Conjunto de antenas en el plano focal (radioastronomía)

Los conjuntos de plano focal (FPA, por sus siglas en inglés) se utilizan ampliamente en radioastronomía . Los FPA son conjuntos de receptores ubicados en el foco del sistema óptico de un radiotelescopio . El sistema óptico puede ser un reflector o una lente . Los radiotelescopios tradicionales tienen un solo receptor en el foco, pero actualmente se están incorporando conjuntos de plano focal, que son de tres tipos diferentes: conjuntos de alimentación de haces múltiples, conjuntos de bolómetros y los conjuntos de alimentación de fase experimentales.

Los conjuntos de alimentación multihaz consisten en un pequeño conjunto de bocinas de alimentación en el foco de un radiotelescopio . Cada bocina de alimentación está conectada a un receptor para medir la potencia recibida y cada par de bocina y receptor es sensible a las ondas de radio provenientes de una dirección ligeramente diferente en el cielo. Un conjunto de alimentación con n receptores aumentará la velocidad de exploración del telescopio en un factor de n , lo que los convierte en instrumentos de exploración muy potentes. Debido a que las longitudes de onda de radio son grandes, los conjuntos de alimentación resultantes se encuentran entre los receptores de radioastronomía más grandes jamás construidos. Ejemplos de ello son los conjuntos multihaz del Observatorio de Parkes , ^{[ 1 ] [ 2 ]} y el conjunto ALFA del Observatorio de Arecibo , ^{[ 3 ]} ambos utilizados para importantes estudios de púlsares y líneas de hidrógeno , como HIPASS .

Los conjuntos de bolómetros son conjuntos de receptores de bolómetros que miden la energía de los fotones de radio incidentes. Se utilizan habitualmente en astronomía en longitudes de onda milimétricas. Algunos ejemplos son el receptor SCUBA del telescopio James Clerk Maxwell y el instrumento LABOCA ^{[ 4 ]} del telescopio APEX .

Las antenas de matriz en fase son un tipo experimental de matriz de plano focal que utiliza tecnología de matriz en fase, en la que los elementos de la antena están muy próximos entre sí, de modo que no actúan de forma independiente, sino que funcionan como sensores del campo electromagnético a través del plano focal del telescopio. Las salidas de los receptores se combinan coherentemente en un conformador de haces con ponderaciones adecuadas para sintetizar varios haces discretos. Actualmente se están desarrollando para la actualización Apertif ^{[ 5 ]} del radiotelescopio de síntesis de Westerbork y para el radiotelescopio piloto Australian Square Kilometre Array .

Un conjunto conmutable de antenas de alimentación en el plano focal se denomina FPA conmutable. Con esta configuración, es posible alternar entre un conjunto de haces dirigidos en diferentes direcciones. Esto hace que el sistema sea orientable en el sentido de conmutación, creando así un sistema multihaz. En un FPA conmutable, la distancia entre los elementos de alimentación se elige según ^{[ 6 ].}

${\displaystyle \Delta d=F\lambda /D,}$

donde F es la distancia focal del sistema óptico, D es el diámetro del sistema óptico y λ es la longitud de onda.

El ángulo respecto al objetivo observado (por ejemplo, un meteoro en estudios de meteoros) se puede estimar mediante un monopulso de amplitud . En esta configuración, se recogen tres señales de cuatro elementos de alimentación: la señal de diferencia de elevación, la señal de diferencia de acimut y la señal de suma.

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