41、射电望远镜技术详解

射电望远镜技术详解

1. 灵敏度

射电望远镜系统中的噪声来自多个方面，包括源、大气、地面、望远镜表面和接收器，这些噪声贡献是累加的，系统噪声温度 (T_{sys}) 可表示为：
[T_{sys} = \sum T_{i}]
根据高斯统计，均方根（RMS）噪声由平均值除以样本数量的平方根得出。样本数量可由接收器带宽与积分时间的乘积估算，RMS 噪声温度 (\Delta T_{RMS}) 为：
[\Delta T_{RMS} = \frac{T_{sys}}{\sqrt{\Delta \nu \tau}} = \frac{(T_A + T_{RX})}{\sqrt{\Delta \nu \tau}}]
其中 (T_A) 表示从天线进入接收器的功率，包含源、大气和地面的贡献，(T_{RX}) 表示接收器增加的噪声功率。在很长（米级）和很短（毫米级）波长下，(T_A) 会主导 (T_{RX})。

2. 天线

天线的作用是将功率聚焦到馈源，馈源能有效地将电磁波中的功率传输到接收器。根据互易原理，天线用于接收或发射时，其波束尺寸、效率等特性是相同的。

2.1 赫兹偶极子

携带振荡电流 (I) 的偶极子在波长为 (\lambda) 时辐射的总功率为：
[P = \frac{2c}{3}(\frac{I\Delta l}{2\lambda})^2]
偶极子的辐射是线性极化的，电场沿偶极子方向。辐射方向图呈甜甜圈形状，圆柱对称的最大值垂直于偶极子轴，沿偶极子方向辐射场为零。为提高方向性，可在偶极子后面放置反射屏，也可使用同相驱动的偶极子阵列。当偶极子尺寸为 (\frac{1}{2}\lamb