射电天文方法PDF电子书下载

第一部分 1

第一章 导论 1

1.1 射电天文的研究对象——天体射电的特点 1

1.1.1 大气无线电窗口 1

1.1.2 划分给射电天文的频率（波长）范围 2

1.1.3 射电望远镜所接收的天体信息 2

1.2 射电天文的基本设备——射电望远镜概述 6

1.2.1 射电望远镜的主要性能 6

1.2.2 射电望远镜的主要类别 10

1.2.3 射电望远镜中的基本物理过程 11

1.3 射电天文的测量方法概述 16

1.4 本章要点复述 18

1.4.1 射电天文测量的基本内容 18

1.4.2 射电望远镜的基本性能之一——灵敏度 19

1.4.3 射电天文测量的两种途径 19

第二章 射电望远镜原理 20

2.1 天线孔径 20

2.1.1 二维孔径的权分布、转移函数、方向图 20

2.1.2 天线有效面积和孔径效率 21

2.1.3 相关干涉类作为射电望远镜天线孔径的基础结构 25

2.2 天体射电图象测量原理 33

2.2.1 扫描成象与天线平滑效应 33

2.2.2 分立采样原理 36

2.2.3 机械扫描与电扫描 38

2.3 接收机中的过程 40

2.3.1 总功率接收机 40

2.3.2 相关接收机 42

2.4 灵敏度 44

2.4.1 系统噪音及前置放大器的作用 45

2.4.2 信号的混淆与损失 46

2.4.3 噪音对干涉信息的混淆 48

2.4.4 最低可测信号和最低可测射电源 49

2.4.5 “分辨率限制”问题 50

2.5 本章要点复述 53

2.5.1 天体流密度S的测量归结到Amax的求出 53

2.5.2 相关干涉法在设计方向图形上的优点 54

2.5.3 扫描成象——几个极其有用的关系 54

2.5.4 接收机与灵敏度 55

第三章 连续孔径射电望远镜 56

3.1 旋转抛物面射电望远镜 56

3.1.1 旋转抛物面天线的基本性能和参数 58

3.1.2 抛物面天线的馈源和照明问题 64

3.1.3 天线反射面误差的影响及其消减 69

3.1.4 旋转抛物面射电望远镜的跟踪问题 74

3.2 特殊类型的连续孔径射电望远镜 75

3.2.1 抛物柱面射电望远镜 76

3.2.2 带状抛物面射电望远镜 77

3.2.3 可变轮廓射电望远镜 77

3.2.4 球面射电望远镜 78

3.3 本章要点复述 79

3.3.1 抛物面射电望远镜的方向图形 79

3.3.2 对抛物面射电望远镜的机械要求 80

3.3.3 旋转抛物面射电望远镜与柱形、带形、球形反射面 80

第四章 射电干涉仪 82

4.1 “总功率接收型”干涉仪 82

4.1.1 Michelson型干涉仪 82

4.1.2 栅式干涉仪 87

4.2 相关干涉仪 89

4.2.1 双天线相关干涉仪的结构和主要参量 90

4.2.2 复合干涉仪 91

4.2.3 人工条纹与“条纹跟踪” 95

4.2.4 频带宽度的消条纹效应和人工时延 96

4.2.5 实际干涉仪的接收过程 101

4.2.6 干涉参量的全面记录 103

4.2.7 可见度函数 103

4.3 本章要点复述 104

4.3.1 总功率接收型干涉仪作为非连续孔径射电望远镜 104

4.3.2 相关干涉仪的几个主要特征 105

4.3.3 两个待讨论的问题 106

第五章 综合孔径射电望远镜 107

5.1 综合孔径射电望远镜的基本原理与主要性能 107

5.1.1 综合孔径射电望远镜的基本公式及其涵义 107

5.1.2 转移函数与综合功率方向图 111

5.1.3 综合孔径系统的灵敏度 115

5.1.4 条纹信息的保持 117

5.2 实际综合孔径射电望远镜 120

5.2.1 三维性质及实用坐标系统 120

5.2.2 东-西阵地球自转综合 124

5.2.3 转移函数C（u,v）在（u——v）平面上的覆盖 128

5.2.4 图象处理与动态范围 130

5.2.5 实际综合孔径射电望远镜总体结构 136

5.3 各种误差及相位的改正措施 136

5.3.1 安装和机械误差 136

5.3.2 参考系变动所引起的误差 137

5.3.3 传播、传输和电路系统中的误差 137

5.4 本章要点复述 139

5.4.1 综合孔径射电望远镜的基本工作原理 139

5.4.2 采样问题 139

5.4.3 坐标选择问题 140

5.4.4 动态范围问题 140

第六章 甚长基线干涉仪（VLBI） 142

6.1 甚长基线干涉仪的作用和基本结构 144

