1 简介
VLBI(verylongbaselineinterferometry)
(图示国际甚长基线射电干涉仪网分布)
射电干涉测量技术的新设备﹐英文缩写是VLBI﹐但由于测量方法的发展﹐VLBI目前更主要的是指甚长基线干涉测量法(verylongbaselineinterferometry)﹐它的主要特点是﹕采用原子钟控制的高稳定度的独立本振系统和磁带记录装置﹔由两个或两个以上的天线分别在同一时刻接收同一射电源的信号﹐各自记录在磁带上﹔然后把磁带一起送到处理机中﹐进行相关运算﹐求出观测值。这种干涉测量方法的优点是基线长度原则上不受限制﹐可长达几千公里﹐因而极大地提高了分辨率。
(图示国际甚长基线射电干涉仪网分布)
射电干涉测量技术的新设备﹐英文缩写是VLBI﹐但由于测量方法的发展﹐VLBI目前更主要的是指甚长基线干涉测量法(verylongbaselineinterferometry)﹐它的主要特点是﹕采用原子钟控制的高稳定度的独立本振系统和磁带记录装置﹔由两个或两个以上的天线分别在同一时刻接收同一射电源的信号﹐各自记录在磁带上﹔然后把磁带一起送到处理机中﹐进行相关运算﹐求出观测值。这种干涉测量方法的优点是基线长度原则上不受限制﹐可长达几千公里﹐因而极大地提高了分辨率。
2 测量值
超长基线干涉的测量值包括﹕干涉条纹的相关幅度﹔射电源同一时刻辐射的电磁波到达基线两端的时间延迟差(简称时延)﹐延迟差变化率(简称时延率)。相关幅度提供有关射电源亮度分布的信息﹐时延和时延率提供有关基线(长度和方向)和射电源位置(赤经和赤纬)的信息。所得的射电源的亮度分布﹐分辨率达到万分之几角秒﹐测量洲际间基线三维向量的精度达到几厘米﹐测量射电源的位置的精度达到千分之几角秒。在分辨率和测量精度上﹐与其他常规测量手段相比﹐成数量级的提高。目前﹐用于甚长基线干涉仪的天线﹐是各地原有的大﹑中型天线﹐平均口径在30米左右﹐使用的波长大部分在厘米波段。最长基线的长度可以跨越大洲。
3 工作原理
射电源辐射出的电磁波﹐通过地球大气到达地面﹐由基线两端的天线接收。由于地球自转﹐电磁波的波前到达两个天线的几何程差(除以光速就是时间延迟差)是不断改变的。两路信号相关的结果就得到干涉条纹。天线输出的信号﹐进行低噪声高频放大后﹐经变频相继转换为中频信号和视频信号。在要求较高的工作中﹐使用频率稳定度达10的氢原子钟﹐控制本振系统﹐并提供精密的时间信号由处理机对两个“数据流”作相关处理﹐用寻找最大相关幅度的方法﹐求出两路信号的相对时间延迟和干涉条纹率。如果进行多源多次观测﹐则从求出的延迟和延迟率可得到射电源位置和基线的距离﹐以及根据基线的变化推算出的极移和世界时等参数。参数的精度主要取决于延迟时间的测量精度。因为﹐理想的干涉条纹仅与两路信号几何程差产生的延迟有关﹐而实际测得的延迟还包含有传播介质(大气对流层﹑电离层等)﹑接收机﹑处理机以及钟的同步误差产生的随机延迟﹐这就要作大气延迟和仪器延迟等项改正﹐改正的精度则关系到延迟的测量精度。目前延迟测量精度约为0.1毫微秒。