先写在这里，以后如果完善了，再整理成教程。半成品不要拿出去丢人，所以禁止转载。

总的来说可以基于总接收功率，也可以基于场强。前者更简洁一些。但是对于熟悉通信工程设计的人来说，后者更直观一些。所以我才把Jy换算成了场强。

那么我们就按通信工程的一般概念来考虑。

目前看来，最佳的配置依然是抛物面天线。喇叭天线也可以，但是日后想扩展就比较难，做个简单的体验一下容易，但是随着增益的升高，整个系统的成本会迅速增高，并且如果想换一下频率，几乎就得全部推翻重来。所以我们主要讨论抛物面天线。

先了解以下知识，我不是搞射电的，所以属于理论推测，可能忽略某些重要因素，仅供参考：

1、关于微波背景辐射的影响，理论上，不论多高增益的天线，受到的影响都是差不多的。微波背景辐射的影响符合增益的定义，大口径的天线能收集更大截面积的能量，但是他对应的天区会变小，两者正好抵消。所以设计时对背景辐射只用考虑其带来的噪声温度。

2、接收系统的噪声主要取决于天馈线+前放的噪声，天线本身的噪声理论上取决于天线效率。注意这里说的天线只包括馈源里面的振子。虽然名字叫抛物面天线，但抛物面以至馈源的波导都不能算天线。如果天线有1dB损失（比如因为失配和欧姆损耗），大约就有100K的噪声。前放的噪声很容易做到1dB以内。因为微波天线的损耗趋近于0，前放和天线噪声约为相加的关系。

3、但是如果天线的副瓣大，能够收到地面地面的东西，那么他收到的噪声会显著提高。因此天线的副瓣要尽量小，并且要放在电磁环境比较好的地方。

4、前放最好紧贴振子放置，减少馈线（特指天线与前放间的）的损耗。但是，如果天线的副瓣大、带宽宽，就势必需要一些滤波器来减少进入前置放大器的总功率，以改善他的工作条件。而滤波器会带来比较大的损耗，也就是轻松带来上百K的噪音。为了省去滤波器，最好使用波导形式的馈源，馈源尽量做成窄带的且副瓣小。抛物面的焦点可以稍远一些，避免馈源的发散角过大。

5、前置放大器的增益要足够大，以便让馈线（特指前放之后的）、接收机的噪音不再需要认真考虑。但是大的增益就意味着容易自激、容易受到外部干扰，所以又不能太大。一般来说要比馈线损耗+接收机的噪音系数还高10dB。例如馈线损耗6dB，接收机噪声系数20dB（这是常见的水平），那么前置放大器应该有36dB增益，至少需要两级。在两级之间可以加滤波器，这样既能改善第二级的工作条件，又避免了滤波器损耗的影响。如果可能的话，把混频器集成到馈源后面，以降低馈线传输的频率，减少馈线的损耗。同时，集成混频器还有一个好处，就是只需要增益较低的前置放大器，其它放大可以在中频上做，这就提高了抗干扰能力，避免了自激。卫星电视系统就是这样干的，他的高频头有混频器，且总增益通常能达到50dB以上。

6、但就天线本身而言，噪声很容易做到几十K，如果与波导和馈线的匹配做好一点，做到几K也不是难事。前置放大器尽量采用低噪声设计，目前的场效应管在1~10GHz范围内很容易做到0.5dB以内的噪声系数，也就是几十K的噪声温度。两者相加，能够很轻松的控制到100K以内。由于在爱好者的设计中，天线本身的噪音相对很小，在简化思考时，可以认为所有噪音都是前放贡献的。

了解了以上知识，我们再来分解设计步骤。在我们的步骤中，由于对射电源能量的收集能力是单独考虑的，所以包含前放在内的天馈系统的噪声温度，可以一律算到接收里面，得到“接收机的总的灵敏度”，简称接收灵敏度，注意该灵敏度与天线口径无关。

