TM65m射电望远镜L、S、C、X频段天线性能测量

报告了上海天马65 m射电望远镜(简称TM65m)4个低频(L、S、C、X)段的天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的性能测试情况.首先介绍了射电天文接收系统的关键指标,接着对测试方法进行了论述,并对误差进行了评估.最后给出了TM65m上4个低频段的天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的测试情况,测试结果表明:在C和X波段,副面位置固定时,在高低俯仰角上效率和灵敏度下降剧烈,当启动副面(随动)模型后,在全仰角范围内,效率可以控制到60%以上.系统噪声温度与副面模型无关,在4个波段中C波段的灵敏度和系统噪声温度最佳.     

TM65 m射电望远镜低频段系统噪声温度测试和分析

首先介绍了天马65 m射电望远镜(简称TM65 m)接收系统,包括L、S、C、X 4个频段各部分的噪声指标.然后对系统噪声温度的几种测试方法进行了讨论;对影响系统噪声温度测量的若干关键因素进行了分析,包括非线性误差、馈源网络插入损耗和失配误差等.采用Y因子法对试验室的噪声源定标值进行了校核,校核后偏差达到0.2 K左右.最后给出了TM65 m 4个低频段系统噪声温度的实测结果,并进行了分析.     

TM65 m射电望远镜副面位姿建模

大型射电望远镜在观测过程中,随着俯仰角度的变化,副面支撑、背架、主反射面等都有不同程度的变形,这将导致天线效率在高低俯仰角上明显下降,天马65 m射电望远镜副面系统的安装可以用来补偿副面支撑和主面的重力变形,在不同的俯仰角度上,副面位姿的调整可以提高天线的效率和指向性能.通过在X波段和Ku波段研究副面位姿变化对天线效率的影响,用射电法建立了随俯仰角度变化的副面位姿随动调整模型和指向补偿模型.此外还测试了副面随动与固定对天线效率的影响,结果表明副面随动模型可以有效改善65 m望远镜在高低俯仰角上的效率,使得在整个俯仰角范围内,X波段的接受效率均达到60%以上.     

太阳和月球射电辐射对40m天线数据接收影响分析

利用标准射电源和标准噪声源,对宁静太阳和月球射电辐射的噪声温度进行了测量,估计它们对40m天线接收绕月卫星信号的影响,结论是:(1)40m天线指向偏离太阳超过2°时,能够满足正常数据接收要求;(2)40m天线指向月球时,系统接收的噪声温度增加值为87.1K, 此时系统的总噪声温度能够满足正常数据接收要求.     

射电天文4—40GHz超宽带低噪声放大器设计

超宽带接收机面临众多技术挑战,而关键技术难点之一是超宽带低噪声放大器.采用以砷化镓材料为基底的70 nm栅长改性高电子迁移率晶体管和双电源偏置4级放大电路结构,设计了一款4–40 GHz超宽带低噪声单片微波集成放大器,完整覆盖C、X、Ku、K、Ka共5个波段.设计仿真结果表明,该放大器增益为(40±2.5) dB,常温下噪声温度平均95 K, 4–12.5 GHz噪声温度全频带低于83 K,直流功耗130.5 mW.整个频带内输入反射系数典型值-10 d B,输出反射系数典型值-15 d B,全频带范围内稳定,无自激振荡现象.该器件可做为前置放大器,应用于超宽带接收机和大规模多波束接收机中,可有效提高射电望远镜观测效率.     

TM65 m射电望远镜指向模型的建立

介绍了建立上海天文台天马65 m射电望远镜(简称TM65 m)指向模型的过程.采用"十字扫描"的方法对单点数据进行采集,采用带有高斯项和非线性项的曲线模型进行偏差拟合,并对单点扫描过程中源角径导致的波束展宽量进行了仿真分析,通过使用射电源预报来提高建立模型的效率.用最小二乘法对全天区数据进行拟合,得出了8个天线参数的指向模型,并在实际中验证,最后建立了TM65 m望远镜X波段指向模型.盲指误差达到12.36角秒,满足了X波段及以下波段的指向要求.     

