新疆110米射电望远镜接收机系统宽带极化器技术研究

The science goals of QiTai 110-m radio Telescope (QTT) are mainly focused on pulsar studies, molecular spectroscopic studies of star formation, active galactic nucleus studies, galaxies survey, and VLBI observations as well. Ground-breaking radio astronomy observations in the future will require unprecedented levels of sensitivity while mapping large regions of space with much greater efficiency than is achieved with current telescopes. This requires new instrumentation with the greatest achievable sensitivity, dynamic range, and field of view. The broadband receiver is one of the key techniques of QTT. As the preliminary research on the critical design of QTT, this project proposes to research the broadband OMT and polarizer, and the Digital Ortho-Mode Transducer.

新疆110米射电望远镜（QTT）充分发挥新疆地理位置和无线电环境的优势，最大程度上满足我国射电天文发展的需要，将进一步推动国内高精度脉冲星观测研究与脉冲星应用研究、恒星形成与演化研究、活动星系核、宇宙暗物质和结构形成研究、高精度VLBI研究、巡天发现更多的未知天体等研究。开创性的射电天文观测研究需要观测设备具有空前的高灵敏度和高效率的大天区巡天能力，宽带接收机将是进一步提高射电望远镜灵敏度的关键因素。宽带/超宽带接收机技术是QTT的关键技术之一，本项目针对QTT的宽带接收机技术开展预研究工作，研究关键器件宽带极化器的相关技术，解决QTT宽带接收机的技术难题，使QTT接收机技术方案到达国际前沿。

本项目针对QTT的科学需求接收机技术方案，重点研究了20cm波段（1.0–2.0GHz）、30cm波段（0.6–4.0GHz）、7mm波段（30–50GHz）及1cm波段（12–36GHz）的馈源和OMT的设计方法和试制验证。利用三维电磁场仿真软件HFSS精确计算这些微波波导器件的电磁特性，得到S参数和传播特性，在设定的频段内优化性能指标。通过试制样件实测分析偏差修正设计模型，进一步优化设计。另外，本项目还研究了数字接收机技术，在MATLAB中设计L波段（1–2GHz，LO=1.5GHz）的数字边带分离混频器，并在ROACH开发平台上进行了初步的硬件实现和测试。