УДК 520.2.03, 520.27
СПОСОБ РАДИОГОЛОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
ПОВЕРХНОСТИ ГЛАВНОГО ЗЕРКАЛА РАДИОТЕЛЕСКОПА РАТАН-600 С РАДИАЛЬНЫМ
ДВИЖЕНИЕМ ОПОРНОГО ЭЛЕМЕНТА
В. Б. Хайкин 1,2, М. К. Лебедев 1,2, А. М.
Рипак 1,2
1 Специальная астрофизическая обсерватория РАН,
Санкт-Петербургский филиал, 196140, Санкт-Петербург, Пулковское шоссе, 65
2 НПФ Айсберг-НТ, 192007, Санкт-Петербург, Лиговский пр.,
195
Статья поступила в редакцию 16 ноября 2017 г.
Аннотация. Радиоголографические методы контроля широко применяются
в последние десятилетия в антенной технике и радиоастрономии. Рассмотрен новый
способ записи радиоголографического сигнала на радиотелескопе РАТАН-600, не
требующий применения специальной фазостабильной радиоголографической
аппаратуры. В предложенном способе внешний опорный сигнал формируется радиальным
движением опорного элемента (щита) относительно всей антенны, а интерферограмма
(голограмма) записывается обычным радиоастрономическим приемником в процессе
движения каретки облучателя в направлении взаимного разбегания с опорным щитом.
Приводится схема, математическое описание нового способа формирования
радиоголографического сигнала и результаты моделирования восстановленного
распределения амплитуды и фазы поля на апертуре c привязкой к щитам Главного зеркала. Дана оценка требований
к источнику радиоголографического сигнала для обеспечения временной и
пространственной когерентности. Найдены оптимальные соотношения скорости
движения каретки облучателя и опорного щита, достигаемое пространственного
разрешение a и
максимальный размер измеряемой апертуры D. По нашим оценкам,
a не хуже размера одного щита, D превышает 100 м
с перспективой достижения D = 150-200 м. Представлены
первые результаты применения нового радиоголографического метода на антенной
системе «Юг+Плоский» радиотелескопа РАТАН-600 по сигналу геостационарного
спутника Земли на волне 2.5 см и в режиме автоколлимации на волнах 1.8 см и 1 см.
Повторяемость выполненных радиоголографических измерений в хороших погодных условиях
можно охарактеризовать коэффициентом корреляции 0.9 по амплитуде и 0.7 по фазе
(радиусу). По нашим оценкам, точность метода пока не выше 0.2 мм
(СКО) и ограничивается турбулентностью атмосферы приземного слоя в дневное
время. В ночное время в условиях низкий фазовых пространственных вариаций
атмосферы приземного слоя ожидаемая точность не хуже 0.1 мм (СКО).
Ключевые слова:
многоэлементный радиотелескоп, активная поверхность, радиоголографический
контроль и юстировка.
Abstract. In recent decades, radioholographic methods of antenna measurements
are widely used in the antenna technology and radio astronomy. We consider a
new method of the radioholographic signal recording for RATAN-600 radio
telescope, which does not require any special phase-stabilized instrumentation.
In the method proposed, the reference signal is formed with a radial movement of
the reference element (shield) relative to the whole antenna, while the
interferogram (hologram) is recorded using a conventional radio astronomy
receiver as the feed carriage moves in the direction opposed to that of the
reference shield. We give the scheme and the mathematical description of the
new method of the radioholographic signal recording, as well as the results of
the modeling of the reconstruction of the electrical field amplitude and phase
distribution in the telescope aperture related to the positions of the main
mirror shields. We estimate the characteristics of the source of the
radioholographic signal required in order to provide the necessary degree of
the time and space coherence. We found the optimal relation between the speeds
of movement of the feed carriage and the reference shield, the spatial
resolution a which can be achieved, and the maximum dimension D
of the aperture being measured. According to our estimates, a is not
larger than the size of a single shield, while D is more than 100 m and D = 150-200 m seems to be feasible. We present the first results of the application of the new method to
the measurement of the antenna system “South sector + Flat reflector” of
RATAN-600 radio telescope using the signal from a geostationary Earth satellite
at the wavelength of 2.5 cm and in the autocollimation mode at the
wavelengths of 1.8 cm and 1.0 cm. The repeatability of the performed
radioholographic measurements is characterized by the correlation coefficient
of 0.9 in amplitude and 0.7 in phase (radial position). Yet we estimate the
accuracy of the method to be not better than 0.2 mm RMS, it is limited by
the turbulence of the near-surface atmosphere layer during the daytime. At
night, when the spatial phase variance of the near-surface layer is low, the
expected method accuracy should be no worse than 0.1 mm RMS.
Key words: multielement radiotelescope, active surface, radioholographic
measurements and adjustment.
Ссылка на статью:
В. Б. Хайкин, М. К. Лебедев, А. М. Рипак. Способ радиоголографического
контроля поверхности главного зеркала радиотелескопа РАТАН-600 с радиальным движением
опорного элемента. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №11.
Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/nov17/13/text.pdf