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天文、深空與月球探測(cè)中的電子技術(shù)研學(xué)報(bào)告
趙麗 2008/11/5
（接上頁(yè)）長(zhǎng)度來(lái)代替真實(shí)孔徑，卻沒(méi)有增大與其對(duì)應(yīng)的天線(xiàn)的有效面積，從而使射電望遠(yuǎn)鏡靈敏度成倍下降，這也就決定了射電天文學(xué)的研究對(duì)象——主要是對(duì)高能天體觀(guān)測(cè)以及對(duì)射電天文譜線(xiàn)的分析。
簡(jiǎn)述微波輻射計(jì)原理及主要應(yīng)用。
微波輻射計(jì)：是利用被動(dòng)的接收，各個(gè)高度傳來(lái)的溫度輻射的微波信號(hào)來(lái)判斷溫度曲線(xiàn).
無(wú)線(xiàn)電輻射計(jì)是一種無(wú)源遙感技術(shù)，用它發(fā)現(xiàn)有關(guān)目標(biāo)的信息是通過(guò)接收黑體輻射的微波粒子（噪聲）實(shí)現(xiàn)的，該微波粒子直接由周?chē)矬w輻射或反射，無(wú)線(xiàn)電輻射計(jì)是一種靈敏的接收機(jī)，專(zhuān)門(mén)用以測(cè)量這種噪聲功率。
我們知道，在溫度T的動(dòng)態(tài)平衡中的一個(gè)物體，按照普朗克輻射定律輻射能量。在微波范圍，此結(jié)果歸結(jié)為P=kTB，這里k是玻耳茲曼常數(shù)，B是系統(tǒng)帶寬，P是輻射功率。嚴(yán)格地講，此結(jié)果只限于應(yīng)用在黑體情況，它定義為一個(gè)理想的材料，吸收全部能量，沒(méi)有反射；當(dāng)它吸收能量時(shí)，它同時(shí)亦以同樣的速度輻射能量，因而保持熱平衡。非理想物體只是部分的反射入射能量，所以不像相同溫度黑體有那么多輻射功率。在同樣溫度下，一個(gè)物體輻射功率相對(duì)于理想黑體輻射功率大小的量度稱(chēng)為輻射率e，定義為：e=P/kTB，這里P是非理想物體的輻射功率，而kTB為理想黑體輻射的功率。因此0﹤e﹤1，而對(duì)理想黑體e=1。
噪聲功率也可以用等效溫度來(lái)衡量。用于輻射計(jì)時(shí)，可定義明亮溫度TB為：TB=eT，這里T是物體的物理溫度，它表明從無(wú)線(xiàn)電輻射觀(guān)點(diǎn)看，由于0≤e≤1，一個(gè)物體總是低于它的實(shí)際溫度。
下面是微波輻射計(jì)的一些典型的應(yīng)用：
（1）環(huán)境應(yīng)用：沙子潮濕的測(cè)量、海洋表面的風(fēng)速、洪水繪圖、大氣層溫度的輪廓、雪層/冰層的測(cè)繪等。
（2）軍事應(yīng)用：目標(biāo)檢測(cè)、監(jiān)視、目標(biāo)確認(rèn)、繪圖等。
（3）天文學(xué)應(yīng)用：行星繪圖、銀河星系射電噪聲目標(biāo)的測(cè)繪、太陽(yáng)輻射測(cè)繪、宇宙黑體輻射的測(cè)量等。
微波頻段電磁波傳輸線(xiàn)有那些種類(lèi)？并簡(jiǎn)述主要特征及區(qū)別。
我國(guó)現(xiàn)用微波分波段代號(hào)*
(摘自《微波技術(shù)基礎(chǔ)》，西電，廖承恩著）
波段代號(hào) 標(biāo)稱(chēng)波長(zhǎng)(cm) 頻率波長(zhǎng)(GHz) 波長(zhǎng)范圍(cm)
L 22 1-2 30-15
S 10 2-4 15-7.5
C 5 4-8 7.5-3.75
X 3 8-12 3.75-2.5
Ku 2 12-18 2.5-1.67
K 1.25 18-27 1.67-1.11
Ka 0.8 27-40 1.11-0.75
U 0.6 40-60 0.75-0.5
V 0.4 60-80 0.5-0.375
W 0.3 80-100 0.375-0.3
1 雙線(xiàn)傳輸線(xiàn)：由兩根平行導(dǎo)線(xiàn)組成，其間距D遠(yuǎn)小于電磁波波長(zhǎng)λ。電磁波能量主要集中在其周?chē)�，并沿傳輸線(xiàn)傳播。其中導(dǎo)行電磁波電磁場(chǎng)分布為T(mén)EM波模式。因D遠(yuǎn)小于電磁波波長(zhǎng)λ要求，其適用于電磁波波段為由直流直至超短波的米波波段。
2 同軸線(xiàn)：結(jié)構(gòu)為同軸圓柱體，外導(dǎo)體接地。同軸線(xiàn)內(nèi)外導(dǎo)體間用介質(zhì)支撐保證內(nèi)外導(dǎo)體的同軸。外導(dǎo)體起電磁屏蔽作用，故電磁能量局限在內(nèi)外導(dǎo)體之間。作波導(dǎo)能量傳輸用的同軸線(xiàn)一般使用在直流至超短波分米波波段。作短距離傳輸或電磁耦合裝置用的同軸線(xiàn)，工作在微波波段。
3 金屬空心波導(dǎo)：將同軸線(xiàn)的內(nèi)導(dǎo)體抽去形成金屬空心管作為波導(dǎo)。金屬空心波導(dǎo)按其橫截面的形狀分為矩形波導(dǎo)，圓波導(dǎo)，橢圓波導(dǎo)，脊?fàn)畈▽?dǎo)等，主要適用于微波波段。金屬空心波導(dǎo)中導(dǎo)波的模式為T(mén)E波，TM波，而不能是TEM波。
此外，由不同寬度的導(dǎo)體夾帶介質(zhì)層的帶狀線(xiàn)、微帶線(xiàn)、涂有介質(zhì)層的導(dǎo)線(xiàn)、介質(zhì)桿傳輸線(xiàn)，都是波導(dǎo)的不同內(nèi)型，并已在微波技術(shù)中的到了應(yīng)用。
我國(guó)的射電天文學(xué)
中國(guó)射電天文學(xué)家積極參加了1993年提出的國(guó)際射電LT計(jì)劃。1997年又提出500米口徑主動(dòng)球反射面望遠(yuǎn)鏡（FAST）的大科學(xué)工程建議，預(yù)研究工作正在進(jìn)行。它是世界最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡 ，具有3項(xiàng)自主創(chuàng)新：利用貴州天然的喀斯特洼坑作為臺(tái)址；洼坑內(nèi)鋪設(shè)數(shù)千塊單元組成500米球冠狀主動(dòng)反射面；采用輕型索拖動(dòng)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)的高精度定位。全新的設(shè)計(jì)思路，加之得天獨(dú)厚的臺(tái)址優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)AST突破了望遠(yuǎn)鏡的百米工程極限，開(kāi)創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式。
FAST作為一個(gè)多學(xué)科基礎(chǔ)研究平臺(tái)，有能力將中性氫觀(guān)測(cè)延伸至宇宙邊緣，觀(guān)測(cè)暗物質(zhì)和暗能量，尋找第一代天體。能用一年時(shí)間發(fā)現(xiàn)約7000顆脈沖星，研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律；有希望發(fā)現(xiàn)奇異星和夸克星物（未完，下一頁(yè)）
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