面向新疆奇台110 m射电望远镜宽带双极化Vivaldi馈源设计

射电望远镜一般要在宽频段内进行连续观测, 但传统相控阵天线设计方法难以兼顾宽频带和大角度扫描特性. 紧耦合天线的设计方法为宽带大角度扫描天线提供了新的设计思路, 基于此设计了一款宽带双极化 Vivaldi相控阵馈源. 首先结合Wheeler提出的连续电流片概念及等效电路对紧耦合原理进行理论分析, 然后针对Vivaldi天线分析了阵元间的强耦合能够有效拓展天线的工作带宽. 在此基础上设计了一款宽带Vivaldi相控阵馈源. 馈源阵列由8×9 Vivaldi天线阵元组成, 该阵列的工作带宽为2-8GHz, 并且能够在E面和H面均实现±$45^\circ$的扫描特性. 最后对该馈源阵列进行了样机加工和测试, 测试结果与仿真结果具有较好的一致性.     

TM65 m射电望远镜Ku、K、Ka和Q频段天线性能测量

讨论了TM65m射电望远镜Ku、K、Ka和Q4个高频段天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的性能测量工作.首先介绍了TM65m接收系统4个高频段的关键指标,接着对测量工作中需要注意的方面进行了论述,主要包括望远镜指向和副面位姿模型的构建、噪声源的定标以及大气的影响.最后给出了TM65m在这4个频段的天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的实测结果.测量结果表明:在最佳俯仰角45°-65°范围内,Ku、K、Ka和Q4个波段天线效率均可以达到约50%,而在较高和较低的俯仰角上,由于主面变形的缘故,效率有明显的下降现象.当俯仰角为50°左右时,4个波段的灵敏度分別为38 Jy、120 Jy、200 Jy和110 Jy.     

基于大视场反卷积的天文图像叠加方法

地基望远镜在成像过程中,由于受大气湍流、望远镜静态像差、跟踪误差、指向误差及视场变化的影响,不同视场区域的PSF (Point Spread Function)具有差异;同时,不同望远镜获取的图像PSF也存在差异.将多个望远镜获取的星象直接叠加至相同的区域后,图像质量受像质最差的望远镜限制,最终观测分辨率和灵敏度均会受到影响.通过图像复原,可以提高图像质量,进而提高叠加效果.根据该思路提出了1种基于PSF分区的迭代图像复原方法:该方法首先通过SOM (Self-organizing Maps)对PSF进行聚类分析,利用同类别PSF的平均PSF进行反卷积,再将反卷积结果按PSF聚类结果分割为不同大小的子图,最后将子图进行拼接.图像复原在提高图像质量的同时,降低了PSF不一致性对图像叠加带来的影响.将几个望远镜在同一时刻获取的图像经反卷积处理之后利用图像配准算法进行矫正并叠加,可获得高信噪比图像.对实际望远镜获取的数据处理后的结果表明:图像在进行复原和叠加过程中,星象目标信噪比不断提升,提高了成像系统对暗星的探测能力.     

超大口径射电望远镜温度场分析

随着天线口径增大、频率升高,日照热对其性能的影响愈发严重.针对待建的新疆110 m大口径全可动射电望远镜,建立其热分析有限元模型,研究天线在夏至日不同太阳时刻的温度场分布特性.结果如下:一天中,主反射面的最高温度可达42.86℃,出现在14时,同时刻撑腿的温度也达到峰值,为41.74℃.背架水平分区温差在5时、18时、19.5时均超过1℃,会对天线指向性能产生较大影响.夜间天线结构温度分布亦不均匀,俯仰结构的温差明显高于其他构件,最大温差为6.42℃,通过数值模拟与试验相结合的方法,证明了构件的壁厚差异是导致结构夜间温差较大的主要原因.     

大气折射与路径弯曲延迟

电磁波信号在地球大气中的传播受到折射的影响,传播的方向发生了改变,传播的路径变为曲线,长度大于直线距离,相应的传播时间也被延长了,采用一个简化的球对称大气模型计算了光线在不同天顶距下由于路径弯曲而引起的延迟改正.     

云南天文台40米射电望远镜S波段总流量观测系统研制和测试

为提高云南天文台40 m射电望远镜射电源流量观测性能,针对S波段现有问题,设计并研制了一套流量观测系统.研发硬件包括抗干扰射频模块、K因子辐射计.同时开发了与新系统配合工作的观测软件,用于数据采集、实时显示、储存及处理.系统研制完成后,进行了安装测试.测试方式为河外致密源ON/OFF流量观测.观测结果表明,实测灵敏度接近理论值水平,新研制系统性能较旧设备有显著提高.     

用于雷达天文研究的高速基带数据记录系统

为了开展雷达天文科学研究, 将射电望远镜接收的雷达回波信号进行采集和记录, 研究基于SNAP (Smart Network ADC (Analog to Digital Converter) Processor)硬件实验板和快速存储服务器设计并开发了雷达天文基带数据采集与记录系统. 该系统采用CASPER (Collaboration for Astronomy Signal Processing and Electronics Research)提供的图形化FPGA (Field Programmable Gate Array)开发工具流, 设计了双通道、256MHz带宽信号采集和VDIF (VLBI (Very Long Baseline Interferometry) Data Interchange Format)基带数据输出固件程序; 基于HASHPIPE (High Availability SHared PIPeline Engine)多线程管理引擎开发了双万兆以太网口实时基带数据存储程序, 存储带宽达到1GB/s; 最后编写了VDIF格式到雷达天文格式的转换程序. 经过脉冲星信号观测实验检测, 该系统准确、可靠.     

