大型射电望远镜高精度指向偏差检测方法.pdf

中国科学: 物理学 力学 天文学 2017年  第47卷  第12期: 129504 SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica Astronomica 论 文 大型射电望远镜高精度指向偏差检测方法 1,2,3* 1,2 1,2 1 1,2 1,2 1,2 王锦清 , 虞林峰 , 赵融冰 , KESTEVEN Michael , 付丽 , 蒋甬斌 , 苟伟 , 1,2 1,2 郭文 , 江永琛   1. 中国科学院上海天文台, 上海200030; 2. 中国科学院射电天文重点实验室, 南京210008; 3. 上海市空间导航与定位技术重点实验室, 上海200030 *联系人, E-mail: jqwang@ 收稿日期: 2017-03-20; 接受日期: 2017-05-08; 网络出版日期: 2017-10-20 大型射电望远镜重力模型构建关键技术研究基金(编号: U1531135)资助项目 摘要       本文首先论述了影响大型射电望远镜高精度指向偏差的主要因素,然后以天马65 m射电望远镜(TM65 m) 为实测对象,介绍了从天线副面开始到轨道之间,分离检测各项指向偏差的方法,包括: 评估整体天线指向偏差 的半功率点检测法;检测副面支撑位置变化导致指向偏差的方法;检测天线座架因温度变化导致指向偏差的方 法; 检测机械轴和码盘轴之间不同步导致指向偏差的方法; 基于轨道不平度数据进行高精度指向建模的方法. 文中给出了几种方法实测过程和结果, 并对结果进行了分析和讨论. 关键词     天线指向, 延时, 回隙, 温度, 倾斜仪 PACS: 06.30.Bp, 07.87.+v, 07.05.Fb, 07.57.Hm, 07.50.Qx 对于精密的大口径射电望远镜而言,指向精度是 注栏里给出了数据的来源、检测或补偿的方法. 十分重要的,当指向偏差为波束宽度的1/10时,导致的 在表1中, 结构误差、环境误差和伺服误差合成 天线效率损失为2.7%; 当指向偏差为波束宽度的1/5 了指向误差, 深入研究表1中较大的系统性指向偏差, 时,天线效率损失为10.5%,因此普遍要求天线的指向 主要来源于以下6个方面: (1)温度效应和风扰动导致 偏差好于1/10波束宽度. 以天马65 m望远镜为例, Ka 的副面支撑伸缩、副面横偏和转角; (2) 背架温度变 波段32 GHz以上,将有很大的挑战性,因为1/10波束宽 形导致抛物面光轴的偏移; (3) 天线座架结构温度梯 度约为4″,伺服控制误差、温度、联轴节、风等因素 [1] 度导致的望远镜整体倾斜 ;(4)机械轴和码盘轴安装 带来的影响很容易突破这个误差范围,必须考虑多种 不同心或有扭力作用; (5) 伺服控制误差; (6) 重力模 检测手段来研究这些问题. 型拟合时, 指向模型不够合理. 采用射电法可以通盘 要准确检测、补偿一架望远镜的各项指向误差 评估上述6个问题导致的综合指向误差, 采用工业法 是比较困难的,65 m上总体的指向分配误差如表1,备 可以分离测量各个方面导致的误差. 对于上述几个方   引用格式：  王锦清,虞林峰,赵融冰,等. 大型射电望远镜高精度指向偏差检测方法. 中国科学: 物理学力学天文学,2017,47: 129504 WangJQ,YuLF,ZhaoRB,etal. Highprecisionpointingerrordetectionmethodforlargeradiotelescope(inChinese). SciSin-PhysMechAstron, 2017, 47: 129504,