Все о космосе

Космос. Астрономия. Вселенная. Наука

Leaf
Главная
Новости
FAQ по Астрономии
Астрословарь
Древняя астрономия
Современные теории
Метагалактика
Солнечная система
Статьи о космосе
Космонавтика
Галерея астрофото
Популярно о космосе
Карта сайта
Поиск
Обратная связь
Партнеры

Астрономия
Leaf Главная arrow Новости arrow Другие астроновости arrow Интерференционный метод приема радиоизлучения



Интерференционный метод приема радиоизлучения PDF Напечатать Е-мейл

Сильно повысить разрешающую силу радиотелескопа можно применением интерференционного метода приема радиоизлучения (от а = 10°   при использовании обычной антенны до а = 10' при интерференционном методе наблюдения). Для этих целей одинаковые антенны устанавливают друг от друга на расстоянии, равном 100 длинам волн и более (это расстояние называется базой радиотелескопа). Радиоприемник располагают на одинаковом расстоянии между антеннами и соединяют с ними специальным электрическим (коаксиальным) кабелем. В интерференционном телескопе используют интерференцию от ряда антенн (в нашем случае — от двух).

Существует радиотелескоп, в котором явление интерференции возникает в результате приема антенной, установленной на высоком прибрежном утесе, радиоволн, отраженных от морской поверхности.

Рассмотрим принцип действия радиоинтерферометра с разнесенными антеннами. Косо падающие на антенны радиоволны проходят разные пути от источника. Вследствие этого фазы напряженности электрического поля волны в местах, где находятся обе антенны, не одинаковы. Электрические колебания в обеих антеннах будут также иметь различные фазы, создавая различные напряжения на входе радиоприемника. Если разность фаз равна нулю, напряжения антенн складываются. Фазы, отличающиеся на 180°, создадут напряжения противоположного знака, и результирующее напряжение станет равным нулю. Таким образом на вход приемника попадает интерференция напряжений от обеих антенн.

Разность фаз электрического напряжения в антеннах зависит от расстояния между ними и угла падения лучей источника радиоизлучения на небе. Из-за вращения Земли источник радиоизлучения перемещается по небу, наклон радиолучей плавно изменяется, вследствие чего постепенно изменяется и разность фаз между интерферирующими напряжениями на входе радиоприемного устройства от нуля до 180°. Когда разность фаз достигает 180°, радиоизлучение источника не наблюдается. В следующий момент времени, когда положение источника радиоизлучения по отношению к неподвижной антенне изменится и разность фаз станет другой, на вход приемника снова поступит некоторая мощность (с максимумом при разности фаз, равной нулю). Таким образом, напряжение на входе приемника периодически меняется.

Если источник радиоизлучения имеет небольшие угловые размеры (меньше размеров каждого лепестка), то регистрирующий прибор запишет график принимаемого радиоизлучения в виде волнистой линии с максимумами и минимумами. Если угловые размеры источника радиоизлучения превосходят величину лепестков диаграммы направленности интерферометра, то запись имеет вид плавной линии, без максимумов и минимумов.

Морской интерферометр действует таким же образом, как и интерферометр с двумя антеннами. Разница заключается в том, что вместо двух антенн здесь действует одна, а для интерференции радиоволн используется отражающая поверхность моря. Один луч от источника радиоизлучения попадает на антенну, установленную на высокой горе, непосредственно, а второй — после отражения от поверхности моря. Для этого типа радиотелескопа разность фаз между интерферирующими лучами зависит и от высоты источника над горизонтом, и от высоты антенны над уровнем моря. Увеличение высоты антенны и уменьшение длины волны увеличивает разрешающую силу морского радиоинтерферометра. Увеличение высоты антенны влияет на разрешающую силу таким же образом, как увеличение базы в двухантен-ном интерферометре. Морской интерферометр позволяет вести наблюдения только тогда, когда море спокойно и источник радиоизлучения находится низко над горизонтом. В этом случае достигается наивыгоднейший угол падения радиолучей, при котором возможно появление интерференции. Если антенна имеет малую направленность в вертикальной плоскости, то наблюдения возможны и при больших углах над горизонтом.

Для увеличения разрешающей силы интерферометра применяют большое число антенн. Можно назвать, например, радиоинтерферометр в Австралии, вблизи Сиднея, который имеет 32 параболических отражателя с зеркалами диаметром 2 м каждое. Работая на волне 21 см, он дает ширину лепестка интерференционной диаграммы направленности около 3' дуги, расстояние между лепестками — около 90'. Более подробно об этом типе радиотелескопа мы расскажем при описании его конструкции.

Помимо интерферометра с неподвижной диаграммой направленности за последнее время разработан тип интерферометра с меняющейся или, точнее говоря, с «качающейся» диаграммой направленности. В обычном случае, когда многолепестковая диаграмма неподвижна, период интерференционной картины определяется временем перемещения источника радиоизлучения, вызванного вращением Земли, на угол, равный раствору одного лепестка. Продолжительность такого периода обычно составляет несколько минут.

Наблюдать чередования максимумов и минимумов интерференционной картины всех кратковременных излучений, длящихся тоже несколько минут, из-за этого не удается.

Следовательно, нельзя использовать все возможности интерференционного метода.

Метод «качающейся» диаграммы позволяет сделать малым период интерференционной картины и получать ее от источника кратковременного излучения. «Качание» диаграммы направленности достигается периодическими изменениями фазы высокочастотного напряжения в одной из антенн. Это можно сделать двумя способами: 1) изменениями самой схемы радиоприемного устройства, например фазы гетеродина при раздельном преобразовании электрических колебаний от двух антенн, 2) периодическим, со скоростью 25—30 раз в секунду, включением отрезка провода длиной в половину волны в одну из кабельных линий, соединяющих антенну с приемником. В итоге происходит дополнительный сдвиг фаз приходящих сигналов, и на многолепестковой диаграмме направленности максимумы и минимумы периодически смещаются (меняют места).

Радиоинтерферометр с «качающейся» диаграммой (или переключением фаз) имеет ряд преимуществ перед системой с неподвижной диаграммой. К их числу относятся: 1) возможность регистрации кратковременного радиоизлучения; 2) значительное снижение влияния фона от галактического радиоизлучения при регистрации слабых по интенсивности источников; 3) малая чувствительность схемы к внешним электрическим помехам. Поэтому он наиболее пригоден для регистрации источников слабого радиоизлучения.

След.>