拋物面反射鏡

拋物面孔徑橫截面一般為軸對稱的圓形孔徑﹐少數(shù)為橢圓孔徑﹐因此﹐波束方向圖為"鉛筆"狀。方向圖特性與饋源對孔徑的照射分布有關(guān)，孔徑照射有兩種型式，一種是將饋源(如喇叭﹑振子等)放在拋物面焦點處，接收來自某個方向并經(jīng)拋物面反射的電磁波(圖1a )的前饋單方式。另一種是將饋源放在副反射器另一個焦點處，接收由副反射面反射電磁波的后饋方式。

拋物面射電望遠鏡的分辨率和靈敏度都與反射面直徑D 密切相關(guān)。增大天線口徑D ﹐能有效改善望遠鏡的接受性能。主反射面和理想拋物面的中值公差 ﹐對波長為λ時的孔徑效率 的影響﹐可用魯茲公式表示:

。

通常規(guī)定﹐以孔徑效率降為其無公差( =0)極限值 0的一半的波長為該望遠鏡的最短工作波長﹐即min≒16。實際應(yīng)用上常以比值D / 來表徵拋物面天線的相對精度。目前最好的可跟蹤拋物面射電望遠鏡的相對精度已達到10量級﹐最高分辨率已達到1量級。

重力彎沉﹑結(jié)構(gòu)各部分溫差及風荷所引起的形變都是設(shè)計和制造大型精密可跟蹤射電望遠鏡的主要限制。前者對天線影響更大﹐而且隨天線俯仰角的變化而變化。對于最短工作波長為 min(厘米)的鋼結(jié)構(gòu)可跟蹤拋物面射電望遠鏡﹐因重力彎沉所限制的最大可能直徑D (米)﹐可用近似模型推算的公式﹕

來估計?，F(xiàn)已研究出用主動和被動伺服系統(tǒng)來控制反射面的重力彎沉﹐對一些大型或精密的可跟蹤拋物面射電望遠鏡成功地采用了保形設(shè)計。通過這種合理的設(shè)計來控制重力彎沉﹐可使表面在不同仰角都保持拋物面形狀。反射面焦點的改變﹐可通過伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)饋源或二次反射面位置得到補償﹐從而大大提高了望遠鏡的D / 值﹐這就突破了重力彎沉的限制。有的毫米波和短厘米波的精密可跟蹤射電望遠鏡﹐裝在對射電波透明的圓罩內(nèi)﹐以避免風荷和太陽直接照射下各部分較大溫差引起的形變﹐并且采用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料﹐以減小重力彎沉。

可跟蹤拋物面射電望遠鏡的機械和驅(qū)動裝置﹐應(yīng)保證必要的指向精度和跟蹤精度。指向誤差 必須是望遠鏡半功率方向束寬 的一小部分﹐一般取 ≒ /10﹐最大也不應(yīng)超過 /6。望遠鏡驅(qū)動裝置分赤道式和地平式兩種。赤道式裝置(圖2a

可跟蹤拋物面射電望遠鏡可單獨使用﹐作定標和測量偏振﹑譜線﹑源亮度分布和普遍巡天之用。它又可作為射電干涉儀﹑綜合孔徑射電望遠鏡的一個單元﹐這時它能保證系統(tǒng)長時間跟蹤的需要。目前最大的可跟蹤拋物面射電望遠鏡是西德馬克斯·普朗克射電天文研究所的100米拋物面望遠鏡。