Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634942)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система
Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы  / №3 2016

Методы и методики экспериментального исследования радиотехнических характеристик антенн наземных комплексов управления

0   0
Первый авторКалинин
АвторыДугин Н.А., Моисеев С.П., Поляков А.В., Ватутин В.М., Ивашина А.В.
Страниц9
ID577059
АннотацияРассматриваются возможности известных способов измерения характеристик больших наземных антенн в СВЧ-диапазоне. В дополнение к хорошо известному радиоастрономическому методу, обеспечивающему возможность измерения диаграммы направленности по мощности и коэффициенту усиления, рассматривается радиоголографический способ антенных измерений. Существенным преимуществом последнего является возможность восстановления распределения амплитуды и фазы поля в апертуре, позволяющая проводить целенаправленную дополнительную юстировку зеркальной системы антенны с целью повышения ее усиления. Подобная юстировка особенно актуальна для проводимых в настоящее время работ по модернизации крупных зеркальных антенн наземных комплексов управления и освоению на них более высоких частотных диапазонов. Обсуждаются разработанные для полноповоротных зеркальных антенн методики измерений по сигналам естественных внеземных радиоисточников, а также геостационарных ИСЗ. Приводятся экспериментальные результаты исследования диаграмм направленности и распределений поля в апертуре, полученные радиоастрономическим и радиоголографическим способами на крупнейших отечественных наземных полноповоротных антеннах с зеркалами от 25 до 70 м
УДК621.396
Методы и методики экспериментального исследования радиотехнических характеристик антенн наземных комплексов управления / А.В. Калинин [и др.] // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы .— 2016 .— №3 .— С. 54-62 .— doi: 10.17238/issn2409-0239.2016.3.54 .— URL: https://rucont.ru/efd/577059 (дата обращения: 02.05.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 2016, том 3, выпуск 3, c. <...> 54–62 РАДИОТЕХНИКА И КОСМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ УДК 621.396 Методы иметодикиэкспериментального исследования радиотехнических характеристик антенн наземных комплексов управления А. <...> В дополнение к хорошо известному радиоастрономическомуметоду, обеспечивающемувозможность измерения диаграммы направленности по мощности и коэффициентуусиления, рассматривается радиоголографический способ антенных измерений. <...> Существенным преимуществом последнего является возможность восстановления распределения амплитуды и фазы поля в апертуре, позволяющая проводить целенаправленную дополнительную юстировку зеркальной системы антенны с целью повышения ее усиления. <...> Подобная юстировка особенно актуальна для проводимых в настоящее время работ по модернизации крупных зеркальных антенн наземных комплексов управления и освоению на них более высоких частотных диапазонов. <...> Обсуждаются разработанные для полноповоротных зеркальных антенн методики измерений по сигналам естественных внеземных радиоисточников, а также геостационарных ИСЗ. <...> Приводятся экспериментальные результаты исследования диаграмм направленности и распределений поля в апертуре, полученные радиоастрономическим и радиоголографическим способами на крупнейших отечественных наземных полноповоротных антеннах с зеркалами от 25 до 70 м. <...> Ключевые слова: космическая связь, зеркальная антенна, радиоастрономия, внеземные радиоисточники, радиоголография Exploratory Test of Radio-Technical Characteristics of Antennas of Ground-Based Command Complexes A.V.Kalinin1, N.A.Dugin2,S.P.Moiseev3,A.V.Polyakov4, V.M.Vatutin5,A.V. <...> This article considers the capabilities of known methods of characteristics measurement for large ground-based antennas in the microwave range. <...> This adjustment is particularly relevant for the ongoing effort to upgrade larger parabolic antennas of ground-based command systems and utilize their higher frequency ranges. <...> Measurement techniques of natural signals from extraterrestrial radio sources, as well as geostationary satellites, designed for fully steerable parabolic antennas are discussed. <...> Keywords: satellite communication, parabolic antenna, radio astronomy, extraterrestrial radio sources <...>
