Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2015, № 3 · ELECTRODYNAMICS

Исследование и минимизация аберраций в двухзеркальной осесимметричной системе Шварцшильда

V.A. Kaloshin1, E.V. Frolova1

1 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
Full text UDC 629.396.67 EDN TQMGDN

Abstract

Results of research of aberrations in Sсhwarzschild symmetric two-mirror systems with use of ray tracing technique are presented. The algorithm of analysis and minimization of aberrations of inclined meridional and sagittal rays in the focus area with considering highest orders aberrations is proposed. The dependences of scattering spot radius on parameters of mirror system to determine parameters with providing the maximum angles of view are received. The examples of mirror system optimization and scanning characteristics calculated using method of physical optics are given. The results of optimization obtained with use of physical optics and ray tracing technique are compared.

  • symmetric two-mirror systems
  • multibeam antennas
  • Sсhwarzschild aplanatic system
  • minimization of aberrations
Аннотация (на русском)

Исследование и минимизация аберраций в двухзеркальной осесимметричной системе Шварцшильда

Представлены результаты исследования аберраций в осесимметричных двухзеркальных системах Шварцшильда с использованием метода трассировки лучей. Предложен алгоритм анализа и минимизации аберраций наклонных меридиональных и сагиттальных лучей в области фокусировки, который учитывает аберрации высших порядков. Получены зависимости радиуса пятна рассеяния от параметров зеркал, позволяющие определять параметры, обеспечивающие максимальные углы зрения. Приведены примеры оптимизации зеркальной системы и характеристики сканирования, рассчитанные методом физической оптики. Сопоставлены результаты оптимизации, полученные с использованием методов трассировки лучей и физической оптики.

For citation

Kaloshin V.A., Frolova E.V. Исследование и минимизация аберраций в двухзеркальной осесимметричной системе Шварцшильда // Journal of Radio Electronics. – 2015. – No. 3.

References

  1. K. Schwarzschild. K. Schwarzschild, 1905. Astronomische Mittheilungen der Koniglichen Sternwarte zu Gottingen 10, 3 (Part II). Reprinted: Selected Papers on Astronomical Optics, D.J. Schroeder (ed.), SPIE Milestone Series 73, 3, 1993.
  2. A. Couder. Compt. Rend. Acad. Sci., Paris, 1926.1276H. Chreґ tien, Rev. d’Opt. 1, 13, 49, 1922.
  3. H.Chritien, Rev. d'Opt.1,13,49,1922.
  4. Максутов Д.Д., Тр. ГОИ 8, №86, 1932.
  5. W.B. Wetherell, M.P. Rimmer, General Analysis of Aplanatic Cassegrain, Gregorian, and Schwarzschild Telescopes, Applied Optics, Vol. 11 Issue 12, 1972, pp. 2817-2832.
  6. Charles L Wyman, D. Korsch, Aplanatic Two-Mirror Telescopes; a Systematic Study. 3: The Schwarzschild-Couder Configuration, Applied Optics, Vol. 14 Issue 4, 1975, pp.992-995.
  7. R.V. Willstrop, The Couder telescope - better than the Schmidt? Mon. Not. Royal Astronomical Society, 1983, June, pp. 99-103.
  8. Теребиж В. Ю., Двухзеркальные апланаты Шварцшильда. Основные соотношения. Письма в астрономический журнал, 2005, том 31,№2, с. 143-153.
  9. Vassiliev, V. V. and Fegan, S. J., “Schwarzschild-Couder two-mirror telescope for ground-based gamma-ray astronomy”, International Cosmic Ray Conference, 3,1445-1448; arXiv:0708.2741, 2008.
  10. J. Rousselle, V. Connaughton, M. Errando, Schwarzschild-Couder telescope for the Cherenkov Telescope Array: Development of the Optical System. 33rd International Cosmic Ray Conference.The Astroparticle Physics Conference, Rio De Janeiro, 2013.
  11. W. White, L. DeSize, Scanning characteristics of two-reflector antenna systems, IRE International Convention Record, V.10, Part: 1, 1962, pp. 44 - 70.
  12. P.M.J. Scheeren, M.H.A.J. Herben, E.J.Maanders, Scan Properties of the Schwarzschild Antenna, 11th European Microwave Conference, 1981, pp.561-566.
  13. M.H.A.J. Herben, J.H.A.W. van de Sande, P.M.J. Scheeren, E.J. Maanders, Geometrical optical characteristics of the Scwarzschild scanning antenna. Comparison with the Cassegrain antenna, Microwaves, Optics and Antennas, IEE Proceedings H, Volume: 129, Issue: 6,1982, pp.315 - 320.
  14. C.Granet, Designing Schwarzschild dual-reflector systems, Antennas and Propagation Magazine, IEEE, Volume: 48, Issue: 3, 2006, pp. 68 - 74.
  15. Калошин В.А., Фролова Е.В. Характеристики осесимметричных двухзеркальных апланатических антенн, Антенны, 2006, №7, С.45-51.
  16. Бахрах Л.Д., Галимов Г.К., Зеркальные сканирующие антенны. Теория и методы расчета. М. Наука, 1981, 303с.
  17. Галимов Г.К. Апланаты, т.3, Апланатические телескопы и антенны: “Антенны-связь НПК”, 2011, 436с.
  18. Калошин В.А., Фролова Е.А, Метод анализа и минимизации аберраций в многолучевых планарных зеркальных системах, Журнал радиоэлектроники [электронный журнал. 2014. №1, Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jan14/16/text.html/.
  19. Банков С.Е., Грачев Г.Г., Фролова Е.В, Проектирование и экспериментальное исследование планарной многолучевой двухзеркальной апланатической системы, Труды II Всеросc. Микроволной конф., ноябрь 2014., М. ИРЭ им. Котельникова РАН.
  20. Венецкий А.С., Калошин В.А., О распределении эйконала в апертуре двухзеркальной телескопической системы // РЭ, 2012,т.57, №9, с.1004-1011.
  21. Венецкий А.С., Калошин В.А., Аберрации эйконала в планарных двухзеркальных антеннах // РЭ, 2014,т.59, № 10, 1102- 1110.
  22. Михельсон Н.Н., Оптические телескопы: Теория и конструкция, М. Наука 1976, 510с.
  23. Дубовик А.С., Апенко М.И., Дурейко Г.В. и др., Прикладная оптика. М. Недра, 1982, 612с.