天马望远镜P波段轴向偏焦研究

天马望远镜是65 m口径全实面地平式射电望远镜,信号经赋型抛物面主反射镜和赋型双曲面副反射镜汇集后在卡塞格伦焦点处馈入低温低噪声接收系统。开展天马射电望远镜轴向偏焦研究,旨在拓展天马望远镜在低频段的接收,创新之处在于利用P波段低频振子天线作为接收机馈源,放置在距离副反射面顶点下方约1/4波长处,研究天马望远镜在P波段开展天文观测的可行性。研究内容包括P波段振子天线设计、馈源轴向偏焦位置优化以及观测性能分析。P波段振子天线作为馈源,天线最大增益45 d B,天线效率64.25%。     

基于100 nm砷化镓pHEMT工艺的C波段宽带低噪声放大器芯片

作为射电天文接收机系统的关键器件, 低噪声放大器的噪声和增益性能对接收机系统的灵敏度有重要影响. 采用100nm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管(pseudomorphic High Electron Mobility Transistor, pHEMT)\lk工艺, 研制了一款可覆盖C波段(4--8GHz)的低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA). 所设计的LNA采用3级共源级联放大拓扑结构, 栅极、漏极双电源供电. 常温下测试表明, 该LNA在4--8GHz频段内平均噪声温度为\lk60K, 在5GHz处获得最低噪声温度50K, 通带内增益($31\pm1.5$)dB, 输入输出回波损耗均优于10dB, 芯片面积为$2.1\times1.1$mm², 可以应用于C波段射电天文接收机以及卫星通信系统等.     

Ku波段宽带低噪声放大器的关键技术研究

低噪声放大器LNA(Low Noise Amplifier)是射电天文接收机的重要组成部分,其等效噪声温度决定了接收机的灵敏度。该文介绍了一种宽带Ku波段低噪声放大器的设计原理和方法,并给出了仿真结果。该放大器采用NEC公司的NE3210S01高电子迁移率场效应晶体管HEMT(High E-lectron Mobility field-effect Transistor)三级级联结构。在11～13GHz范围内的增益大于29.7dB,等效噪声温度小于55K,输入输出匹配好于-25dB。     

0.1-50GHz 天空亮温计算

主要对微波段天空亮温的计算作了理论和实验研究,实现了天空亮温理论计算。采用北京密云台站、乌鲁木齐台站、上海台站、昆明台站气象仪采集的温度、气压、湿度等数据,验证了理论计算的正确性。给出了四个台站频率为0.1-50 GHz不同天项角的天空亮温分布曲线图,为各个台站50 GHz以下波段天线噪声温度测量提供理论和数据参考,从而为各个台站天线系统噪声中大气噪声温度的分离提供理论支持。     

基于斩波轮技术的K波段接收机噪声校准研究

接收机是射电天文中用于探测微弱射电信号的重要接收设备.接收机的强度校准就是将接收机对射电源的响应转换为天文意义上的流量密度.常规方法就是使用经典的冷热负载法,将接收机自身的强度响应转换为一个等效的温度值,之后再据此对射电源做进一步标定.通过搭建基于斩波轮技术的K波段接收机强度校准平台,使用斩波轮法测试K波段常温接收机的噪声温度,并与传统冷热负载法的测试结果进行比对.结果显示,在晴好天气条件下,斩波轮法在30°、90°仰角下噪声温度的最大测试误差为7.5%和8.4%,可以很好地应用于实际噪声温度测试中;但在5°仰角测试中,由于过低仰角引入了地面噪声,使得斩波轮法的测试误差上升至20%–30%之间而无法使用.希望在此基础上进一步开展K波段天空亮温度的理论计算与实测,从而完善斩波轮技术的应用,使之可以满足在不同气象条件下的噪声校准测试需求.     

2～18 GHz超宽带低噪声放大器芯片研制

低噪声放大器在射电天文望远镜接收机中是一个重要的前端组件,其性能对接收机的灵敏度和噪声有至关重要的影响。采用OMMIC公司70 nm GaAs mHEMT工艺研究和设计了一款工作频率为2~18 GHz的超宽带单片微波集成低噪声放大器芯片,芯片面积为2 mm×1 mm。放大器电路采用三级级联放大、双电源供电拓扑结构,常温在片测试结果显示,全频带增益大于28 dB,噪声温度平均值为93 K,直流功耗150 mW,无条件稳定。该放大器芯片覆盖了射电天文S,C,X,Ku 4个传统观测波段,适用于厘米波段超宽带接收前端和毫米波段超宽带中频放大模块。     

18个电离氢区的2.5cm射电连续谱观测

十八个致密电离氢区的2.5cm连续谱观测在上海天文台佘山站25m望远镜上于1990年8月完成.望远镜指向精度为20〃,在该波段当仰角为77°时效率为68％,空间分辨率为4.′2.所用接收机中心频率为11.95GHz,带宽为500MHz,系统噪声温度平均为130K.经校准的噪声管用于定标,每次观测同时测量.观测采用等待式或位置调制,所有源在测量时仰角在28°以上,系统误差在10％以内.观测结果经大气吸收改正转换为流量密度.结合Parkes 64m望远镜在6cm的观测结果和气体星云中射电连续谱的一般规律,对结果作了初步分析.     

