Слайд 1 - Институт прикладной астрономии РАН

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Институт прикладной астрономии РАН
Первые результаты
эксперимента по излучению
сигнала фазовой калибровки
Масленников А.С.
Рис.1 - Радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой.
Рис.2 - Радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой.
При проведении радиоинтерферометрических
наблюдений со сверхдлинными базами (РСДБ),
кроме всего прочего, должна быть обеспечена
постоянная калибровка фазовых характеристик
приемно-регистрирующей РСДБ аппаратуры.
Общепринятая схема фазовой калибровки
предусматривает
инжектирование
сигнала
фазовой
калибровки
(последовательность
импульсов длительностью 25÷50 пс) на вход
малошумящего
усилителя,
после
антеннофидерного устройства (АФУ).
Рис.3 Обобщенная схема РСДБ приемно-регистрирующего тракта
радиотелескопа
Рис.4 Осциллограмма выходного импульса генератора
пикосекундных импульсов (ГПИ)
Рис.5 Радиотелескоп в пос. «Светлое».
Требования на передающую антенну:
1) Рабочий диапазон частот: 2 ÷ 10 ГГц или 2 ÷ 23 ГГц;
2) Диаграммы направленности в Е и Н плоскостях должны быть
одинаковыми;
3) Тип
линейная;
поляризации
–
круговая
(предпочтительнее)
или
4) КСВН не более 2;
5) Приблизительные размеры 20 ÷ 30 см в диаметре;
6) Диаграмма направленности рассчитывается в зависимости
от месторасположения передающей антенны. Основные условия:
а) отсутствие переотрожений от несущих конструкций
радиотелескопа;
б) отсутствие переизлучения в пространство ;
в) Уровень боковых лепестков не более -10 ÷ -15 дБ.
Типы широкополосных антенн:
1) Антенна на основе резонаторов бегущей волны (РБВ);
2) Цилиндрические, конические, логарифмические и арифметические
спиральные антенны;
3) Логопериодические антенны;
4) Антенна Вивальди;
5) Рупорные антенны. ТЕМ экспоненциальные рупора;
Таблица 1. Отличие физических процессов, происходящих при излучении
одночастотных и СШП-сигналов.
Параметр
Сигнал
узкополосный
СШП
Излучение
Вся апертура (одна
волна)
Центр и края апертуры
(несколько волн)
Форма излучаемого поля
во времени
Производная от формы
тока (сигнала)
Повторяет форму тока
(сигнала)
Зависимость амплитуды
излучаемого поля
От угловых координат
От угловых координат и
от времени
Форма излучаемого поля
в пространстве
(диаграмма
направленности)
От угловых координат
От угловых координат,
времени и формы тока
(сигнала)
Боковое излучение
Лепестковая структура
Равномерный спад
Приведенные отличия, свойственны антеннам, как с параллельным (апертурные
антенны), так и с последовательным возбуждением (антенны бегущей волны).
Рис.6 Цилиндрическая спиральная антенна
Рис. 7 КСВ спиральной антенны.
Видно, что согласование в диапазоне 1,6÷2,8 ГГц не превышает значения 2.
Рис.8 Диаграммы направленности цилиндрической спиральной антенны
на частоте 2,3 ГГц.
Табл.2 Основные параметры диаграммы направленности.
Параметр диаграммы
направленности
Е плоскость
Н плоскость
Уровень боковых
лепестков, дБ
-14,3
-11,5
Ширина диаграммы
направленности по уровню
половинной мощности,
град
26,5
27
Рис.9 ТЕМ рупор от 2 – 14 ГГц.
Рис.10 График зависимости КСВ от частоты для ТЕМ рупора.
Видно, что КСВ в диапазоне 5 – 11 ГГц не превышает значения 2.
Рис.11 Диаграммы направленности ТЕМ рупора (а) 4 ГГц
Табл.3 Основные параметры диаграммы направленности
Параметр диаграммы
направленности
Е плоскость
Н плоскость
Уровень боковых
лепестков, дБ
-12,1
-15,4
Ширина диаграммы
направленности по уровню
половинной мощности,
град
22,3
39,6
Рис.12 Осциллограмма с импульсами фазовой калибровки
Рис.13 Осциллограмма с импульсами фазовой калибровки
Итоги работы.
1) Сформированы требования на облучатель;
2) Произведен обзор широкополосных антенн;
3) Установлены наиболее подходящие места на радиотелескопе
для крепления облучателя:
а) на одной из металлических опор, которые держат вторичную систему с
контррефлектором;
б) на металлической штанге, присоединенной к надзеркальной кабине;
в) на крыше надзеркальной кабины.
4) Изготовлены и испытаны макетные образцы антенн;
5)
Рассмотрены
сигналов;
особенности
излучения
короткоимпульсных
Планы работы.
1) Необходимо доработать ТЕМ рупор:
• улучить согласование с фидерным трактом;
• расширить рабочий диапазон частот, для возможности
проведения фазовой калибровки в Kq диапазоне или разработать и
изготовить отдельную антенну для Kq диапазона;
2) Более детально изучить и понять сущность
процессов в
антеннах при излучении сверхширокополосных сигналов;
3)
Провести компьютерное моделирование
оптимизации его характеристик.
ТЕМ
рупора,
для