[实用新型]一种多波段复合式天文科普系统

说明书

技术领域

本实用新型属于天文科普设备领域，具体涉及一种多波段复合式天文科普系统，该系统适用于青少年学生的射电天文、光学天文甚至无线电教学等技术方面的科普教育。

背景技术

具有多波段辐射的天体广泛存在于宇宙中，例如：太阳在微波、光学、红外、高能等波段均有辐射；银心在1420MHz频段具有较强的中性氢辐射，对于不同的旋臂，根据其红移速度的不同还可以观察到不同旋臂上的中性氢辐射的频移情况，同时在光学波段可以用肉眼看到壮丽的银河。

由于光学观测的直观和可操作性，目前中小学生天文科普主要以光学观测为主，涉及其他波段较少，而多波段的观测可以使得科普受众者更好的理解天体的辐射机制，如射电波段则反映了与光学波段完全不同的物理本质。开发多波段的天文科普终端，可以使科普受众者同步清晰的观测到天体在不同波段的辐射情况，同时也理解不同波段辐射信号的物理机制和特征。

例如：太阳在宁静时期的射电辐射流量值随着频率的不同而不同，通过对多个窄频带内的射电流量观察可以看到不同频段的流量差异；在爆发时期具有较为丰富的频谱成分，其反应了日冕物质抛射过程中速度和密度的变化过程，通过爆发频谱的数据可以让科普受众者了解到日冕物质抛射过程中物理变化情况，同时可以配合光学波段的图像数据，可以看到对应的日冕物质抛射过程，更加深刻的了解太阳活动-空间天气的影响；

另外在2800MHz频段的长期太阳辐射和日面的黑子数量成正相关性，如果通过长期的观测和统计可以获得两组正相关数据，具有很好的科学实验意义。

又例如：目前夜间对银河的拍摄非常普遍，但是银河系中心强烈的中性氢辐射同样也是较好的科普素材，其在频谱特征上反应了不同位置处的中性氢所属银河系旋臂的速度、远近等信息，同时在观测终端中如果能够手动调节频率分辨率，可以让科普受众者了解到快速傅里叶变化中分析点数和分辨率之间的关系。

因此开发多波段的天文科普观测终端是扩宽天文科普领域的重要技术手段。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种基于射电和光学的多波段复合式天文科普系统，适用于中小学生自然科学科普领域，通过射电望远镜在微波频段和光学望远镜在可见光波段对同一观测源进行观测，获取多波段的辐射信息，使得科普受众者对天体的多波段辐射具有更加深刻的了解。

本实用新型多波段复合式天文科普系统包括射电观测子系统、光学观测子系统、跟踪控制子系统、计算机，其中射电观测子系统由射电天线、射频定标系统、前端模拟接收机、数据采集-处理终端依次连接组成，计算机分别与数据采集-处理终端、射频定标系统连接；光学观测子系统包括多光学望远镜、与多光学望远镜配套的CCD图像传感器，多光学望远镜通过CCD图像传感器与计算机连接；跟踪控制子系统包括赤道仪、具有同步接口板的复合式台架，赤道仪设置在复合式台架上，赤道仪与计算机连接，射电天线和多光学望远镜通过同步接口板设置在复合式台架上。

其中射电观测子系统为一完备的射电望远镜，由射电天线(包括抛物面天线和宽带馈源)、前端模拟接收机、射频定标系统、数据采集-处理终端组成；其中抛物面天线的直径为0.8-1.5米，馈源的带宽6GHz以上；

前端模拟接收机由低噪声放大器、一级滤波器(组)、二级放大器、二级滤波器(组)依次连接组成，在调研无线电环境的基础上，合理选择合适的工作频点和增益的放大器，滤波器(组)带宽、阻带抑制度等参数；前端模拟接收机为宽带大动态范围接收机，至少需要30-40dB动态范围以针对太阳射电爆发的强信号；

射频定标系统由微波开关、噪声源组成，微波开关与噪声源连接，微波开关由计算机控制，控制选通天线输入、噪声源输入两种模式，同时噪声源也受到计算机控制，控制噪声源的开启、关闭两种模式，在开启模式下开启噪声源输出噪声信号，在关闭模式下关闭噪声源，相当于一个50欧姆匹配负载的输入，通过这两个数据的差值和天线采集得到的射电信号功率值进行比较得到射电信号强度；

数据采集-处理终端采用宽带输入的捷变收发器系统，其具有通道程序可选择性和采集数据处理的程控化的特点，可兼顾多频点太阳射电总流量观测和窄带精细谱线观测两种需要；数据采集-处理终端通过网络或者USB总线与计算机相连，接收计算机发来的观测配置信息，同时将观测数据上传至计算机中进行显示；