6.1.1 甚长基线干涉仪作为双天线相关干涉仪的延伸 144

6.1.2 甚长基线干涉仪的观测对象和工作要求 146

6.1.3 实现甚长基线干涉的技术要素 148

6.1.4 一个典型甚长基线干涉仪的结构方框 153

6.1.5 甚长基线干涉阵 153

6.2 甚长基线干涉的技术限制和一些对策 154

6.2.1 频带宽度问题 155

6.2.2 相位起伏问题 158

6.2.3 自校准方法 162

6.3 甚长基线干涉仪各个组成部分的结构 166

6.3.1 天线现场部分 166

6.3.2 回放及处理部分 170

6.4 本章要点复述 172

6.4.1 甚长基线干涉方法的主要问题 172

6.4.2 相位稳定度问题 173

6.4.3 频带宽度 173

6.4.4 自校准问题 173

第二部分 175

第七章 天体射电的绝对定标 175

7.1 基本原理 176

7.2 天线温度的测量 178

7.2.1 接收机的校正和稳定性 179

7.2.2 噪音功率标准 179

7.2.3 背景辐射 182

7.3 流量密度的绝对测量 186

7.3.1 天线有效接收面积的测量 186

7.3.2 大气吸收 189

7.3.3 射电流量测量 190

7.4 面源（天区）亮度的测量 192

7.5 射电标准源 194

7.5.1 射电标准源的建立 194

7.5.2 对校准用的射电标准源的要求 195

7.5.3 射电流量标度中存在的问题 196

第八章 射电天体的偏振测量方法 201

8.1 偏振状态的描述 201

8.2 米波及分米波偏振计 205

8.3 微波偏振计 209

8.4 干涉偏振计 214

8.5 偏振测量与校正问题 217

第九章 脉冲星的测量和搜索 221

9.1 脉冲星的测量 221

9.1.1 脉冲星射电辐射的基本特征 221

9.1.2 消色散接收方法 223

9.1.3 周期和周期变率的测定 228

9.2 脉冲星的搜寻方法 232

9.2.1 简介 232

9.2.2 搜寻方法实例 232

第十章 射电天文谱线测量 236

10.1 引言 谱线测量的概况及意义 236

10.2 谱线测量基础 238

10.2.1 对谱线测量设备的基本要求 238

10.2.2 射电谱线频率 240

10.2.3 射电谱线强度 240

10.2.4 射电谱线宽度 242

10.3 单通道扫描频谱仪 243

10.4 多通道滤波频谱仪 245

10.5 自相关频谱仪 249

10.6 声光频谱仪 254

第十一章 射电源定位和射电源表的编制 260

11.1 射电源定位 260

11.1.1 双天线干涉仪定位的基本原理 260

11.1.2 短基线干涉仪定位测量方法 263

11.1.3 VLBI定位法 268

11.1.4 月掩射电源定位法 271

11.1.5 定位测量的误差分析 275

11.2 射电源表的编制 281

11.2.1 源表的番号和源名 282

11.2.2 可信度和完整性 283

11.2.3 覆盖天区，极限流量和源数 284

第十二章 数字技术在射电天文中的应用 287

12.1 模拟量与数字量以及它们之间的转换 288

12.1.1 模拟量与数字量 288

12.1.2 采样、量化及有关问题 289

12.1.3 低bit相关 290

12.2 接收机硬件 292

12.2.1 基本考虑 292

12.2.2 数字相关器 295

12.2.3 实时数据采集子系统（DAS） 301

12.3 计算机的联机应用 303

12.3.1 软件 303

12.3.2 接口 304

12.3.3 射电望远镜的实时控制 305

12.3.4 接收机控制与监视 306

12.3.5 数据采集 306

12.3.6 实时改正及数据监视 307

12.3.7 联机实用实例 307

12.4 计算机的脱机（Off-Line）应用 310

12.4.1 概述 310

12.4.2 误差改正 311

12.4.3 成图 311

12.4.4 图象处理 312

附录A1 地球大气的射电“窗口” 315

附录A2 分配给射电天文使用的频率 316

附录A3 天球坐标系 320

附录A4 射电天文常用的Fourier变换公式 324

附录A5 干涉仪模式的天线有效面积 332

附录A6 天线参数测量的射电天文方法 335

附录A7 干涉仪基线与射电源坐标的几何关系 347

附录A8 可用作基准的射电源汇编 356

附录A9 主要天区普查所得射电源表索引 372