双天线射电干涉仪
【中文词条】双天线射电干涉仪
【外文词条】two-element radio interferometer
【作者】罗先汉
由两面天线组成的射电望远镜。两面天线分设在距离为D 的基线两端﹐它们接收同一个天体“点源”所发出的波长为λ 的射电信号﹐经过等长的传输线﹐使信号在接收机内相加或相乘﹐则所检测到的输出功率﹐将随地球自转而呈现准正﹑余弦形状的干涉图形(见射电干涉仪)。若天体射电波的波前平面与干涉仪基线的交角为 ﹐则两个天线收到的信号的程差将为D sin ﹐从而得出两路信号之间的相位差﹐两路迭加之后的输出功率正比于cos。天体的周日运动使 随时间t 而变化﹐从而使发生变化﹐产生了干涉图形cos(t )。这种图形通常称为干涉条纹。如果射电源不是点源﹐而是具有一定的角径△ ﹐则干涉仪在同一时间收到的信号将是来自 到 +△ 的空间范围内。在这个范围内不同方向的信号成分将有不同的相位差o假设其相应的范围为到+△﹐而且这些信号成分的幅度相等﹐则迭加后的输出功率将正比于。与点源的情况(点源即相当于△=0)相比﹐干涉条纹的幅度﹐将按照
随△的增大而下降。当 △=2π 时﹐条纹将完全消失。这说明干涉仪对大的“面源”是不敏感的。因此﹐用它来观测小角径的射电源时﹐条纹将不受到背景射电的影响。实际上﹐迄今相当一部分射电源的精确定位﹐是由双天线干涉仪完成的。其原理是﹕当条纹出现峰值时﹐=0﹐因而可以定出射电源此时处于 =0的方向(当然﹐峰值可以发生在=0﹐2π ﹐4π ﹐…﹐它们相当于不同的射电源方向﹐必须用另外的条件来判断真正的方位)。如果射电源有一定的角径﹐通过干涉条纹的幅度﹐可估计出角径的大小。对于基线距离为3﹐000米左右的干涉仪﹐在10厘米左右的波长上﹐对射电源的位置测量精度可优于1﹐但是﹐测量射电源的细节和前面说过的“面源”﹐双天线干涉仪是无能为力的。
从的关系可以看出﹐当接收机系统的频带宽度为△时﹐△范围内的各个不同波长的信号也将有不同的相位差﹐而这种相位差的值等于。因此﹐和前面所说的情况一样﹐条纹幅度也会降低。煌氖签o当为0时﹐△也为0。所以﹐在 为0的方向附近﹐这种由频宽引起的条纹损失并不严重。愈大﹐损失也愈大。通常使用人工延迟(如加“延迟线”)的办法﹐使两路信号没有相位差﹐以消除这种影响。