Методыиметодикиэкспериментальногоисследования_радиотехнических_характеристик_антенн_наземных_комплексов_управления.pdf
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 2016, том 3, выпуск 3, c. 54–62 РАДИОТЕХНИКА И КОСМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ УДК 621.396 Методы иметодикиэкспериментального исследования радиотехнических характеристик антенн наземных комплексов управления А. В.Калинин1,Н.А.Дугин2, С.П.Моисеев3, А. В.Поляков4, В.М.Ватутин5,А.В.Ивашина6 1д. т. н., 2д. ф.-м. н., 4к. т. н., 5д. т. н., проф. 1,2,3Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского 4,5АО «Российские космические системы» 6Министерство обороны Российской Федерации e-mail: andrey@kalinin.nnov.ru Аннотация. Рассматриваются возможности известных способов измерения характеристик больших наземных антенн в СВЧ-диапазоне. В дополнение к хорошо известному радиоастрономическомуметоду, обеспечивающемувозможность измерения диаграммы направленности по мощности и коэффициентуусиления, рассматривается радиоголографический способ антенных измерений. Существенным преимуществом последнего является возможность восстановления распределения амплитуды и фазы поля в апертуре, позволяющая проводить целенаправленную дополнительную юстировку зеркальной системы антенны с целью повышения ее усиления. Подобная юстировка особенно актуальна для проводимых в настоящее время работ по модернизации крупных зеркальных антенн наземных комплексов управления и освоению на них более высоких частотных диапазонов. Обсуждаются разработанные для полноповоротных зеркальных антенн методики измерений по сигналам естественных внеземных радиоисточников, а также геостационарных ИСЗ. Приводятся экспериментальные результаты исследования диаграмм направленности и распределений поля в апертуре, полученные радиоастрономическим и радиоголографическим способами на крупнейших отечественных наземных полноповоротных антеннах с зеркалами от 25 до 70 м. Ключевые слова: космическая связь, зеркальная антенна, радиоастрономия, внеземные радиоисточники, радиоголография Exploratory Test of Radio-Technical Characteristics of Antennas of Ground-Based Command Complexes A.V.Kalinin1, N.A.Dugin2,S.P.Moiseev3,A.V.Polyakov4, V.M.Vatutin5,A.V. Ivashina6 1doctor of engineering science, 2doctor of physics and mathematics, 4candidate of engineering science, 5doctor of engineering science, professor 1,2,3Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod 4,5Joint Stock Company “Russian Space Systems” 6Ministry of Defense of the Russian Federation e-mail: andrey@kalinin.nnov.ru Abstract. This article considers the capabilities of known methods of characteristics measurement for large ground-based antennas in the microwave range. In addition to the well-known radio-astronomical method, capable of measuring the power directivity pattern and absolute gain, a radio holographic antenna measurement method is considered. A significant advantage of the latter method is the ability to reconstruct the distribution of field amplitude and phase in the aperture, which enables one to conduct additional targeted adjustment of a parabolic antenna system in order to increase its gain. This adjustment is particularly relevant for the ongoing effort to upgrade larger parabolic antennas of ground-based command systems and utilize their higher frequency ranges. Measurement techniques of natural signals from extraterrestrial radio sources, as well as geostationary satellites, designed for fully steerable parabolic antennas are discussed. The paper presents experimental results of measurement of power directivity and field distribution patterns in aperture, received with radio-astronomical and radio-holographic methods from the largest Russian fully steerable ground-based antennas with reflectors from 25 to 70 meters large. Keywords: satellite communication, parabolic antenna, radio astronomy, extraterrestrial radio sources, radio holography
