Способ определения кососимметричных параметров аппроксимирующего параболоида зеркальной антенны
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОСОСИММЕТРИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ АППРОКСИМИРУЮЩЕГО ПАРАБОЛОИДА ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ путем измерения ее диаграммы направленности по излучению космического источника ргдзиоизлучения при повороте исследуемой зеркальной антенны по углу места относительно космического источника радиоизлучения, по которой рассчитывают параметры аппроксимирующего параболоида, о тличающийс я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости при повышении точности, при измерении диаграммы направленности исследуемой зеркальной антенны в раскрыве ее зеркала формируют одновременно три осесимметричных амплитудных распределения Е(х) i , где г 1,2,3, первое из которых близко к равномерному , второе - колоколообразное, а третье является возрастающим от центра зеркала к его краям, измеряют три главных лепестка диаграммы направленности исследуемой зеркальной антенны в ее угломестной плоскости , соответствующие трем амплитудным распределениям E(x)i , определяют смещения 6 максимумов главных лепестков от оптической оси исследуемой зеркальной антенны в произвольной системе координат, постоянно поддерживая положение элементов исследуемой зеркальной антенны на ее оптической оси при повороте по углу места, а искомые параметры d и ф аппроксимирующего i параболоида определяют из системы (Л уравнений 0г г-ЧЧ / ЧЧ)
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН ((9! SU(!(!
3(513 G 01 R 29 10, - 1 3.1;.с I(5 (! е
4(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
3 (;,,(1р .) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3453321/18-09 (22) 26. 04. 82 (46) 07.10.84. Бюл. 9 37 (72) В.Б.Тарасов и И.М.Привина (53) 621 ° 317.621.396.67 (088.8) (56) 1.Козлов А.Н. и др. Исследование систематических фазовых ошибок в раскрыве зеркальной антенны при малых смещениях функциональныХ элементов системы. Труды ГОНТИ-5,вып.l, 1977.
2.Scott P.F. Ryle N. A rapid
method for measuring the figure of а radio telescope reflector.— Mon.Not, R. astr,Soc", 1977, 178, р. 539-545 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОСОСИММЕТРИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ АППРОКСИМИРУЮЩЕГО ПАРАБОЛОИДА ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ путем измерения ее диаграммы направ ленности по излучению космического источника радиоизлучения при повороте исследуемой зеркальной антенны по углу места относительно космического источника радиоизлучения, по которой рассчитывают параметры аппроксимирующего параболоида, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости при повышении точности, при измерении диаграммы направленности исследуемой зеркальной антенны в раскрыве ее зеркала формируют одновременно три осесимметричных амплитудных распределения Е(х), где 1= 1,2,3, первое из которых близко к равномерному, второе — колоколообразное, а третье является возрастающим от центра зеркала к его краям, измеряют три главных лепестка диаграммы направленности исследуемой зеркальной антенны в ее угломестной плоскости, соответствующие трем амплитудным распределениям Е(х)(, определяют смещения 8; максимумов главных лепестков от оптической оси исследуемой зеркальной антенны в произвольной системе координат, постоянно поддерживая положение элементов исследуемой зеркальной антенны на ее оптической оси при повороте по углу места, а искомые параметры ()) и ф аппроксимирующего Я параболоида определяют из системы уравнений е - =в)кв -к )*ф(ке-кв ); О е в =в(к,-к, )+Ф)к -к,,);
°
° ° где o) — поперечное смещение вершины аппроксимирующего параболоида относительно оптической оси исследуе- мой зеркальной антенны;
Ф наклон оси симметрии аппрок- 1 симирующего параболоида относительно оптической оси исследуемой зеркальной ан- ф ) тенны;
I y - известные постоянные коэффициенты для данной иссле-. дуемой зеркальной антенны . и данного амплитудного .распределения Е (х); . 4р
1117539
Изобретение относится к технике измерений и может использоваться для измерения деформаций основного зеркала антенны.
Известен способ определения кососимметричных параметров аппроксими- 5 рующего параболоида зеркальной антенны путем измерения КПД зеркальной антенны, определения деформаций точек зеркала при различных углах места, а по ним рассчитывают параметры аппроксимирующего параболоида (1).
Однако данный способ является трудоемким.
Наиболее близким к изобретению является способ определения кососимметричных параметров аппроксимирующего параболоида зеркальной антенны путем измерения ее диаграммы направленности по излучению космического источника радиоизлучения при повороте исследуемой зеркальной антенны по углу места относительно космического источника радиоизлучения, . по которой рассчитывают параметры аппроксимирующего параболоида 2 . т 1
Однако известный способ имеет большую трудоемкость и не обеспечивает высокую точность.
Цель изобретения — уменьшение трудоемкости при повышении точности.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения кососимметричных параметров аппроксимирующего параболоида зеркальной антенны путем измерения ее диаграммы направленности по излучению космического источника радиоизлучения при повороте исследуемой зеркальной антенны по углу места относительно космического источника радиоизлучения, по которой рассчиты- 40 вают параметры аппроксимирующего параболоида, при измерении диаграммы направленности исследуемой зер,кальной антенны в раскрыве ее зеркала формируют одновременно три осесимметричных амплитудных распределения Е(х)(, где Е.,=1,2,3, первое из которых близко к равномерному, второе - колоколообразное, а третье является возрастающим от центра щ зеркала к его краям, измеряют три главных лепестка диаграммы направленности исследуемой зеркальной антенны в ее угломестной плоскости, соответствующие трем амплитудным распределениям Е (x);, определяют смещение 8; максимумов главных лепестков от оптической оси исследуемой зеркальной антенны в произвольной системе координат, постоянно поддерживая положение элементов исследуемой зеркальной антенны на ее оптической оси.при.повороте по углу места, а.искомые параметры ot..и Ф аппроксимирующего параболоида опреде-.. ляют из системы уравнений
8 -а=а к, -с ) к -к ;
01= dc Kd KË ) q (KC, KÔ I где d — поперечное смещение вершины аппроксимирующего параболоида î-носительно оптической оси исследуемой зеркальной антенны;
К, К вЂ” известные постоянные коэффициенты для данной исследуемой зеркальной антенны и данного амплитудного распределения E(x);
Ф вЂ” наклон оси симметрии аппроксимирующего параболоида относительно оптической оси исследуемой зеркальной антенны.
