Использование связных антенн для наблюдений радиоисточников в режиме РСДБ

• Автор: Панин, Михаил Иванович
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

1 Введение

2 Требования, предъявляемые к антеннам РСДБ-сети

3 Возможность использования для целей КВО модернизированной антенной установки, созданной

на базе рефлектора РТ

3.1. Модернизация зеркальной системы антенной

установки

3.2. Оптимизация геометрии рупора

3.3. Радиотехнические параметры модернизированной антенной установки

3.4. Модернизация электропривода

4 Предложения по модернизации антенной установки,

созданной на базе зеркальной системы РТ

4.1. Радиотехнические характеристики антенной
установки с немодифицированной зеркальной системой
4.2. Расчет двухзеркальной антенны типа Грегори с модернизированными поверхностями
4.3. Результаты расчета параметров оптимизированного рупорного облучателя
4.4. Облучатели на базе ребристого рупора
4.5. Оценка радиотехнической эффективности зеркальной системы
4.6. Особенности принципиальной схемы электропривода антенной установки
5 Система наведения антенного комплекса
5.1. Вычислительно-управляющая система
5.2. Аппаратура съема угловых координат
6 Управление механической системой, имеющей люфт
7 Заключение
Приложение
Приложение
Список использованной литературы
1. ВВЕДЕНИЕ

Основные достижения астрономии за последние десятилетия стали возможными благодаря использованию новых наблюдательных технологий и, в первую очередь, методов радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ) для наблюдений небесных тел и космических аппаратов в широком диапазоне длин волн. Главное преимущество этого метода - это высокое угловое разрешение.
Наблюдательная астрономия всегда стремилась к получению максимального углового разрешения, которое, согласно критерию Рэлея, определяется отношением длины волны наблюдения к диаметру
используемого телескопа. Очевидный путь достижения максимального разрешения состоял в создании радиотелескопов всё больших и больших размеров. Однако предел наращивания размера диаметра параболической полноповоротной антенны устанавливает конечная жесткость конструкций. Предельный диаметр полноповоротной антенны при наблюдениях на сантиметровых волнах не превышает 150м. Для увеличения разрешения радиотелескопов параллельно развивались два направления. Первое - это расчленение основной поверхности зеркала антенны на отдельные настраиваемые элементы. При этом диаметр получаемого инструмента может достигать многих сотен метров [1]. Второе направление состояло в использовании в радиоастрономии идеи звездного интерферометра
Майкельсона. Первые радиоастрономические наблюдения Солнца на двухэлементном радиоинтерферометре с максимальным расстоянием между антеннами, равным 240 м были проведены в 1946 году на частоте 175 МГц [2]. Предложение одновременного наблюдения космических источников разнесенными на тысячи километров радиотелескопами впервые было высказано в 1965г. [3]. А в 1967 году уже были проведены первые эксперименты с использованием независимых гетеродинов и систем регистрации на каждом пункте [4].
С помощью наблюдений методами радиоинтерферометрии со
сверхдлинными базами решаются задачи не только в традиционных разделах астрономии, но и в геодинамике, в прикладных науках, в исследовании и освоении космоса, в обороне страны. Трудно найти области, связанные с физическими процессами, протекающими на Земле, внутри Земли и в космосе, при изучении которых невозможно было бы эффективное использование радиоинтерферометрических методов.
Главным результатом наблюдений в режиме РСДБ является получение координат космических источников с высокой точностью. Определение координат объектов в космическом пространстве методом РСДБ сопровождается определением трехмерных координат измерительных
пунктов и определением рассинхронизации шкал времени на этих пунктах. В отличие от классической астрометрии, методами РСДБ координаты объектов

определяются с более высокой точностью (до 0”,0001). Высокоточное определение координат на земной поверхности, необходимо для изучения вращения Земли как целого и движения точек земной коры, а также для решения ряда методических задач. Важнейшими задачами, требующими для своего решения измерений координат с высокой точностью, являются:
построение инерциальной системы координат, опорными объектами которой будут точечные детали квазаров, а также установление связи между оптической и радио системами координат; высокоточное определение параметров вращения Земли (ПВЗ); независимое определение постоянной прецессии из наблюдений квазаров и установление связи между инерциальной системой координат и динамической планетной системой с помощью наблюдений космических аппаратов (КА) на фоне квазаров; построение изображений, исследование тонкой структуры компактных радиоисточников;
высокоточная астронавигация космических аппаратов (КА) в дальнем космосе с использованием опорных координат космических источников (квазаров);
геодезическая привязка определенных объектов с помощью РСДБ-сети;
определение координат геостационарных космических аппаратов и навигационных систем.
Построение инерциальной системы координат является задачей фундаментальной астрометрии. Но инерциальная система координат нужна для современной науки не сама по себе, а лишь в качестве опорной системы отсчета, обеспечивающей решение различных задач в космическом пространстве. Из наземных средств наблюдений только РСДБ-наблюдения позволяют создать и поддерживать инерциальную систему координат достаточной точности.
Так, РСДБ-методы позволяют определить параметры вращения Земли (ПВЗ) с точностью на три порядка превосходящей точность лучших оптических наблюдений. Основная особенность РСДБ-метода состоит в том, что он позволяет получить данные о ПВЗ относительно системы координат, которая связана с положением удаленных внегалактических источников (квазаров). Вариации параметров вращения Земли ведут к изменению видимых положений звезд, которые, в свою очередь, используются для ориентации и контроля геодезических сетей на Земле, что особенно важно для народно-хозяйственных и оборонных задач. Информация о ПВЗ необходима также для создания высококачественного эфемеридного обеспечения навигационных систем.
В области небесной механики РСДБ-наблюдения являются именно тем методом, который позволяет решить две фундаментальные задачи: независимое определение постоянной прецессии из наблюдений квазаров и установление связи между инерциальной системой координат, заданной
Рис.4.3.Распределение поля по апертуре рефлектора и расчетная диаграмма направленности рефлектора
на длине волны 10 см