马 月，庞 峰，王 君，于京龙1,，彭 勃1,

(1.中国科学院FAST重点实验室，北京 100101；2.中国科学院大学北京 100049；3.中国科学院国家天文台，北京 100101)

1 引言

在星系演化和复杂相互作用研究中，射电天文学观测对望远镜视场和巡天速度提出了更高要求。相位阵馈源(phased array feed,PAF)是一种全新的射电天文技术，可以为射电望远镜提供较大的视场，并显著提高巡天速度。相位阵馈源就像无线电摄像机一样，通过对其单元响应加权组合，在天空中形成多个瞬时波束。在这些波束的形成过程中形成了许多自由度，例如，控制光束模式及其旁瓣、优化孔径效率和执行射频干扰RFI(radio frequency interference)消减[1]。相对于传统喇叭馈源系统，PAF 系统的复杂性带来了许多技术挑战，包括阵列天线工作带宽、扫描范围、阵元间耦合；此外，在低噪声放大器设计、信号传输、数字信号处理和系统校准等领域也有诸多困难。

因为具备先进的科学探测能力和极高技术可行性，PAF 是SKA 先进仪器计划中重点研发的技术。澳大利亚平方公里阵列(square kilometre array,SKA)探路者——ASKAP(Australian SKA Pathfinder)，成功开发出具有宽视场的创新“相位阵馈电”接收器，并首次将这种技术应用于射电天文观测。

本文将介绍一些目前正在为现有望远镜和未来望远镜开发的PAF 系统，通过分析现有PAF 技术，提出了一种全新的阵列单元设计方案。

荷兰APERTIF(APERture Tile In Focus)[2]工作在1～1.75 GHz，馈源由121 个Vivaldi单元组成，激励馈电56 个单元。2011 年，澳大利亚SKA 先导单元是第一个配备相位阵馈源的射电望远镜，安装了双极化焦平面阵列馈源，馈源阵列采用188 个棋盘式贴片单元印刷在低损耗的介质材料上，工作频段为700～1 800 MHz[3]。……