由此我们可以知道 ， 对于多波束而言 ， 比如FAST的19波束 ， 其中间波束的“感光能力”是最好的 。 而越靠外围的波束 ， “感光能力”必然就越差 。 注意 ， 这并不是说19波束越靠外的接收单元质量越差 ， 而应该理解为是光在焦平面上的分布不均匀导致的 。
图5：以颜色深浅表示亮度 ， 并假设本来天空为均匀的大红色 。 当我们用19波束去看天空时却会得到这样一个观测结果：中间是最亮的（即 ， 大红色） ， 离中间越远的天空越暗（逐渐淡化至粉色） 。 这是外围的接收单元“感光能力”下降带来的假象 ， 可以通过适当的方法修正 。
然而 ， 缩小每个接收单元的横向尺寸 ， 使单元之间更为紧密 ， 这对工程师们来说是个不小的挑战 。 要知道 ， 射电波段电磁波的波长远远大于光波波长 ， 所以射电波段的接收机尺寸普遍要做得较大 ， 才能较好地将射电信号“收入囊中” 。 工程师们往往需要借助特殊材料才能略微缩小接收单元的横向尺寸 ， 甚至还要牺牲部分性能 。
由于这种技术上的难度 ， 目前国际上用于射电天文观测的多波束系统很有限 。 图6中展示了几个比较有名的国外多波束接收机 。 其中 ， 澳大利亚Parkes望远镜上的多波束接收机和美国300米口径Arecibo望远镜所用的7波束接收机都由澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）制造 。 我们也有国产多波束接收机 ， 比如紫金山天文台在毫米波段研制的9波束接收机 ， 目前正装备在青海德令哈13.7米毫米波望远镜上使用；还有上海天文台为天马射电望远镜研制的1.3厘米波段和0.7厘米波段的双波束接收机 。
图6：世界各个望远镜使用的部分多波束接收机 。 从上到下 ， 从左到右 ， 依次是：英国lovell望远镜4波束接收机、德国Effelsberg望远镜7波束接收机、美国Arecibo望远镜7波束接收机、意大利Sardinia望远镜7波束接收机、澳大利亚Parkes望远镜7波束和13波束接收机、上海天文台天马望远镜1.3厘米波段双波束接收机 ， 和紫金山天文台9波束接收机 。 （图片由公开信息汇总制作而成）
目前调试中的FAST 19波束接收机 ， 也是出自澳大利亚CSIRO之手 。 这套接收机观测波长大约为24厘米 ， 整体直径超过1.5米 ， 总重量达到1.2吨 ， 可谓是个大家伙了 。
图7：FAST 19波束接收机及其研制团队 。 （图片来源：https://www.atnf.csiro.au/technology/receivers/index.html/）
19波束接收机：影分身之术
前面我们做过比喻 ， 说单波束接收机相当于照相机底片上的一个感光元件 。 这意味着 ， 如果望远镜用单波束接收机对天空进行“拍照” ， 一次只能得到一个像素点的信息 。 如果要观测一整片天空 ， 那就只能移动望远镜 ， 一个像素点一个像素点地慢慢观测 。 那装备了19波束接收机之后 ， 我们是不是就能像照相一样 ， 观测一次就能得到一张连续的照片呢？
事情并没有那么简单！
19波束接收机的使用 ， 确实让FAST可以同时观测得到多个像素点的信息 。 但与照相机不同 ， 射电接收机单元受限于尺寸和相互之间的影响没法靠得太近 ， 因此其观测到的多个“像素点”是不连续的！尽管如此 ， 工程师巧妙地设计 ， 使相邻波束间（中心点之间的距离）刚好差两个波束的距离（注意 ， 这里的是说波束 ， 而不是接收单元） ， 这样只要使用19波束接收机进行4次观测 ， FAST就能得到一小块天区的连续“照片” 。 这样一张照片 ， 若使用同样性能参数的单波束接收机来拍摄 ， 需要观测19×4=76次！来一张动图了解下19波束如何通过4次观测实现“拍照”功能：
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