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面向新疆奇台110 m射电望远镜宽带双极化Vivaldi馈源设计

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天文学报 2024年第1期65卷 1-8页

作者：刘海文齐欢欢张小林马军西安交通大学信息与通信工程学院西安710049 华东电子工程研究所合肥230088 中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011

射电望远镜一般要在宽频段内进行连续观测,但传统相控阵天线设计方法难以兼顾宽频带和大角度扫描特性.紧耦合天线的设计方法为宽带大角度扫描天线提供了新的设计思路,基于此设计了一款宽带双极化Vivaldi相控阵馈源.首先结合Wheeler提出... 详细信息

射电望远镜一般要在宽频段内进行连续观测,但传统相控阵天线设计方法难以兼顾宽频带和大角度扫描特性.紧耦合天线的设计方法为宽带大角度扫描天线提供了新的设计思路,基于此设计了一款宽带双极化Vivaldi相控阵馈源.首先结合Wheeler提出的连续电流片概念及等效电路对紧耦合原理进行理论分析,然后针对Vivaldi天线分析了阵元间的强耦合能够有效拓展天线的工作带宽.在此基础上设计了一款宽带Vivaldi相控阵馈源.馈源阵列由8×9 Vivaldi天线阵元组成,该阵列的工作带宽为2-8GHz,并且能够在E面和H面均实现±45∘的扫描特性.最后对该馈源阵列进行了样机加工和测试,测试结果与仿真结果具有较好的一致性.

关键词：仪器望远镜技术:射电天文技术:Vivaldi天线

膜圆顶及塔架对南极望远镜风载影响的仿真分析

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天文学报 2024年第1期65卷 31-42页

作者：任志敏温海焜李国平王圣赵秀勇中国科学院南京天文光学技术研究所南京210042 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所) 南京210042 中国科学院大学北京100049 国家能源集团科学技术研究院有限公司南京210023

为了充分利用Dome A地区绝佳的视宁度条件,计划将南极望远镜安装在15m高的塔架上并使用轻质膜圆顶.研究了在塔架和膜圆顶作用下风载对望远镜观测环境的影响,利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析了在10m·s^(-1)稳... 详细信息

为了充分利用Dome A地区绝佳的视宁度条件,计划将南极望远镜安装在15m高的塔架上并使用轻质膜圆顶.研究了在塔架和膜圆顶作用下风载对望远镜观测环境的影响,利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析了在10m·s^(-1)稳态风作用下,不同风向角、方位轴转动角以及镜筒转动角时,望远镜周围风速、湍动能的分布情况以及光程差的变化,同时研究了风屏对风速、湍动能的改善作用和带来的温升.结果表明,塔架和圆顶周围的风速与湍动能分布对风向的改变不敏感;迎风状态时望远镜附近的湍流分布与风速分布情况整体优于背风状态;当风速为10m·s^(-1)时,在距离风屏1m远、3m高的位置处风速降为来流风速的1/3至1/4,望远镜附近的平均温升值为0.044 K.

关键词：湍动能大气扰动方法数值仿真望远镜

上海天文馆双焦点可切换一米望远镜主焦点的天体测量精度评估

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天文学进展 2024年第2期42卷 362-370页

作者：方文奉姚嵩于涌王磊单星美慎露润王琦陈振东林清杜芝茂姚迦文中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 上海天文馆(上海科技馆分馆) 上海201306

上海天文馆望舒天文台的双焦点可切换一米望远镜是目前国内建成的最大口径的科普天文望远镜。该望远镜采用人工切换主焦点和耐式焦点的双焦点设计方案,耐式焦点主要应用于大众科普的目视观测,主焦点配备了大靶面科学级CMOS终端,视场达到... 详细信息

上海天文馆望舒天文台的双焦点可切换一米望远镜是目前国内建成的最大口径的科普天文望远镜。该望远镜采用人工切换主焦点和耐式焦点的双焦点设计方案,耐式焦点主要应用于大众科普的目视观测,主焦点配备了大靶面科学级CMOS终端,视场达到1:5◦1:1◦。较大的观测视场除了适合开展重要的天象直播活动以外,还可以充分应用于新星和超新星巡天搜索、太阳系小天体和人造天体监测等科研课题的研究。基于实测资料,对该望远镜主焦点的天体测量精度进行分析评估,结果表明:对于信噪比大于5的星象,星象位置的重复测量精度优于0.1 pixel;当信噪比为30时,重复测量精度优于0.05 pixel。以高精度的Gaia DR3星表作为参考星表,分析得出该望远镜主焦点CMOS观测图像的非线性特征明显,归算时需要用到3阶(20参数)模型。对于测试观测资料,亮于15 mag的恒星观测精度约为0.05′′;观测精度随着星等变暗逐渐下降,17:5 mag的恒星观测精度约为0.1′′。

关键词：望远镜底片参数模型精度分析

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空间望远镜中快摆镜摆动引起的投影畸变效应

光学学报 2024年第11期 66-73页

作者：李龙王维曹智睿孟庆宇李成浩中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学

为了提高大口径大视场空间望远镜中精密稳像系统在稳像过程中的稳像精度，本文对精密稳像系统中快摆镜（FSM）摆动引起的投影畸变效应进行了理论分析。从几何光学角度，采用光线追迹法建立了FSM摆动引起的像移计算模型，并从不同视场像... 详细信息

