多天线射电干涉仪
多天线射电干涉仪
multi-element radio interferometer
由多面天线组成的一种射电望远镜。最常见的是在一直线上等距排列的天线阵。每面天线接收的天体射电信号，由长度相等的传输线引至接收机。如图1a所示（4面天线）,阵中各天线收到的电波有等间距的程差，使各路信号到达接收机时有等差的相位。这些信号迭加在一起得到的功率随天体的方向θ而变化，图1b的“功率方向图”就是功率随θ变化的图。在θ=0的方向上，方向图的瓣宽约为λ/NS（λ为波长，S 为相邻天线的间距，N为天线数目），而瓣与瓣之间的间距为λ/S。由于多瓣响应的特点，当这种干涉仪同时在一个以上的瓣中收到不同射电源的信号时，所得的记录会发生混淆。因此，它主要是适应于观测孤立的射电源，特别是太阳（因为它是少有的强射电源）。如果设计成使λ/S大于太阳的张角，就可以用λ／NS的分辨率扫描一维的太阳像。这种干涉仪在原理上与光学中使用的光栅很相似，因此也叫做栅式干涉仪。栅式干涉仪也有二维排列,如十字形排列、T形排列等。二维排列的两个臂的信号在接收机中相乘，得到的干涉图形为二维的“铅笔束”方向图。
栅式干涉仪可以比较容易地利用对各路信号进行系统的相位调整（电控或机械控制）来移动方向瓣的位置，进行电扫描或快速成像。最先使用的成像方法，是法国巴黎天文台南锡射电观测站观测太阳时使用的多波束方法。干涉仪的同一列栅式天线是按图2a所示方式接到多组接收机上的。利用不同程度的非等相馈电的原理，使相邻各组接收机输出所对应的方向瓣依次移动半个主瓣宽度。如图2b所示,可以设计成这样一种多路系统，使各路形成的瓣（或波束）布满栅瓣间距。当太阳(或其他孤立源)的射电波投到这些瓣上时,各路接收机的输出合起来，就能给出一维太阳射电图像。同样的原理也可以应用到二维栅式系统（因为线路过于复杂一般没有这样做）。澳大利亚的32面（东-西）×32面（南-北）的十字栅式干涉仪，工作在 21厘米波长；美国的16面（东-西）×16面（南-北）的十字栅式干涉仪，工作在9.8厘米波长；日本、法国和中国的栅式系统分别工作在厘米波及米波。这些栅式干涉仪都用于太阳射电的巡视和研究。