[发明专利]一种平板射电望远镜

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种平板射电望远镜。

背景技术

射电望远镜(radio telescope)是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备，可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量。射电望远镜主要包括两大部分，即天线和接收系统，天线用于收集射电波，接收系统通常包括放大射电信号的高灵敏度接收机，信息记录设备、信号处理设备和显示设备等。传统的射电望远镜的基本原理和光学反射望远镜相似，投射来的电磁波被一精确镜面反射后，同相到达公共焦点。用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦，因此，射电望远镜天线大多是抛物面天线。射电望远镜表面和一理想抛物面的均方误差如不大于λ/16～λ/10，该望远镜一般就能在波长大于λ的射电波段上有效地工作。对米波或长分米波观测，可以用金属网作镜面；而对厘米波和毫米波观测，则需用光滑精确的金属板(或镀膜)作镜面。从天体投射来并汇集到望远镜焦点的射电波，必须达到一定的功率电平，才能为接收机所检测。目前的检测技术水平要求最弱的电平一般应达10-20瓦。射频信号功率首先在焦点处放大10～1000倍，并变换成较低频率(中频)，然后用电缆将其传送至控制室，在那里再进一步放大、检波，最后以适于特定研究的方式进行记录、处理和显示。天线收集天体的射电辐射，接收机将这些信号加工、转化成可供记录、显示的形式，终端设备把信号记录下来，并按特定的要求进行某些处理然后显示出来。表征射电望远镜性能的基本指标是空间分辨率和灵敏度，前者反映区分两个天球上彼此靠近的射电点源的能力，后者反映探测微弱射电源的能力。射电望远镜通常要求具有高空间分辨率和高灵敏度。灵敏度是指射电望远镜″最低可测″的能量值，这个值越低灵敏度越高。为提高灵敏度常用的办法有降低接收机本身的固有噪声，增大天线接收面积，延长观测积分时间等。分辨率是指区分两个彼此靠近射电源的能力，分辨率越高就能将越近的两个射电源分开。那么，怎样提高射电望远镜的分辨率呢？对单天线射电望远镜来说，天线的直径越大分辨率越高。但是天线的直径难于作得很大，目前单天线的最大直径小于300米，对于波长较长的射电波段分辨率仍然很低。分辨率指的是区分两个彼此靠近的相同点源的能力，因为两个点源角距须大于天线方向图的半功率波束宽度时方可分辨，故宜将射电望远镜的分辨率规定为其主方向束的半功率宽。为电波的衍射所限，对简单的射电望远镜，它由天线孔径的物理尺寸D和波长λ决定。

可见传统的射电望远镜性能主要取决于天线的尺寸，但是，加工这样大尺寸的抛物面天线不仅加工难度大，而且成本相当的高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有的射电望远镜加工不易、成本高的缺陷，提供一种加工简单、制造成本低的平板射电望远镜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种平板射电望远镜，所述平板射电望远镜包括设置在接收机后方的超材料平板天线，所述超材料平板天线包括核心层及设置在核心层一侧表面的反射板，所述核心层包括至少一个核心层片层，所述核心层片层包括片状的基材以及设置在基材上的多个人造微结构，所述核心层片层按照折射率分布可划分为多个带状区域，以一定点为圆心，所述多个带状区域上相同半径处的折射率相同，且每一带状区域上随着半径的增大折射率逐渐减小，相邻两个带状区域，处于内侧的带状区域的折射率的最小值小于处于外侧的带状区域的折射率的最大值，该圆心与接收机的连线垂直于核心层片层，且该圆心不与核心层片层的中心重合。

进一步地，所述核心层片层还包括覆盖人造微结构的填充层。

进一步地，所述核心层包括多个相互平行的核心层片层。

进一步地，所述多个核心层片层中靠近反射板的核心层片层的所有带状区域具有相同的折射率变化范围，即每一个带状区域的折射率均是由最大值n_max连续减小到最小值n_min。

进一步地，所述多个核心层片层中靠近反射板的核心层片层的折射率分布满足如下公式：