Стр.1
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК АНТЕНН Радиоастрономический метод Радиоастрономический способ [1–3] позволяет экспериментально исследовать основные характеристики излучения антенн, такие как диаграмма направленности (ДН), точнее, ее параметры: угловое положение главного максимума и его ширина, положение и уровни боковых лепестков, коэффициент усиления (КУ), а также шумовую температуру (Tш)инекоторыедругиеэнергетическиехарактеристики антенны. Измерения ДН и КУ основаны на использовании естественных космических источников радиоизлучения в качестве «генераторов» сигнала. При измерении Tш источники не используются, а принимаются меры для минимизации приема антенной излучения из окружающего пространства. Посколькувсе естественные внеземные радиоисточники находятся практически на бесконечном расстоянии от Земли (расстояние до источников измеряется тысячами и миллионами световых лет), то для антенны любых размеров заведомо обеспечивается условие дальней зоны, что весьма трудно реализовать при наземных измерениях, особенно для крупных антенн. Излучение естественных радиоисточников имеет шумовой характер и непрерывный спектр, что дает возможность экспериментально исследовать характеристики антенн непосредственно на их рабочих частотах. Еще одно преимущество радиоастрономического метода заключается в том, что измерения могут выполняться на достаточно высоких углах места источника, при этом уменьшаются искажения, вносимые отражением от земли. Основные недостатки радиоастрономических методов антенных измерений обусловлены относительной слабостью сигналов естественных радиоисточников. Для измерений приходится использовать специальные приемники слабых шумовых сигналов — радиометры. При исследовании ДН динамический диапазон ограничен в лучшем случае уровнем первых боковых лепестков. Посколькуизлучение естественных радиоисточников, как правило, неполяризовано, «обычными» радиоастрономическими методами измеряется ДН по мощности и не могут быть исследованы Рис. 1 При наведении антенны максимумом ДН на радиоисточник с угловыми размерами, много меньшими ширины лепестка ДН («точечный» источник), и плотностью потока Sν на выходе антенны возникает приращение мощности сигнала, которое в радиоастрономии принято характеризовать изменением эквивалентной шумовой температуры антенны ∆Tа: ∆Ta = λ2 8πkSν ·G· e−γи ,(1) где G — КУ антенны в максимуме ДН, λ —длина волны, k = 1,38 · 10−23 Вт/град ·Гц — постоянная Больцмана, Sν — спектральная плотность потока радиоисточника, измеряемая в Вт 1Ян = 10−26 Вт м2Гц, или в янских, Множитель e−γи м2Гц. характеризует поглощение радиоволн в атмосфере, существенное в диапазоне частот выше 3 ГГц. Из (1) получаем соотношение для определения КУ антенны при измерениях по «точечному» радиоисточнику: G = 8πk λ2 ∆Tа Sν · eγи . (2) РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 3 2016 55 характеристики антенн на отдельных поляризациях. Кроме того, этими методами не измеряются фазовые характеристики антенны. На рис. 1 представлена упрощенная блок-схема радиоастрономического метода измерения ДН и КУ антенны (А) по сигналам источника (S). Метод реализуется с использованием высокочувствительного приемника (Пр), измеряющего мощность на выходе антенны, эталонного генератора шума (ГШ) и системы регистрации (СР).
