱, 分析了宽带频谱信号和噪声特征, 结合标准差理论, 提出一种基于邻值比较的信噪分离方法, 并采用邻值统计方法优化关键参数, 提高信噪分离精度. 针对QTT台址, 开发了自动化电波环境监测系统, 该系统6 GHz以下频段系统增益大于40 dB, 系统噪声系数小于2 dB, 测量不确定度小于1.49 dB, 具有极高的系统灵敏度和测量精度; 分析了频谱监测数据流, 设计了基于HDF5 (Hierarchical Data Format version 5)的数据存储格式, 开发了自动化电波环境测量和监控软件及数据处理软件. 依据QTT台址长期监测数据, 评估分析了台址电磁环境、主要干扰源特征及其影响. 其次, 提出大口径射电望远镜馈源口面干扰电平限值量化方法, 建立了基于台址地形的电波传播模型, 分析了现有电波传播模型的优缺点及适应性, 结合QTT台址实际地形及地质特征, 采用Longley-Rice和Two-Ray电波传播模型, 预测分析了QTT台址潜在干扰区域电磁干扰达到射电望远镜的电波路径衰减, 结合大口径射电望远镜天线增益量化方法, 提出设备所在位置干扰电平限值量化方法, 运用该方法对QTT台址潜在干扰区域的干扰电平限值进行量化. 依据设备所在位置干扰电平限值, 调研分析了国内外军用、民用电磁兼容测量标准, 结合电磁干扰对射电天文观测的影响, 提出一种大口径射电望远镜电磁兼容控制方法, 解决了现有电波暗室测量系统无法直接测量评估电子设备电磁兼容的问题, 该电磁兼容控制方法计划应用于QTT建设及运行阶段, 确保系统拥有良好的电磁兼容性. 最后, 依据QTT台址潜在干扰区域干扰电平限值, 结合典型电子设备电磁辐射频谱, 分析了QTT电磁兼容设计需求, 提出电磁兼容设计初步方案. 另外, 针对台址建筑设施内的中低电磁辐射干扰源, 提出一种低成本建筑屏蔽方法, 应用于QTT台址现有建筑.     

乌鲁木齐25m射电望远镜脉冲星观测研究

乌鲁木齐天文站自1999年以来陆续研制完成脉冲星1.5GHz频段消色散接收系统，0.327GHz,0.61GHz,2.3GHz,4.8Hz和8.4GHz等5个频段上的单通道的脉冲星接收系统和2组双频（2.3GHz和8.4GHz及0.327GHz和0.61GHz)同时观测的接收系统，上述设备均已投入观测，并取得一批诸如脉冲星周期参数，周期跃变，逢行速率，脉冲轮廓模式变化，星际闪和谱特性等观测成果。     

低频射电望远镜阵列宽视场成像技术研究

低频射电望远镜阵列宽视场成像正面临着一系列难点问题,其中最关键的问题是非共面基线效应.它的存在使得忽略w项将导致最终图像出现畸变,且随着视场的增大而加重.综述并剖析了几种w项改正算法及其技术原理,并分析了它们的计算成本和计算复杂度,进而分析比较了它们的优缺点.以平方公里阵(Square Kilometre Array,SKA)射电望远镜第1阶段低频阵列为研究对象,选取faceting和w-projection成像算法进行了仿真实验.与传统的二维傅立叶变换成像算法进行对比,分析了它们的成像质量和正确性,结果表明这两种算法在宽视场成像方面均明显优于二维傅立叶变换方法.还具体分析了分面(facet)的数目对faceting成像质量和运行时间的影响,以及w步数对w-projection成像质量和运行时间的影响,表明facet数目和w步数的选择必须合理.最后,分析了数据量大小对这两种成像算法运行时间的影响,表明这两种算法在进行海量数据处理前,需要作算法优化改进.研究结果为后续进一步综合分析宽视场成像技术以及这些技术的实用性研究提供了有价值的参考.