由于射电辐射是一种低能电磁辐射，为了提高观测空间分辨率和灵敏度，射电望远镜的天线一般都做得很大，对于可驱动射电望远镜它重量小到几百吨大至几千吨（见可跟踪抛物面射电望远镜）。这样重的大天线极易受到重力、风、热等因素的影响而变形，致使天线的观测有效面积降低。研究表明，单个可驱动天线的最大口径可以做到100米左右。为了增加天线的口径，天文学家和工程技术人员想到了固定天线，它类似一口大锅支在山坳之中，基本上解决了重力和风对天线的影响，口径可以做得很大。最典型的例子是美国阿雷西博天文台，口径为305米的固定球反射面天线，和中国贵州的500米口径球面射电望远镜（FAST）。

左：A光束来自天顶方向的天体，B光束来自天顶距为β的天体的光束，D₀是固定球面天线的口径，O是它的曲率中心，O′是近轴焦点。平行于轴A且孔径为Da的光束汇聚在长度为l的线馈源上，其中Da是有效照明口径。右：在观测时，照明区域变成一个旋转抛物面，焦点有一个喇叭，收集照明区域反射的辐射。图1 固定球面天线射线的几何描述（左）以及固定式拼接主动球反射面（右）

由于球面是一个没有确定主轴的反射镜面，即球面对任意方向投射到它上面的光束（如图1中A和B光束）都有相同的物理性质。固定球面天线总是对向天顶，移动在天线上方的馈源，不同方向来的光束经球面反射后总可以汇聚到馈源。图1中A是从天顶方向来的一束平行电磁辐射，由于球差，经球面反射面反射以后，离轴很近的光束将聚焦到近轴焦点O′，而离轴越远的光线，它的焦点离近轴焦点也越远，最后离轴最远的光束，它的焦点离近轴焦点最远，它们聚焦在一条长为l的线馈源上。

最早期的固定球面天线用的确实是一种带槽的线状波导，设想它是一条照明器，线馈源在固定球面天线的照明区域，它的直径D_a为有效照明口径。它一端固定在近轴焦点上，绕着球面曲率中心转动而使固定球面天线被照明的部分对向观测天体。研究表明，这种线馈源对照明区域中心部分照明不足，这样的天线有很高的旁瓣（见射电波束），另外它很长，欧姆损耗很大，带宽也很窄。为了克服这些缺点，阿雷西博天文台固定球面天线用两个反射面组成的馈源系统，它与固定球反射面组成一个格雷果里式天线，其中这个馈源系统的重量约为900吨。

中国在贵州建造了口径为500米的固定主动球面射电望远镜（图2），截至2023年8月，它是世界上收集面积最大的射电望远镜，约为7万平方米，中国的天文学家借鉴光学望远镜薄镜面主动光学的思想，在美国阿雷西博固定式球反射面的基础上，提出固定式拼接主动球反射面，并用钢索把馈源舱吊在高空，接收主动球反射面收集起来天体的射电辐射，这是世界上所有射电望远镜都不曾使用过的柔索直接牵拉移动馈源舱的方式。

图2 贵州FAST射电望远镜

贵州FAST射电望远镜，口径为500米，球面曲率半径为300米，馈源离球面的距离约为136.8米，有效照明口径是300米。整个球面由4450块大小为8～15米三角或不规则四边形铝合金板组成。当照明区域对向天空时，由计算机控制，这个区域瞬间从球面变成旋转抛物面，最大可观测的天顶角为26.44°。在望远镜的四周，有6座高度不等（从112.5米至173.5米）的铁塔。用直径约为5厘米的6根钢索把重约30顿的馈源舱吊在高空，馈源舱中喇叭定位精度好于10毫米，姿态角调整好于0.5度，指向精度8″。工作频率70MHz～3.0GHz。