Стр.2
56 А. В.КАЛИНИН, Н. А.ДУГИН, С. П.МОИСЕЕВ, А.В.ПОЛЯКОВ, В.М.ВАТУТИН, А.В.ИВАШИНА Таблица Источник 3C123 3C144 Телец А 3С147 3с196 3C273 3С286 3C274 Дева А 3C405 Лебедь А Угловые размеры 30 ×5 ∼ 4 1 ×1 5 ×1 ∼ 15 1,5 ×1,5 – 106 3C461 Кассиопея А ∼ 4 ДР21 20 ×20 Из соотношения (1) очевидно, что при смещении антенны от направления на выбранный точечный радиоисточник приращение антенной температуры изменяется пропорционально диаграмме направленности антенны по мощности. Если угловые размеры источника Ωист сравнимы с шириной диаграммы направленности антенны, выражение (1) представляется в виде: ∆Tа = 1 4π ·G· e−γи  Ωист где F(θ,ϕ) — нормированная ДН антенны по мощности, Tя(θ,ϕ) — распределение яркостной температуры по источнику. В частном случае равномерного распределения яркостной температуры по источнику соотношение (3) может быть записано в виде: ∆Tа = λ2 8πk · SνG· e−γи Ωист F(θ,ϕ) dΩ Ωист . (4) Нетрудно убедиться в том, что в последних случаях приращение мощности на выходе антенны будет несколько меньше, чем при приеме всего излучения источника с таким же потоком Sν через главный максимум ДН (при «точечном» источнике). F(θ,ϕ)Tя(θ,ϕ) dΩ,(3) Sν,Ян 3,7 ГГц 22 618 Sν,Ян 8,4 ГГц 9,2 509 4,5 2,3 40 100 525 814 38–40 5,1 50 190 445 22 Sν,Ян 11,5 ГГц 7 472 1,9 0,82 45 2,73 38 127 349 Sν,Ян 21 ГГц 3,59 Выбор радиоисточников Выбор калибровочных источников является одной из основных задач, от которых зависит точность измерений в различных диапазонах длин волн, для антенн разных размеров. Дискретные радиоисточники: Кассиопея А (3С 461), Лебедь А (3С 405), Телец А (Крабовидная туманность, 3С 144), Дева А (3С 274), а также Орион А, Геркулес (3С 348), 3С 353 имеют достаточно сильное излучение и угловые размеры в единицы угловых минут, что позволяет широко использовать их в радиоастрономических методах измерений. Однако для крупных антенн в сантиметровом диапазоне эти источники являются слишком протяженными — Кассиопея А и Телец А порядка 4, Лебедь А ∼ 2. Поэтомупри калибровке крупных антенн приходится использовать «точечные» радиоисточники с небольшими (менее 50 Ян) плотностями потоков (квазары, радиогалактики, мазеры и др.). Требования к радиоисточникудля решения двух основных задач — юстировки и измерения эффективной площади (КУ) — различаются, и в группукалибраторов для построения оптимального графика измерений следует включать объекты с различными характеристиками. РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 3 2016
Стр.3
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК АНТЕНН В таблице приведены примеры плотностей потоков на частотах C-, X-, Ku- и Ка-диапазонов для нескольких наиболее широко применяемых радиоисточников [3–5]. Методикаизмерения коэффициентаусиления Для определения коэффициента усиления антенны радиоастрономическим способом производится регистрация мощности сигнала на выходе антенны (приращения антенной температуры) при приеме радиоизлучения внеземного источника с известной спектральной плотностью потока. Расчет усиления антенны выполняется по формуле (2). Для определения приращения антенной температуры ∆Ta, обусловленной излучением радиоисточника, производится измерение разности сигналов на выходе системы регистрации («ступеньки» по напряжению ∆Vист) при наведении антенны максимумом ДН на источник и на опорную область. В качестве опорной области используется направление, отстоящее от направления на источник по одной из координат (желательно по азимуту) на угол, равный нескольким (порядка 3–5) размерам лепестка ДН. При измерении характеристик остронаправленных антенн в СВЧ-диапазоне угол отведения от источника, как правило, не превышает несколько десятков угловых минут. Пересчет измеренных значений ∆Vист в приращение антенной температуры проводится по результатам калибровок с использованием эталонов шумовой температуры. В качестве эталонов применяются охлаждаемые (заправляемые жидким азотом) согласованные нагрузки (ОСН) и внешние «горячие» (в частности, газоразрядные) генераторы шума (ГШ). Методикаизмерения шумовой температуры Для определения шумовой температуры антенны радиоастрономическим способом производится измерение мощности сигнала на выходе антенны при направлении главного лепестка ее ДН в область