近日,山东大学“太阳爆发及其对行星空间环境的影响”攀登计划创新团队空间电磁探测技术实验室在《空间科学学报》发表了题为“稻城太阳射电望远镜(DSRT)天线遮挡效应仿真”的最新研究成果。该论文由团队与中国科学院国家空间中心合作完成,被选为该期刊当期封面文章。
子午工程作为中国空间天气领域的国家重大科技基础设施,是跨区域的大型综合性空间环境监测网。为满足高质量米波段太阳射电成像观测需求,子午工程II期计划于四川省稻城县建设稻城太阳射电望远镜(DSRT),DSRT由313面6 m直径抛物面天线组成,在日常观测中DSRT阵列可能会出现邻近天线相互遮挡的问题,从而改变接收信号的幅值和相位。分析遮挡效应的影响规律,可以为天线接收信号幅值和相位的精确修正提供支持,从而提高DSRT的成像质量。
本项研究工作中利用电磁仿真软件计算了接收频率为300 MHz时的DSRT中相邻两单元与相邻三单元两种情况,在本文考虑的最严重的遮挡情况(天线边缘的投影间距为1个波长)下,对于双/三元系统,相对于单天线系统水平和垂直增益分别降低了0.6/0.6 dB和0.3/0.4 dB,相位偏差分别为–3.3º/–3.871º和–1.744º/–2.244º。此外还分析了其他遮挡情况。研究表明DSRT系统中的天线遮挡效应分析可由双元系统充分描述,在遮挡间距小于1个波长时,相应的幅值和相位偏差可通过后期数据补偿校正,从而提升DSRT数据的利用效率和成像质量。
空间电磁探测技术实验室于2018年由空间科学研究院、机电与信息工程学院联合成立,是山东大学“太阳爆发及其对行星空间环境的影响”攀登团队的重要组成部分。实验室围绕科学创新和国家战略重大需求,聚焦太阳射电高性能探测、综合孔径成像等关键技术难题,获得国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目、重大项目课题、国家重大科技基础设施(子午工程II期)等项目支持,积极推动多学科汇聚融合交叉创新。
图1 稻城太阳射电望远镜效果图
图2 仿真计算的单元、双元和三元系统中不同遮挡情况下水平极化(a)(b)和垂直极化(b)(d)的相位方向图
《空间科学学报》2022年第2期封面