现代日晕光度计多波段测光系统初步测试结果分析

现代日晕光度计是用于精确测定监测址点的多种大气参量的精密仪器,它已列为我国西部太阳设备选址工作中的重要设备。利用同一架日晕光度计首先对昭通大山包进行了多波段数据采集。在仔细分析初步测光结果的基础上,进一步完善日晕光度计的光学系统。使用改进后的设备对昆明凤凰山址点进行了多次数据采集,都获得了理想数据。这表明日晕光度计的多波段测光系统已能够用于西部太阳选址工作中。     

月球亮温度的射电多波段地基观测

月球是距离地球最近的天体,人类对它的研究探索一直没有停止。月球不仅反射可见光,还在红外和微波频段遵循热辐射机制辐射能量。亮温度是反映微波特性的一个重要指标。由月球亮温度,可以进行月壤特性的研究,从而进一步分析月球表层及近表层结构和物质组成。另外月球亮温度也是影响月球探测器星地链路的一个重要因素。从月球的亮温度出发,阐述了月球射电辐射机制;并对地基射电望远镜的多波段观测进行总结,分别从设备、方法、结果等方面给出月球亮温度观测的发展;最后对我国地基射电望远镜对月球亮温度的观测进行了介绍。     

An Australia Telescope survey for CMB anisotropies

We have surveyed six distinct 'empty fields' using the Australia Telescope Compact Array (ATCA) in an ultracompact configuration with the aim of imaging, with a high brightness sensitivity, any arcminute-scale brightness-temperature anisotropies in the background radio sky. The six well-separated regions were observed at a frequency of 8.7 GHz, and the survey regions were limited by the ATCA primary beams which have a full width at half-maximum of 6 arcmin at this frequency; all fields were observed with a resolution of 2 arcmin and an rms thermal noise of 24 μJy beam⁻¹. After subtracting foreground confusion detected in higher resolution images of the fields, residual fluctuations in Stokes I images are consistent with the expectations from thermal noise and weaker (unidentified) foreground sources; the Stokes Q and U images are consistent with expectations from thermal noise.
Within the sensitivity of our observations, we have no reason to believe that there are any Sunyaev–Zeldovich holes in the microwave sky surveyed. Assuming Gaussian-form CMB anisotropy with a 'flat' spectrum, we derive 95 per cent confidence upper limits of Q _flat<10–11 μK in polarized intensity and Q _flat<25 μK in total intensity. The ATCA filter function peaks at l =4700 and has half-maximum values at l =3350 and 6050.     

Measurements of electronic properties of the Miyun 50 m Radio Telescope

Measurement results of some properties of the Miyun 50 m radio telescope (MRT50) of the National Astronomical Observatories, such as pointing calibration, an-tenna beams, system noise temperature, gain and gain variations with elevation are intro-duced. By using a new de-convolution technique developed by our group, the broadening effect on measured beams caused by the width of an extended radio source has been re-moved so that we obtained higher accuracy on the measurements of MRT50 beams.     

The Australia Telescope search for cosmic microwave background anisotropy

In an attempt to detect cosmic microwave background (CMB) anisotropy on arcmin scales, we have made an 8.7-GHz image of a sky region with a resolution of 2 arcmin and high surface brightness sensitivity using the Australia Telescope Compact Array (ATCA) in an ultracompact configuration. The foreground discrete-source confusion was estimated from observations with higher resolution at the same frequency and in a scaled array at a lower frequency. Following the subtraction of the foreground confusion, the field shows no features in excess of the instrument noise. This limits the CMB anisotropy flat-band power to Q _flat < 23.6 μ K with 95 per cent confidence; the ATCA filter function (which is available at the website www.atnf.csiro.au/Research/cmbr/cmbr_atca.html) F _l in multipole l -space peaks at l _eff = 4700 and has half-maximum values at l  = 3350 and 6050.     

Observing cosmic microwave background polarization through ice

Ice crystal clouds in the upper troposphere can generate polarization signals at the μK level. This signal can seriously affect very sensitive ground-based searches for E and B modes of cosmic microwave background polarization. In this paper, we estimate this effect within the C_ℓOVER experiment observing bands (97, 150 and 220 GHz) for the selected observing site (Llano de Chajnantor, Atacama desert, Chile). The results show that the polarization signal from the clouds can be of the order of or even bigger than the cosmic microwave background expected polarization. Climatological data suggest that this signal is fairly constant over the whole year in Antarctica. On the other hand, the stronger seasonal variability in Atacama allows for a 50 per cent of clean observations during the dry season.     

乌鲁木齐南山站25m射电望远镜在6cm波段对地面辐射的总功率响应

利用乌鲁木齐南山站25m望远镜6cm系统对观测站周边的地面辐射做了仔细的观测。发现该系统对地面辐射的响应在天空的不同方向有显著的变化。望远镜俯仰为8°时,南方由于高山的影响,对地面辐射的响应已经饱和;甚至在望远镜指向高俯仰(60°)时,总功率响应随不同方位的起伏也可达到0.3K,大于银道面0.01~0.1K的响应,因此它对射电天文观测有显著的影响。根据这些观测数据,建立了6cm系统在不同方向处对地面辐射的响应模型。此模型能够大致描述地面辐射的特征,但尚不能用来完全消除地面辐射的影响。