比如天线+前放的噪音为30K，那么接收灵敏度大约是-184dBm/Hz。

这是一个重要数据。

首先需要考虑的是需要多大口径的抛物面天线，也就是用多大的截面积来收集能量。根据需要接收的射电源的强度，留有一定余量，即可计算得到口径。

以能收到1Jy亮度，频率为1420MHz的射电源为例。

用功率通量的方法，已知接收灵敏度是-184dBm/Hz，那么多大的面积能收集到这样多的能量呢？根据Jy的定义，1Jy相当于每平方米有-230dBm/Hz的能量，距离-184dBm/Hz还差46dB，也就是说要46dBm2的面积，这相当于约4万平方米，225米直径。当然，实际上并不需要这么大的口径，因为在数据处理中还有办法找回几十dB，在后面会提到。

用场强增益的办法就要麻烦一些，但是他符合通信工程师的习惯。根据33楼的计算，1Jy=-114.24dBu/m.Hz，接收灵敏度-184dBm/Hz，需要天线增益G=70dB。按照抛物面天线增益的经验公式： \(G = 10\log [4.5 \cdot {\left( {\frac{D}{\lambda }} \right)^2}]\) ,可以求得口径是300m，与根据功率计算的天线在面积上大约差了一倍。这是因为通信工程中选取4.5的系数更符合实际情况，因为天线收集能量总有损失（当然也不排除我算错了）。

我们继续用场强增益的概念来计算收太阳的H线需要多大的天线。

已知太阳H线的强度是1600000Jy，转换为对数，可知他比1Jy大了62dB，那么场强是-52.24dBμ/m.Hz。根据33楼公式，要用接收灵敏度为-184dBm/Hz的系统收到，天线增益需要8.47dB。这已经不需要抛物面，直接用馈源喇叭就可以了。如果要用抛物面的话，需要口径24cm。这时，口径已经和波长差不多了，显然是不行的。根据43楼的观点，当计算得到的口径小于6倍波长时，应当取6倍波长。因此，如果用抛物面天线，则最小口径为1.2m。

知道了抛物面的大小，如果能够买到成品的抛物面是最好的，在条件许可时，比计算得到的结果稍大一些为好。然后根据该抛物面的焦点位置，计算馈源的发散角，设计馈源。具体方法参考天线设计方面的图书。

前面提到，在1420MHz接收1Jy亮度的射电源，并不需要300m口径的望远镜。其中一个因素是，射电接收机并不需要“解调”信号。或者说，相当于在无限长的时间内，只传输有限bit的信息，理论上信号可以无限低于噪音（信噪比趋近于0）。射电源的“信号”并不需要比噪音大，“信号”叠加在“噪音”上之后，会导致“噪音”发生稍微的升高。只要能检测到升高，就可以检测到“信号”。检测到具体升高了多少，就能知道这个射电源有多亮。

这是通信工程的理解办法。由于我不是搞这方面的，所以不知道射电天文中怎么理解，毕竟射电信号具有噪音的特点。不过不要紧，通信工程的基础知识足够处理这个问题。

我们举个例子（不尽准确），假设没有射电源时，接收机底噪是-184.000dBm/Hz，而此时发现接收机的底噪变成了-183.999dBm/Hz，上升了0.001dB。这大约相当于变化了万分之二多一点。那么可以认为，存在一个幅度比原来底噪低36.4dB，也就是-220.4dBm/Hz的射电源，叠加在了噪声上。换句话说，如果接收机能够分辨这稍多于万分之二的差别，就能让天线截面积减小为原来的大约4000分之一。天线的口径忽然就从300米，变到只需要5米了。

因此，让接收机极为稳定，能发现万分之几甚至更小的幅度波动，是非常重要的。用这种办法会带来一个问题，那就是底噪总的来说是白噪音，会有随机波动，必须长期平均（或其它数学手段）才能得到一个稳定的值。因此，小口径天线的观测速度会很慢。这就要求接收机的长期稳定性足够好，不能自己都波动起来，而且是噪音稳定，不是大信号示数稳定。通常的接收机（比如用于无线电监测的），经过简单恒温处理，大约能做到0.1dB的长期稳定度，相当于能够找回16dB的观测灵敏度，让天线口径缩小6倍。更烂的接收机（比如电视棒），不一定比高档接收机差，因为他们电路简单，可能波动的环节少，做好恒温、稳压就可能有出色的表现。在实际观测中，必须编写软件来挖掘接收机的潜力，同时对于接收机本身的噪音，有测量的手段（这就是26楼校准源的意义所在）。

直观的图表来了