неба с минимальными значениями яркостной температуры. Обычно в качестве такой области выбирается направление в зенит. Одновременно про57 водится калибровка по охлаждаемой согласованной нагрузке. По результатам измерений шумовая температура антенны рассчитывается по формуле: TА ш = TCH −(TCH −TOCH)×  ∆Vзенит ∆VOCH ,(5) где TСН — температура внутренней согласованной нагрузки радиометра; ра ОСН, заправленной жидким азотом; ∆Vзенит — разность показаний системы регистрации при подОСН —шумоваятемператуключении на вход радиометра внутренней согласованной нагрузки и выхода антенны, направленной в зенит; ∆VОСН — разность показаний системы регистрации при подключении на вход радиометра внутренней согласованной нагрузки и ОСН. Радиоголографический метод [6] Блок-схема радиоголографического способа антенных измерений показана на рис. 2. Способ предусматривает использование вспомогательной (опорной) антенны и двухканального фазометрического приемника. При измерениях производится перемещение (сканирование) ДН исследуемой антенны относительно выбранного радиоисточника, опорнаяантенна постояннонаправленана этот источник максимумом своей ДН. Опорной антенной может служить расположенная рядом антенна на отдельном опорно-поворотном устройстве или небольшое зеркало, установленное на исследуемую антенну. Источниками сигналов служат естественные радиоисточники, а также геостационарные ИСЗ. Измерения по ИСЗ выполняются либо по узкополосным маякам (CW beacons), присутствующим в передаваемых спутниками сигналах, либо по квазишумовым сигналам связных каналов (телефонных, радиовещательных, телевизионных и т. п.). Для антенных измерений такие сигналы рассматриваются как очень сильные внеземные точечные источники со спектром, близким к равномерному в полосе частот приемника (единицы МГц). Вкачестве приемникаиспользуетсякорреляционный радиометр либо другой фазометрический приемник (амплифазометр, анализатор цепей и т.д.). В первом случае измерения могут проводиться как по шумовым, так и по квазисинусоиРАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 3 2016
Стр.4
58 А. В.КАЛИНИН, Н. А.ДУГИН, С. П.МОИСЕЕВ, А.В.ПОЛЯКОВ, В.М.ВАТУТИН, А.В.ИВАШИНА Рис. 2 дальным сигналам. Во втором — измерения проводятся лишь по узкополосным сигналам ИСЗ. По измеренной двумерной комплексной ДН антенны F(u, v),используяпреобразование Фурье, можно восстановить распределение поля в апертуре E(x, y) (или распределение токов по поверхности зеркала). Основанием для этого являются известные соотношения, связывающие поле антенны в дальней зоне с распределением поля в ее апертуре или с распределением токов на поверхности зеркала. Восстановленное распределение поля в апертуре может быть использовано для анализа дефектов облучающей и зеркальной систем антенны. При этом преобразование полей зеркальной системой антенны рассматривается в приближении геометрической оптики. Например, по отклонениям ∆Φ(x, y) фазы поля в апертуре могут быть определены локальные смещения ∆S соответствующего участка параболоида с фокусным расстоянием F. Для малых отклонений ∆S(x, y)= λ 4π cosψ∆Φ(x, y)= = λ 4π  1+ x2 +y2 4F2 ∆Φ(x, y). (6) Методики радиоголографических измерений Реализация высокоточных радиоголографических измерений на крупных антенных системах требует, помимо специальной аппаратуры, разработки полностью автоматизированных методик измерений. Как уже отмечалось, радиоголографические измерения могут быть выполнены по сигналам естественных радиоисточников, а также по сигналам геостационарных ИСЗ. Очевидно, что для восстановления карты зеркала с высоким разрешением предпочтительнее использовать при измерениях мощные сигналы ИСЗ. Однако угол места наблюдения геостационарных спутников ограничен. Для крупных российских радиотелескопов наблюдаемый угол места ИСЗ не превышает 25◦–35◦.