射电望远镜链路介绍

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下面以小型射电望远镜为例，做一个极为简单的描述，忽略了很多细节部分，仅是为了让读者熟悉大概的链路。

关于最终的实体链路图可见于同轴线和转接头中的最终链路部分。

我也在每个器件介绍的文章里提供了一些淘宝或者闲鱼卖家，不过仅供参考。

# 接收天体信号的过程

一开始的电磁波来自于地球之外的天体，透过地球的大气层，来到我们所在之地。用力抖动绳子，绳子会波浪般地振动，这被称为机械波。电磁波也是波的一种，会像绳子一样抖动，边抖动边向前传播。

电波在天上到处震荡传播，为了捕获这些电波，我们必须用一种东西来接收它。让我们来思考一下，金属中有大量自由的电子，震荡的电波经过金属时会带动其中的电子震荡，从而产生电流，这些电流也是震荡的，震荡的频率和电波震荡的频率相当，震荡强度反应出了电波的强度，显然用金属来接收电波是一个不错的思路。

实际上大家也是用金属来接收电波的，我们可以使用收音机上的金属杆来接收电波，如图 1.1 所示。这个铁杆就叫做天线，所谓天线，即接收天上电波之金属线，不过各种形状用来接收电波的金属也成为天线。

图 1.1：正在接收 103.9MHz 电磁波的收音机

观察图 1.1 可发现，上面的读数为 103.9MHz，即我们正在接收以 $103.9\times10^6Hz$ 这个频率震荡的电磁波。这是常见调频广播的频率，即从电视台经常会发射这个频率附近的电磁波过来，我们用收音机上的金属杆来接收电波，使其变为震荡的电流，接着这些电流流入收音机内部的电路板中，电路板上电流放大器将该电流进行放大，以使得这些电流更加容易被识别。最后这些电流中蕴含的一些信息则被电路板上的一些器件解密出来，于是我们便通过收音机听到了一些歌曲或者节目。

从如上角度来分析，如果地球之外有外星人，向地球在 103.9MHz 发射了很强的电波，我们用收音机应该就能收听到。如果有一个天体，在 103.9MHz 不断发射很强的电波，我们便能听到天体的声音，这便是来自宇宙的电台。

对于射电望远镜接收天体的原理，也如同收音机接收调频广播一样。图 1.2 为小型射电望远镜的链路图。天线的功能如前所述，就是为了接收来自天体的电波，将电波转化为电流。一般而言，天线只对某个频率或者频段比较敏感，而对其他频率不甚感冒。

图 1.2：小型射电望远镜链路图，其中放大器和滤波器可以集成为放大滤波模块

电流是以电波的频率进行震荡的，如果天体的电波是 103.9MHz，那么我们想要得到的便是以 103.9MHz 这个频率震荡的电流，虽然天线只对你想要的频率敏感，但并不彻底，你仍然不可避免接收到其他一些乱七八糟频率的电磁波，于是便有以乱七八糟频率震荡的电流。

天体信号很是微弱，所以我们需要用低噪放大器将电流强度进行放大，这些放大器将只对以你想要频率震荡的电流进行放大，使它在乱七八糟的电流中得以显眼。

滤波器则是滤除你不想要的频率的电流，而仅仅通过你想要频率的电流。

至此天体的信号理应在乱七八糟的信号中鹤立鸡群了，不过目前位置电流仍然是一种物体实体的存在，我们需要用接收机对电流进行采样，使其变成一串二进制，能够为电脑所理解。

接收机把一连串二进制数据塞进电脑后，我们便可以在电脑上用频率软件对信号进行处理了。

值得注意的是，日常用的交流电频率是 50Hz，也就是一秒震荡 50 下，可以用随处可见的那种电线传播。如果接收 1420MHz 的氢谱线电磁波，它的一秒震荡 1420000000 次，由天线感应的电流也是一秒震荡 1420000000 次。如果用普通的电线传输，损耗是很大的，所以你会完全收不到信号，必须用同轴线等特殊的线传输对高频电流进行传播，如图 1.3。