|||
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
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-9-1 19:23
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社