Следовательно, исследование гравитационных деформаций зеркал, возникающих при более высоких углах, может быть выполнено только по естественным радиоисточникам. То обстоятельство, что такие деформации имеют, как правило, средне- и крупномасштабный характер, позволяет использовать для их измерений более слабые сигналы и восстанавливать поле в апертуре с меньшим разрешением, чем это требуется для получения карты положений щитов. Для полного исследования разного рода деформаций рефлектора целесообразно сочетать измерения по ИСЗ и по радиоисточникам. Частота, на которой выполняются голографические измерения, определяется требуемой точностью восстановления формы зеркала. Как правило, чем меньше длина волны, тем выше точность измерения деформаций. Однако с ростом частоты возрастают технические сложности реализации фазовых измерений при больших расстояниях междуантеннами. Кроме того, при измерениях по ИСЗ выбор частоты ограничен имеющимися на спутниках каналами. На многих геостационарных ИСЗ имеется по несколько мощных связных каналоввдиапазонах 4 и11 ГГц, поэтомузначительное число голографических измерений выполняются именно на этих частотах. В диапазоне 11 ГГц РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 3 2016
Стр.5
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК АНТЕНН при реализации точности фазовых измерений около 1◦–3◦ достижима точность восстановления формы поверхности порядка 40–100 мкм, чего на практике вполне достаточно. Измерение ДН выполняется в отдельных точках (угловых направлениях) un, vm ограниченного сектора сканирования. При этом соотношение для расчета поля в апертуре принимает вид дискретного преобразования Фурье (ДПФ): E(x, y)= n  m F(un, vm)exp(−i2π(unx+vmy)/λ). (7) Если реализуется растровое сканирование ДН с записью данных в сетке координат un = u0+∆u·× ×n, n = 0, 1, . . .N−1; vm = v0+∆v·m, m = 0, 1, . . . ...M − 1, то для восстановления поля в апертуре может быть использован алгоритм быстрого преобразования Фурье (БПФ), который существенно сокращает время обработки. Однако следует иметь в виду, что по алгоритму БПФ расчет поля в апертуре производится в ортогональной сетке координат xk = x0 +∆x · k, k = 0, 1, . . .N − 1, yl = y0 + +∆y · l, l = 0, 1, . . .M − 1 с фиксированным дискретом ∆x = λ/(∆u ·N), ∆y = λ/(∆v ·M).Подобная сетка может оказаться неприемлемой для расчета карты смещений регулировочных узлов щитов зеркала, имеющих полярную симметрию. Интерполяция данных из одной сетки координат в другую может вносить дополнительную погрешность. По этой причине может оказаться предпочтительнее использование алгоритма ДПФ. Размер сектора измерения ДН θизм определяется требуемым разрешением поля в апертуре ∆x: sin θизм ∼ ∆u · N  λ/∆x. К примеру, для реализации разрешения ∆x ≈ 1 м угловой сектор измерений должен составлять около ±1◦ и ±2,5◦ в диапазоне частот 11 ГГц и 4 ГГц соответственно. Дискрет измерения ДН зависит от размера области восстановления поля в апертуре и должен удовлетворять условию ∆u<λ/D. Общий объем массива измеряемых данных должен соответствовать объемувосстанавливаемых значений. Например, для восстановления поля в апертуре 70-метровой антенны с разрешением около 1 м требуется измерить не менее 70×70 ≈ 5000 комплексных значений ДН. Реально для исключения влияния краевых эффекРис. 3 РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 3 2016 59 тов и повышения отношения сигнал/шум измеряются гораздо большие массивы. Значительные объемы измеряемых массивов ДН определяют большую продолжительность голографических измерений. Для уменьшения влияния на измеряемые характеристики внешних возмущающих факторов желательно, чтобы длительность сеанса не превышала нескольких часов. Измерения с целью определения карты зеркала для последующей его регулировки проводятся обычно вночноевремя впасмурную безветреннуюпогоду. При большой продолжительности измерений медленные изменения (дрейфы) параметров аппаратуры, трактов и сигналов могут существенно повлиять на точность. Поэтомусерьезное внимание должно уделяться организации калибровок. При голографических измерениях по ИСЗ калибровки выполняются с целью контроля не только медленных изменений уровней сигналов в трактах комплекса, но также и изменений угловых координат ИСЗ, обусловленных его суточным дрейфом. Экспериментальные результаты На рис. 3 показано сечение ДН 25-метровой антенны КТНА200, измеренное на частоте 8,4 ГГц по сигналурадиоисточника 3С405. На рис. 4 и 5 показаны соответственно азимутальное и угломестное сечения ДН этой же антенны, измеренные на частоте 3,7 ГГц по сигналуИСЗ. На рис. 6 и 7 представлены аналогичные результаты, полученные на частоте 11,5 ГГц.
