平方公里阵SKA (Square Kilometre Array)将是世界上最大的综合孔径射电望远镜，致力于回答人类认识宇宙的一些基本问题。其接收面积达一平方公里，比目前最大的厘米波综合孔径射电望远镜JVLA (Jansky Very Large Array)灵敏度提高50倍、搜寻速度提高10000倍。

     目前，来自十余个国家的上百个研究机构正致力于SKA关键技术的研究。最近一篇文章详细报道了中国对SKA项目的重要贡献——中国验证天线DVA-C（图）的光学设计。

SKA中国验证天线DVA-C

     相关的论文题为：“平方公里阵中国验证天线光学设计”，发表在《中国科学:信息科学》2015年第8期，由射电天文技术联合实验室的杜彪研究员担任通讯作者撰写。文章详细介绍了中国为SKA中频反射面天线阵列量身打造的DVA-C微波光学与馈源的设计思路、方法和研究成果，以及预期的指标。

     1993年日本京都第24届国际无线电科学联合会上，包括中国在内10国天文学家联合倡议：筹划建造下一代大射电望远镜LT (Large Telescope，1999年易名SKA)，相当于100面100 m天线组成的射电望远镜阵列。经过二十年的发展，SKA组织正式成立，并于2013年进入建设准备阶段，目前包括中国在内的许多国家正在进行先导天线、相控阵馈源、超宽带单波束馈源等关键技术的研发。

     作为SKA的核心组成部分，反射面天线阵列的性能对于SKA科学目标的实现至关重要，因而引起了各国研究机构的关注，并产生了多个各具特色的设计概念。其中，DVA-C是我国瞄准SKA反射面天线单元，结合国际先进设计理念与成熟工程经验研制的，具有自主知识产权的一部反射面天线样机。

     灵敏度是射电望远镜最重要的指标，即天线要具有较高的天线效率和较低的旁瓣，尤其是远旁瓣。因此DVA-C采用了上偏置格利高里的天线形式，避免了副反射面和馈源对主反射面的遮挡，提高了天线效率，降低了旁瓣，并对主副反射面进行了赋形设计，以进一步提高天线的灵敏度。

     根据不同的频段和带宽，DVA-C设计了三种不同形式的馈源，其中考虑到低频工作时馈源的体积和重量的影响，在低频和高频分别采用Eleven馈源和四脊喇叭两个3：1带宽的馈源，此外还设计了一个性能良好的倍频程波纹喇叭馈源。

     由于DVA-C以轴向波束性能最优作为设计原则，对多波束观测造成了一定影响，故文中对此也进行了仿真和分析，结果表明，通过增大相位阵馈源天线阵列的尺寸，可以补偿反射面赋形的影响，满足天线波束覆盖的要求。

     该研究为SKA中频反射面天线阵列的建设提供了一个良好的技术方案，是中国对SKA项目建设的重要贡献。

     研究得到了国家重点基础研究发展计划 (No. 2013CB837900)、国家自然科学基金(No.11261140641)和国家国际科技合作专项(No.2012DFB00120)的资助。

更多详情请阅原文：

杜彪, 伍洋, 周建寨, 张文静. 平方公里阵中国验证天线光学设计. 《中国科学：信息科学》, 2015, 45(8): 1001-1014. doi: 10.1360/N112014-00274

http://info.scichina.com/sciF/CN/abstract/abstract517276.shtml