为了提高大口径大视场空间望远镜中精密稳像系统在稳像过程中的稳像精度，本文对精密稳像系统中快摆镜（FSM）摆动引起的投影畸变效应进行了理论分析。从几何光学角度，采用光线追迹法建立了FSM摆动引起的像移计算模型，并从不同视场像点的位移中解析出投影畸变效应；以我国正在建设中的巡天空间望远镜为例，采用CODE V中的光线追迹结果进行交叉验证；根据这一模型，分析了对投影畸变效应可能产生影响的视场大小、FSM行程、FSM到焦面视场中心的距离等因素。结果表明：像移模型的计算精度很高，其计算结果与光线追迹计算结果误差不超过0.01μm；视场大小、FSM行程和中心视场主光线的入射角是影响投影畸变大小的主要因素。本文建立的像移计算模型能够满足实际应用需求，对投影畸变影响因素的分析结果可以为精密稳像系统的设计提供参考依据。

关键词：望远镜投影畸变光线追迹法齐次坐标变换法快摆镜精密稳像

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望远镜的成像与调焦过程的教学可视化探究

中学物理 2024年第8期42卷 49-51页

作者：徐亚伟张鹏天津市瑞景中学天津300134

为深化学生对透镜成像规律和望远镜成像原理的理解,利用实验室中的凸透镜、凹透镜、光屏、光具座等器材模拟望远镜的成像及调焦过程;为了能让学生更直观地观察光线经过望远镜后传播方向的变化情况,利用NOBOOK虚拟实验软件实现对望远镜... 详细信息

为深化学生对透镜成像规律和望远镜成像原理的理解,利用实验室中的凸透镜、凹透镜、光屏、光具座等器材模拟望远镜的成像及调焦过程;为了能让学生更直观地观察光线经过望远镜后传播方向的变化情况,利用NOBOOK虚拟实验软件实现对望远镜成像及调焦过程的理论模拟,达到即使无法到实验室也能开展科学实验的目的.不仅通过传统实验方法实现了望远镜透镜结构的可视化,还利用信息技术手段实现望远镜成像光路以及望远镜动态调焦过程的可视化.

关键词：可视化透镜望远镜 NOBOOK虚拟实验软件

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专题·韦布望远镜看见了什么

中国国家天文 2024年第6期18卷 50-57页

1.ASPIRE宇宙纤维JWST的这张深场图像中包含由八个白色圆圈标记的十个遥远星系,排列成一条对角线状的纤维结构(其中两个圆圈包含多个星系)。这个长达300万光年的纤维结构根据一个非常遥远且明亮的类星体J0305-3150来标定,后者位于图像... 详细信息

1.ASPIRE宇宙纤维JWST的这张深场图像中包含由八个白色圆圈标记的十个遥远星系,排列成一条对角线状的纤维结构(其中两个圆圈包含多个星系)。这个长达300万光年的纤维结构根据一个非常遥远且明亮的类星体J0305-3150来标定,后者位于图像右侧三个圆圈的中间,亮度超过了其宿主星系。标记的十个星系存在于宇宙大爆炸后仅8.3亿年,研究认为这个纤维结构最终将演变成一个巨大的星系团。

关键词：宇宙大爆炸星系团类星体纤维结构望远镜对角线场图像

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望远镜光程稳定性测量方案设计与分析

中国激光 2024年第6期51卷 100-108页

作者：海宏文孙启程赵凯邹濡锐闫勇中山大学(珠海校区)天琴中心&物理与天文学院国家航天局引力波研究中心天琴前沿科学中心天琴计划教育部重点实验室广东珠海519082

空间激光干涉测距系统对望远镜的光程稳定性提出了皮米级的要求。为了测量望远镜光程稳定性,基于法布里-珀罗(F-P)干涉仪设计了望远镜光程稳定性测量方案。介绍了基于PDH(Pound-Drever-Hall)锁频技术将望远镜腔内的光程长度变化转为激... 详细信息

空间激光干涉测距系统对望远镜的光程稳定性提出了皮米级的要求。为了测量望远镜光程稳定性,基于法布里-珀罗(F-P)干涉仪设计了望远镜光程稳定性测量方案。介绍了基于PDH(Pound-Drever-Hall)锁频技术将望远镜腔内的光程长度变化转为激光频率变化的测量原理。根据已有的实验数据分析了在光程稳定性测量公式中对稳定性测量结果有影响的物理量,并对测量方案中各部件引入的外部噪声进行测量和分析。实验结果表明:光程稳定性测量公式中绝对激光频率测量误差和望远镜腔自由光谱范围测量误差对望远镜皮米级光程稳定性测量的影响非常小,影响量分别为7.1×10^(-9)pm/Hz1/2和5.0×10^(-3)pm/Hz1/2。在1~100 mHz频段内,与测量方案中电子噪声、拍频测量噪声和剩余幅度调制噪声等效的光程噪声分别为0.14、0.01、3.57 pm/Hz1/2。为实现望远镜的皮米级光程稳定性测量,需要进一步开展抑制剩余幅度调制噪声方面的研究工作。

关键词：测量望远镜光程稳定性谐振腔测量方案