Стр.6
60 А. В.КАЛИНИН, Н. А.ДУГИН, С. П.МОИСЕЕВ, А.В.ПОЛЯКОВ, В.М.ВАТУТИН, А.В.ИВАШИНА Рис. 4 Рис. 5 Рис. 6 Рис. 7 Рис. 8 Рис. 9 РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 3 2016
Стр.7
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК АНТЕНН 61 Рис. 10 Рис. 11 Рис. 12 В представленных угломестных сечениях ДН заметна несимметрия первых боковых лепестков, особенно на более высокой частоте. Наиболее вероятной причиной этого является смещение контррефлектора антенны в вертикальной плоскости. На рис.8и9представленыугломестное иазимутальное сечения ДН антенны П2500, измеренные радиоастрономическим способом на частоте 8,4 ГГц по источнику3С405. На рис. 10 и 11 показано угломестное сечение ДН, измеренное на частоте 3,4 ГГц по сигналуисточника 3С405 и ИСЗ. В представленных угломестных сечениях ДН также хорошо видна несимметрия первых боковых Рис. 13 лепестков, обусловленная смещением контррефлектора антенны. На рис. 12 и 13 показаны распределения фазы и амплитуды поля в апертуре антенны П2500 на частоте 3,4 ГГц, восстановленные радиоголографическим методом по сигналам ИСЗ. Фазовое распределение демонстрирует наличие кубичных искажений в вертикальной плоскости, обусловленных ошибками установки контррефлектора. Заключение Разработаны методики измерения по сигналам внеземных радиоисточников характеристик РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 3 2016
Стр.8
62 А. В.КАЛИНИН, Н. А.ДУГИН, С. П.МОИСЕЕВ, А.В.ПОЛЯКОВ, В.М.ВАТУТИН, А.В.ИВАШИНА больших полноповоротных зеркальных антенн наземных комплексов управления. Традиционным радиоастрономическим способом измеряются такие параметры, как коэффициент усиления (эффективная площадь), шумовая температура, ширина главного лепестка диаграммы направленности по уровню минус 3 дБ; несовмещение электрической и геометрической осей антенны (разъюстировка). При необходимости дополнительной юстировки зеркальной системы целесообразно проводить радиоголографические измерения с восстановлением распределения поля в апертуре антенны. С использованием разработанных методик были выполнены измерения характеристик антенн П2500 и КТНА200 в нескольких частотных диапазонах. В ближайшее время планируется проведение измерений еще на нескольких антеннах — КТНА-200, П-200П, П-200С, П-400. Список литературы 1. Кузьмин А.Д., Саломонович А.Е. Радиоастрономические методы измерений параметров антенн. М.: Сов. радио, 1964. 184 с. 2. Цейтлин Н.М. Антенная техника и радиоастрономия. М: Сов. радио, 1976. 350 с. 3. Baars J.W.M. The measurement of large antennas with cosmic radio sources // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1973, vol. AP–21, n. 4. P. 461–474. 4. Perley R.A., Butler B. J.Anaccuratefluxdensity scale from 1 to 50 GHz // Astrophysical journal supplement series, 2013, 204. P. 19–38. 5. Baars J.W.M. History of flux-density calibration in radio astronomy // Radio science bulletin, 2014, n. 348. P. 46–66. 6. Калинин А.В. Радиоголографический метод измерения характеристик антенн радиотелескопов // Антенны, 1998, № 2(41). С. 51–67. РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 3 2016
Стр.9