Разработка методов и устройств для высокоточных измерений в радиоастрономии и радиоинтерферометрии

• Автор: Дугин, Николай Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 226 с. : ил.

I. Методы и устройства для повышения точности радиоастрономических измерений
1.1. Метод абсолютной калибровки радиотелескопа
с использованием двухтемпературного чернотельного эталона
1.1.1. Способы достижения предельной точности
калибровки радиотелескопов по методу «черного» диска
1.1.2. Принцип работы и конструкция
двухтемпературного эталона шумового радиоизлучения
1.1.3. Методика определения разности температур калибровочных
дисков эталона
1.1.4. Абсолютные измерения плотностей потоков радиоизлучения ОСН Кассиопея А и Телец А и радиогалактики Лебедь А на частотах 2829 и 8834 МГц:
а) анализ способов достижения предельных точностей
б) результаты измерений 2003-2005 годов, оценка точности
в) анализ результатов
1.2. Метод учета неоднородности фонового излучения при
измерениях интенсивности радиоисточников
1.2.1. Алгоритм корректного учета неоднородности фонового излучения
1.2.2. Методика измерений и обработки данных
II. Методы и устройства для повышения эффективности функционирования антенных систем
2.1. Метод определения точности наведения антенны на источник излучения
2.1.1. Обоснование принятых предположений для разработки метода
2.1.2. Математическое моделирование задачи
2.1.3. Экспериментальная проверка эффективности метода
2.2. Двухчастотный вибраторный облучатель
2.2.1. Принцип создания и конструкция двухчастотного
дипольного облучателя на частоты 490-730 МГц
2.2.2. Экспериментальная проверка эффективности,
измерение параметров

2.3. Метод определения точности изготовления поверхности зеркал крупных антенн
2.3.1. Обоснование принятых предположений для разработки метода
2.3.2. Измерение интегрального среднеквадратичного отклонения поверхности вантового радиотелескопа РТВС
от расчетных величин
2.4. Устройство для измерения ДН зеркальных антенн корреляционным методом
2.4.1.Применение корреляционного метода измерения ДН антенн без опорной (второй) антенны
2.4.2. Структурная схема аппаратуры для измерения боковых лепестков
ДН крупных антенн со вторым опорным облучателем
III. Методы и устройства для повышения эффективности
функционирования радиоинтерферометрических систем
3.1 .Способ определения поправки к часовому углу радиоисточника
с помощью двухэлементного радиоинтерферометра
3.1.1. Способ быстрого определения параметров базы (калибровка) радиоинтерферометров с двухканальными приемниками
3.1.2. Способ калибровки радиоинтерферометров
с одноканальными приемниками
3.2. Применение двухэлементного радиоинтерферометра для траекторных измерений
3.2.1. Обоснование постановки задачи
3.2.2. Математическое моделирование задачи, расчет точностей,
методика измерений
3.2.3. Методы измерений координат источников
3.2.4. Предложения по повышению эффективности работы
наземной сети ККС НИСЗ КНС
3.3.Способ измерения местоположения объекта и его ориентации бортовым радиоинтерферометрическим комплексом
3.3.1. Алгоритм одновременного определения географических координат и ориентации объекта при работе по НИСЗ КНС
3.3.2. Математическое моделирование задачи, анализ погрешностей измерений

3.3.3. Структура приемного радиоинтерферометрического комплекса,
предложения по разработке совмещенной АП
3.4. Схема формирования синфазных сигналов радиоинтерферометра
со сверхвысокой промежуточной частотой
3.5. Применение радиоинтерферометров для мониторинга состояния ионосферы
3.5.1. Измерения вариаций фазы сигнала радиоинтерферометра
на частоте 540 МГц
3.5.2. Измерения вариаций фазы сигнала радиоинтерферометра
на частоте 152 МГц, обнаружение быстропеременных вариаций
3.6. Применение техники радиоинтерферометрии для суммирования площадей разнесенных антенн
3.6.1. Теоретическое обоснование получения антенны большой эффективной площади
3.6.2. Разработка блок-схемы сумматора; экспериментальная
проверка предложенных решений
3.7. Применение радиоинтерферомегров для определения расстояний и местоположения на поверхности земли
3.7.1. Алгоритм определения местоположения мобильных интерферометрических систем
3.7.2. Измерение расстояний между реперными точками на
поверхности земли как контроль состояния сейсмоактивных зон
Приложение 1 к диссертации
Измерение фрагментов траектории полета ИСЗ на частоте 152 МГц
интерферометром РАО «Старая Пустынь»
Приложение 2 к диссертации
П2.1 .Анализ факторов, влияющих на точность измерения разности
фаз сигналов антенн радиоинтерферометра
П2.2. Системы фазовой калибровки многоэлементных
радиоинтерферометров
Приложение 3 к диссертации
Каталог внеземных радиоисточников для
антенных и интерферометрических измерений
Заключение
Список цитированной литературы

диаграмма направленности (распределение поля в фокусе) изменяется незначительно. На рис. 1.8 приведена зависимость величины смещения максимума распределения поля А/ вдоль оси параболоида от величины сокращения дальней зоны; для 0/Х=500 дается также зависимость смещения максимума, рассчитанная по соотношению А/=/(1+02/]б/)/(Я^ которое обычно используется для расчета выноса облучателя [107]. Видно, что графики зависимости А/Щ), рассчитанные двумя методами различаются, дифракционное решение более точно при больших величинах N. Однако, при малых величинах сокращения дальней зоны, которые характерны для всех измерительных стендов РАО НИРФИ, эта зависимость линейна для любых размеров антенн, не приводит к сильному искажению ДН антенны и, следовательно, измерения можно считать корректными.
Теоретические расчеты распределения электромагнитного поля в районе фокуса параболоида, приведенные в работе [20], не учитывают влияния облучателя и дают оценочную величину спада усиления из-за перефокусировки. Использование нескольких мест расположения эталона относительно антенны дает возможность экспериментального определения спада усиления (1+3^) при перефокусировке антенны в ближнюю зону. Практически подобный эксперимент провести сложно, но в нашем случае условия РАО «Старая Пустынь» позволяют располагать эталон на расстояниях 100 и 400 м от антенны. При работе на нескольких частотах можно получить экспериментальную зависимость (1 + дм) от величины сокращения дальней зоны N и применять ее для прецизионной калибровки антенн при различных условиях расположения двухтемпературного эталона. Эти работы планируются после ввода в действие стенда №2 РАО.
При проведении измерений в РАО «Старая Пустынь» с использованием перефокусировки антенн всегда измеряется диаграмма направленности в ближней зоне и проверяется форма так называемого «фокального пятна» (распределения поля вдоль фокальной оси зеркала): появление модуляции пятна указывает либо на плохое
согласование облучателя, либо на недопустимо большое сокращение дальней зоны. В описываемых в работе экспериментах проведенный контроль фокального пятна показал полное отсутствие модуляции на обеих рабочих частотах, что указывает на корректность калибровки.
Величина спада усиления из-за фокусировки на диск была определена по данным вышеприведенных работ. Оценка поправки на сокращение дальней зоны при расчете плотностей потоков дает ее величину около 1,5% с относительной погрешностью 0,5% в