焦点面アレイ（電波天文学）

焦点面アレイ(FPA) は、電波天文学で広く使用されています。FPA は、電波望遠鏡の光学系の焦点に配置された受信機のアレイです。光学系は、反射鏡またはレンズです。従来の電波望遠鏡では、望遠鏡の焦点に受信機が 1 つしかありませんでしたが、現在では、電波望遠鏡に焦点面アレイが搭載され始めており、焦点面アレイには、マルチビーム フィード アレイ、ボロメータ アレイ、実験的なフェーズド アレイ フィードの 3 つの異なるタイプがあります。

マルチビーム給電アレイは、電波望遠鏡の焦点にある給電ホーンの小さなアレイで構成されています。各給電ホーンは受信電力を測定する受信機に接続されており、各ホーンと受信機のペアは、空のわずかに異なる方向からの電波を感知します。n 個の受信機を備えた給電アレイは、望遠鏡の調査速度をn倍に高め、非常に強力な調査機器になります。電波の波長は大きいため、結果として得られる給電アレイは、これまでに構築された電波天文学受信機の中でも最大級のものです。例としては、パークス天文台のマルチビームアレイ^{[1] [2]や}アレシボ天文台の ALFA アレイ^[3]があり、どちらもHIPASSなどの主要なパルサーや水素線の研究に使用されています。

ボロメータアレイは、入射する電波光子のエネルギーを測定するボロメータ受信機のアレイです。これらは通常、ミリ波の天文学に使用されます。例としては、ジェームズ・クラーク・マクスウェル望遠鏡のSCUBA受信機やAPEX望遠鏡 のLABOCA ^[4]装置などがあります。

フェーズドアレイフィードは、フェーズドアレイ技術を使用した実験的なタイプの焦点面アレイであり、アンテナ要素が近接して配置されているため、独立して動作するのではなく、望遠鏡の焦点面全体の電磁場のセンサーとして機能します。受信機の出力は、適切な重み付けでビームフォーマーでコヒーレントに結合され、いくつかの個別のビームが合成されます。現在、これらは、 ヴェスターボルク合成電波望遠鏡のアペルティフ^[5] アップグレードと、オーストラリア平方キロメートルアレイパスファインダー電波望遠鏡用に開発されています。

焦点面にある給電アンテナの切り替え可能なアレイは、切り替え可能なFPAと呼ばれます。この構成では、異なる方向に向けられたビームのセットを切り替えることができます。これにより、システムは切り替えの意味で操縦可能になり、マルチビームシステムが作成されます。切り替え可能なFPAでは、給電素子間の距離は^{[6]に従って選択されます。}

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

ここで、F は光学系の焦点距離、D は光学系の直径、λ は波長です。

観測対象（流星研究における流星など）に対する角度は、振幅モノパルスを使用して推定できます。このような構成では、4 つのフィード要素から 3 つの信号が収集されます。これらの信号は、仰角差信号、方位差信号、および合計信号です。

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