Открыть главное меню

Апертурный синтез

Апертурный синтез  — интерференционный метод радионаблюдений, позволяющий получать на небольших радиотелескопах, разнесенных в пространстве, высокое угловое разрешение. Широко применяется в радиолокации и радиоастрономии.

Одиночный радиотелескоп с параболической антенной имеет предельную разрешающую способность

,

где  — длина волны,  — диаметр апертуры. Крупнейшие радиотелескопы (диаметром до 100 м на сантиметровых волнах) дают разрешение в несколько угловых секунд. Для сравнения, в оптике такое же разрешение позволяет получить любительский 10-см рефлектор. Однако система из двух радиотелескопов, работающих в режиме радиоинтерферометра, обладает разрешением, обратно пропорциональным не размеру антенн, а расстоянию между ними.

ИсторияПравить

Основные понятияПравить

В радиоастрономии обычно оперируют понятием потока излучения   или антенной температурой  . Обе эти величины характеризуют количество энергии, приходящее от исследуемого источника. Однако возможен формализм как пространственных координат  , так и пространственных частот  . Переход от одного формализма к другому осуществляется преобразованием Фурье:

 
Схема радиоинтерферометра.
 .

Последовательный синтезПравить

Предположим, имеется две антенны, расстояние (база) между которыми может меняться до некоторого предельного  . Если эти две антенны навести на один объект, то излучение объекта создаст на их приемниках напряжения   и  . При этом   и   это один и тот же сигнал, только сдвинутый на время прохождения добавочного расстояния (см. илл.). Доказано[1], что взаимнокорреляционная функция этих сигналов будет связана с антенной температурой:

 ,

причем из свойств преобразования Фурье следует:

 
 ,

где   — угловое разрешение интерферометра,   — угловые размеры источника,   — максимально допустимая база,   — шаг при смене баз. Таким образом одно наблюдение на таком интерферометре позволяет получить одну точку на uv-плоскости. После того, как все необходимые точки получены, с помощью обратного фурье-преобразования можно восстановить изображение объекта  .

Параллельный синтезПравить

В принципе для осуществления синтеза достаточно даже двух антенн. Но для протяжённых источников шаг изменения баз может оказаться слишком малым и для заполнения uv-плоскости понадобится много часов. Если источник имеет переменность на меньших масштабах времени, то она не будет выявлена. Однако, если взять N антенн и расположить их в форме креста на необходимом расстоянии   друг от друга, то уже после одного наблюдения вся uv-плоскость окажется заполненной, так как попарная корреляция даст все необходимые базы. Такая схема называется крестом Миллса.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Н. А. Есепкина , Д.В.Корольков, Ю.Н.Парийский. Радиотелескопы и радиометры. — М.: Наука, 1973.

ЛитератураПравить

СсылкиПравить