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射电天文跨越的频率范围非常大,频率覆盖从10 MHz到3000 GHz,由于传统的射电天文接收系统仅有一个倍频的带宽,“一个特有的接收机系统只为实现一个主要的科学目标”这种方法对于由成千上万的新一代射电望远镜组成的望远镜阵列太昂贵,也满足不了新的科学探索的要求,通常这些新的科学探索需要覆盖大带宽的接收系统,即超宽带接收系统。馈源作为射电天文接收系统的核心部件之一,很大程度上决定了射电天文接收系统的性能,同时也是限制其接收系统带宽主要器件之一。超宽带馈源在射电天文超宽带接收系统研发的热潮中应运而生,本文针对新一代射电望远镜的应用特点,对现有超宽带馈源模型进行了研究分析,在此基础上设计、加工和测试了一款超宽带四脊张角喇叭(QRFH),并对它的增益性能和与波束带宽剖面函数的关系进行了探索性研究,主要工作如下: 对新一代候选超宽带馈源性能进行分析对比,主要对四脊张角喇叭对和“对数周期型”这两种双线性极化超宽带馈源进行对比分析,归纳总结出这两种超宽带馈源的构造特点,分析出不同的馈源设计的优缺点及应用范围。文章介绍了主要类型射电望远镜的几何光学及其相关理论,并简单分析了射电望远镜的口径效率及其灵敏度,最后总结了射电望远镜的关键技术要求。 综合考虑中国VLBI2010(Very Long Baseline Interferometry2010)的系统设计需求,结合四脊张角喇叭与“对数周期型”超宽带馈源的优缺点,选择合适的馈源;然后通过三维电磁仿真软件设计一款2?14 GHz的圆形QRFH,并对所设计的馈源进行了加工和常温测试。常温测试结果表明,圆形 QRFH在整个工作带宽范围内回波损耗好于10 dB,端口隔离度好于35 dB,具有优秀的10 dB波束带宽恒定性能且照明张角在85?95?之间,性能与国际先进水平相当。文章还给出了该馈源的低温噪声测试结果,当致冷到20 K时,其低温等效噪声温度贡献在20?40 K之间浮动。该圆形QRFH的设计与研究,填补了国内同波段四脊张角喇叭的空白,可以应用于正在建设的中国VLBI2010射电望远镜阵列超宽带接收系统。 最后,文章还对四脊张角喇叭的辐射性能、波束带宽特性进行了探索性研究,设计出高、中、低三种不同增益的四脊张角喇叭馈源。本研究可以满足不同形式和不同照明角度射电望远镜的需求。