Сущность изобретения заключается в том, что измеряются не деформации точек поверхности зеркала, а одновременное смещение максимумов диаграмм направленности испытуемой зеркальной антенны при одновременном формировании в раскрыве исследуемой зеркальной антенны трех различных амплитудных распределений, зная которые можно непосредственно рассчитывать нужные параметры.
При этом влияние весовых деформаций вторичных элементов исследуемой зеркальной антенны (облучатель, контррефлектор} относительно оптической оси исследуемой зеркальной антенны компенсируется специальными штатными приводами, которые служат для непрерывной установки вторичных элементов исследуемой зеркальной антенны на ось аппроксимирующего араболоида при изменении ее угла места.
Отклонение 8 луча исследуемой зеркальной антейны от ее оптической оси определяется формулой ,9 =3K +ФКЦБ
1 31 ф1 где К, К вЂ” постоянные расчетные коэффициенты, определяемые геометрией исследуемой зеркальной антенны и распределением поля Е (х ) по ее раскрыву;
8 Ф вЂ” искомые параметры аппроксимирующего параболоида, характеризующие соответственно его смещение поперек оптической оси и разворот его симметрии.
Козффициенты K< K определяются формулами
Е (Х) 51пP Х ЫХ
К о
I
E(x) x dx
111753В
E(x)(piny v(x)-x(1+coal p)j dx г
0 к
Е(х) х dx
II=(IIq-II, )(III, -Вв )-(Вв-Вв )(IIp;I y) Составитель P.Êóçíåöîâà
Редактор Н.Бобкова Техред Т.Дубинчак Корректор A.Tÿñêî
Заказ .7212/28 . . Тираж 710 .Подписное ..
ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по.делам изобретений.и открытий
113035, Москва, .Ж-35, .Раушская наб., д.4/5.Филиал .ППП . . .Патент ., г.ужгород, .ул.Проектная, 4 . где p — - угол между осью симметрии исследуемой заеркальной антенны и лучом, отражен- ным от контррефлектора;
>(x) — уравнение профиля зеркала; х — нормированная радиальная координата.
Видно, что Кс,, k нелинейно зави-. .сят от.Е(х), поэтому формируя.в раскрыве одновременно .амплитудное распределение Е(х)2, производят соответствующие измерения. Получим
9 =3K ++II<ô
2 2
Измеренная величина О содержит методические ошибки, ошибки наведения исследуемой зеркальной антенны, ошибки от воздействия ветра и. температурного градиента и ошибки измерительной системы (скручивание, люфты осей вращения исследуемой зеркальной антенны), что приводит к большим погрешностям в определении величины с2 и ф . Чтобы зто избежать, формируют третье амплитудное распределение E(x) и производят измерение величины &з, тогда разнОсти 9; — 9), не содержат упомянутых ошибок, учитывая, что процесс измерения 6 происходит одновременно несколько минут, необходимых для записи трех диаграмм ,направленности. Поэтому существенным признаком операции измерения величины 9 является то, что она может производиться в любой системе координат, совсем не характеризующей истинное смещение луча исследуемой зеркальной антенны.
Таким образом, для определения величин d, ф получается система уравнений
: В,-В„:В)вВ -К ) В(вВ -KI, );
9, в1 — а(ка — к ) ф(кф — кф)
Для повыаения точности измерений
t нужно, чтобы определитель системы значительно отличался от нуля, для
„ чего амплитудные распределения должны сильно отличаться от эксплуатационного распределения, близкого к равномерному.
5 Поэтому и формируют одновременно спадающее (колоколообразное) и возрастающее к краю зеркала амплитудные распределения.
ПуСтЬ 1 р = хэ, а раСПрЕдЕЛЕНИЕ поля по раскрыву описывается выражением Е(ч) = 1 — d хг . Тогда при
a=0 (равномерное распределение амплитуд) к = 0,66; при o(з 1 (возрастающее к краю зеркала амплитудное распределение) к = 0,7, oL = 1; к =
Ов72всС= 2; к = Ов725в Ы;= Зю к =
= 0,75, с . =
При d. = -1 (спадающее амплитуд" ное распределение) к = 0,5.
Из приведенных примеров видно, 20 что возрастающее амплитудное распределение следует характеризовать параметром 1 = 2, 3, т.е. увеличением поля к краю зеркала в несколько раз.
Таким образом способ характеризуется одновременным формированием в ракрыве антенны трех амплитудных распределений, характеризуемых специальной формой; одновременным измерением смещений максимумов трех диаграмм направленности в произвольной системе. координат; компенсацией. деформаций вторичных элементов .зеркальной системы, что позволяет не
I учитывать их влияние на.отклонение луча антенны.
Реализация изобретения позволяет с помощью штатной аппаратуры радио- . ,телескопа с высокой точностью произ" вести измерение кососимметричных параметров аппроксимирующего параболоида о
45 Технико-зкономическая зффектив" ность предлагаемого способа заключается в сокращении времени измерения с нескольких часов до нескольких минут, что повыаает и точность изме5О рений, а также в уМеньшении стоимости и сложности измерительного комплекса, так как нет необходимости сооружать вспомогательную зеркальную антенну значительных размеров.