十米天线电性能检测

本文介绍用射电天文方法测量云南天文台十米射电望远镜天线的效率η、天线噪声温度T_φ和第一旁瓣电平的基本原理和方法。测量结果表明,该天线以上三个主要参数都超过了原设计指标。在去年检测的基础上,今年又进行了复测,其结果与去年吻合较好。     

射电阵列天线和接收机性能综合测试方法

首先回顾了在现场射电望远镜天线性能的Y系数测量方法,指出如略加改进并利用射电望远镜自身接收机作测试接收机,则即能测出天线性能,又能测出接收机性能,详尽描述了这种改进方法。测量方法是模拟接收机输入端分别连接到50Ω终端、噪声源及天线输出端,且天线分别指向冷空和太阳。由测量方法得出4个传输方程,进而导出模拟接收机系统噪声温度、天线噪声温度、模拟接收机增益及天线增益与测试数据紧密联系的表达式。以一个射电望远镜测试数据为依据,算出相应系统参数并与设计指标要求进行了比对。小结中列出这种方法的优点,同时也讨论了现场测量天线增益的方向图法。     

CSRH-I的天线选择

介绍了CSRH(中国太阳射电频谱日像仪)3个与科学目标相关的系统指标:空间分辨率、时间分辨率和频率分辨率(射电望远镜专有技术指标).然后介绍CSRH 3个接收设备的关键技术指标:灵敏度、动态范围和极化隔离度(接收机通用技术指标).重点阐述了CSRH天线的3项选择:天线个数、天线尺寸及天线主要技术指标(增益、噪声温度及轴比)与上述指标的关系.     

用射电天文方法测量20米天线参数

本文报导由全功率辐射计、作为初级噪声校准源的室温和低温微波黑体、作为次级噪声校准源的同轴固态噪声源、集录和处理数据的微机等设备以及从空间注入校准噪声的准光校准技术组成的测量天线电参数的射电天文方法。用此方法测量了一具口径20米的卫星通讯天线的天线噪声温度、天线口面效率、天线方向图半功率点宽度等参数。测量结果表明这套方法简易可行,精度较高并有推广价值。     

射电日像仪灵敏度测量

灵敏度是射电望远镜的一个重要性能指标,它反映了望远镜监测弱信号的能力。基于明安图射电频谱日像仪(Mingantu Ultrawide Spectral Radioheliograph,MUSER)的调试观测,给出了日像仪灵敏度的测量方法,对天线系统以及整个阵列的灵敏度进行测量分析,得到了日像仪系统整体的灵敏度性能参数。测量同时给出了天线系统的效率以及接收机系统的增益,这将为下一步日像仪展开常规的科学观测提供参考。     

德令哈13.7m望远镜重力变形研究

借助于数字摄影测量结果调整天线面板,使德令哈13.7 m望远镜在仰角52°时获得最佳反射面面形,从而使天线效率在观测仰角范围内得到整体优化.与之前基于经纬仪测量的面板调整结果相比,天线口径效率提高约1倍.依据不同俯仰姿态下的测量结果,得到了天线的重力变形模型,包括副面偏移和倾斜、主面焦距和面形偏差随仰角变化的规律.根据不同仰角的面形偏差测量数据反演反射面重力变形模型时,采用了数据拟合方法,这样可以减小测量误差对模型精度的影响.     

北京天文台六厘米波段太阳射电望远镜及观(英文)

北京天文台自1986年开始高时间分辨率的六厘米波段强度干涉仪的研制,计划在北京、昆明、乌鲁木齐设三个站,可发现角经0.01″的源。1988年初完成了北台单站接收系统,并取得了部分观测资料。主要性能如下:天线口径1.5米;接收频率5070±50MHz;高放噪声温度150K;中放带宽40MHz;系统时间常数0.2μs。系统见图1。采用前置微波高放未提高系统的灵敏度。用气体放电噪声管加15db定向耦合器组合作噪声标准源,以噪声源的输出温度为单位来测量每天的太阳强度m,由多日积累的m_i(i=1……n)与SGMR 4995MHz(引自S.G.D)的值取相关得线性相关参数a、b。由此得每天的绝对流量。目前只是初步的结果。表1为逐日的太阳射电强度m;SGMR 4995MHz;y;及黑子相对数Y。图2为V—m及y—m相关图,图上为S_p、S_n、Y及y的逐日变化图。表2为巡视观测中记录的部分爆发。六厘米强度干涉仪已取得的结果显示与太阳射电的国际频谱有很好的相关。三站(北京、昆明、乌鲁木齐)的强度干涉仪网建立后(1990年)所取得的高时间分辨率爆发的精细结构将具有极好的可靠性。该网将参加全国性的太阳活动联测。