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甚长基线干涉测量查看源代码讨论查看历史

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甚长基线干涉测量英语:Very-long-baseline interferometry, VLBI),是射电天文学中使用的一种射电干涉测量技术[1]。这种将来自不同天文望远镜的观测信号送往相关器进行联合处理,使其组成一台口径相当于望远镜之间距离的虚拟射电望远镜。通过对同一深空射电源进行测量,可以高精度地确定两台望远镜之间的距离和方向。其中,望远镜间的距离由射电信号到达两台望远镜中的天线的时间延迟差确定,望远镜间的方向则通过其与射电源方向的夹角确定。

在干涉测量技术中,望远镜的角分辨率与其口径的宽度成正比。在传统的联线干涉测量技术中,望远镜需要通过电缆、波导管和光纤等传输方式进行联接,使得干涉测量基线的长度受到限制。甚长基线干涉测量技术通过高精度、高稳定性的原子钟和高密度的记录设备,将信号与其被接收的时刻相关联,并通过事后回放的方式对观测数据进行比对,从而使望远镜之间的距离不再受到联线干涉测量中电缆距离的限制。因此,组成干涉测量基线的望远镜之间的距离可以跨越大洲[2],达到数千甚至上万公里。通过发射卫星天线到太空中,干涉测量基线的距离还可以超越地球的直径,并使对流层和电离层对观测信号的影响得以被消除或减弱,这一技术又被称为空间甚长基线干涉测量(英语:Space VLBI, SVLBI)技术。

甚长基线干涉测量技术可用于天文测量,其高分辨率的特性使其能获得深空射电源的清晰图像,并对航天器进行精密的定位。而天文测量技术也能用于大地测量领域,解决地球的定位和定向问题,建立稳定的参考系统和参考框架,以毫米级的精度测定板块间的运动参数等。

系统组成

甚长基线干涉测量系统主要由天线接收机、数据记录终端、原子钟和时间同步系统以及相关处理系统等部分组成。射电源的电磁波信号通过抛物面状的反射天线面集中到天线馈源,由馈源转换为高频电信号并传输给接收机。接收机对高频电信号进行放大后,混频到中频的基带信号上,使信号能够记录于数据记录终端中。原子钟负责提供高频率和高稳定度的频率基准,为数据记录提供精确的记录时间,时间同步系统则负责将不同来源的时间比对到统一的标准时间上。相关处理机则对记录到的观测信号进行相关处理和分析,得到干涉测量图像、信号间的时间延迟差和时间延迟率等基本观测量。

视频

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参考文献