Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 61
Текст из файла (страница 61)
В действительности вследствие разнообразия требований в процессе эксперимента часто необходимо оборудование аа несколько рабочих чистот, одна из которых определяетсн верхним пределом, обусловленным антенной. Табл. 3 составлена с целью сравнения систем, которые были использованы в радиолокационной астрономии. Было принято, что отражательная способность и дисперсия задержки цели не зависят от частоты.
Хотя в действительности такая зависимость при наблюдении ряда планет была отмечена, это допущение дает возможность произвести сравнение достаточно просто, что в противном случае было бы весьма затруднительно. Отношение сигнал/шум в случае планеты определяется с учетом пропорционального изменения зоны доплеровских частот с частотой выражением — ) з 3!2 Ф-1 Р (, г 71<э (-), я т <у) ог ч а ат <12) У.З.
Техническое оснащение и элементы систем Антенны. Большая часть антенн, используемых для исследований в радиолокационной астрономии, по существу аналогичны нспользуемым в радиоастрономии. Практически все установки, приведенные в табл. 3, кспользуются н в той, и в дру~ой области науки.
Основное различие заключается в иеоб. ходимости относительно высокого уровня мощности высокой частоты в режиме передачи Как было отмечено в $ 7.2, большой интерес, проявляемый к антеннам с большой апертурой, н слабая заинтересованность в угловой разрешающей способности привели к почти исключительному использованию н радиолокационной астрономии антенн с непрерывной апертурой. Антенны, приведенные в табл.
3, делятся на два основных типа — зеркальные антенны. применяемые в основном на частотах выше 100 МГц, и фазированные решетки, яспользоваиие которых ограничено сравнительно длинными волнами В случае очень больших апертур, особенно иа более длинных волнах, фазированные решетки дешевле зеркальных антенн. Однаио отражательные антенны являются более гибкими устройствами, дающимя возмож- 234 кде А — эффективная апертура антенны на передачу и прием; ч — рабочая частота; <Уз — шумовая температура системы, Р, — средняя мощность передатчика, й — потери в системе на распространение в обоих направлениях; Х вЂ” полный интервал времени приема. В последнем столбце табл.
3 приведены значения потерь на распространение (в децибелах) в случае Венеры, соответствующие эхо-сигналу, в пять рвз превышающему (по напряжению) стандартное отклонение сопутствующего шума на выходе оптимизированного квадратичного детектора при приведенных в таблице параметрах системы. При этом Венера будет наблюдаться каждой радиолокационной системой во всех случаях, когда потери на распространение будут меньше этих значений (рис. 7). Возможность обнаружения других целей, приведенных в табл. 1, каждой нз этих систем определяется путем вычитания из порогового значении потерь на распространение, приведенного в табл. 3, соответствующего значе.
мия потерь на дисперсию из табл. 1 н сопоставления полученного значении с данными рис. 7. 7.3. Техническое оснащение и элементы систем Рис. к Обжив вид базировакиоя аитеииов дипольиаз решетки иа частоту 49,92 мги в Джикамарке, Перу. Сторона решетки ЗЮ и. Рабочие параметры прмведеиы в табл. 3, ность работать в широком диапазоне частот с разными поляризациями. На рис. 8 и 9 показаны общие виды обеих типов антенн. Наиболее часто используемые зеркала имеют параболоидную по. верхность с тем, чтобы можно было применить простой облучатель в главном фокусе.
На более коротких волнах целесообразно использовать антенны Кассегрена с добавлением гиперболоидного контррефлектора, расположенного между фокальной точкой н вершиной (рис. 9). Контр- рефлектор создаст новый фокус вблизи от вершины зеркала, благодаря чему уменьшаготся потери в питающей липин, так как тяжелая аппаратура передатчика нлв приемника мажет размещаться на опоре зеркала. Ценным дополнительным свойством такой конструкции является то, что внергия облучателя, не перехватываемая контррефлектором, направлена н основном на холодное небо, благодаря чему уменьшаегся составляющая температура системы, обусловленная относительно теплой окружающей наземной средой.
Температура неба на частотах, превышающих примерно 200 МГц, меньше 300 К. Однако на частотах значительно ниже 1500 МГц требуемые размеры контр- Рис. 9. Обшия вид подвижиого параболического зеркала диаметром 26 м, снабженного кеитрреблезтооом кессегреиа, иа частоту !296 Мгп в Вест бюрде, Массачусетс. Рабочие параметры приведевы в табл. З.
235 Гл 7. Радиолокационная астрономия С 4пт)— пьтз ),а (13) где П вЂ” к. и. д. антенны. Для круглой апертуры диаметра г( уравнение (!3) принимает вид (14) причем для простого облучателя типа рупора илн диполя т) составляет обычно около 0,55 К п д равномерно возбужденной фазированной решетки может быть выше, если потери в системе разводки и фазовращателях достаточно малы (Подробные сведения о параболоидных отражателях приведены в т. 2 гл. 3, а характеристини антенных решеток рассматриваются в т 2 гл 4) Одним из неудобств, связанных с тем, что параболическое зеркало фокусирует луч при его облучении из одной определенной точки, является недопустимость бокового смещения облучателя Вследствие этого невозможно, пе. ремещая облучатель, отклонять луч относительно оси симметрии нв угол, превышающий небольшое число значений ширины диаграммы, без значительного уменьшения коэффициента усиления Поэтому, как правило, необходимо управлять положением самого зеркала В то же время в сферическом зеркале н силу его симметрии можно допустить перемещение облучателя по поверхности, концентрической с зеркалом, благодаря чему можно получить довольно большое отклонение луча Однако кроме совершенно очевидных из геометри.
ческих соотношениИ ограниченных возможностей таких перемещений (антенна обсерватории в Аресиво допускает смешение относительно оси на 20', увеличение же смешения больше 40' совершенно недопустимо) следует учитывать также трудности фокусировки из-за сферичесиой аберрации При ограничении облучаемой части сферической поверхности, т е при достаточно большом отношении фокусного расстояния и эффективному диаметру, сферическая аберрания лежит в допустимых пределах и может быть применен точечный облучатель Диаметр используемой для облучения части сферической поверхности в таком варианте, являгощнмся аппроксимацией параболоида, определяется [35) соотношением г(=2,63Ьзш вагш (15) где Ь вЂ” радиус кривизны сферического зеркала.
Соответствующий коэффи- циент усиления равен ~ пй ~згз (16) если облучение спадает по параболе В этом случае на длинных волнах можно получить достаточно большие эффективные апертуры Так, например, в непадвижнолг сферическом зеркале ионосферпой обсерватории в Аресиво (рис. 10) диаметром 300 м, с радиусом кривизны 265 м на частоте 40 МГц может быть 236 рефлектора (линейные размеры которого должны быть соизмеримы с длиной волны) становятся настолько большими по сравнению с типовым диаметром параболоида, рваным 30 м, что контррефлектор начинает затенять значительн)ю площадь зеркала, При больших размерах зеркал это ограничение наступает на более низких частотах.
Коэффициент усиления антенны можно выразить через физические раз. меры площади антенны Аэьтч путем преобразованием уравнения (9) 7Л Техническое оснащении и элемента систем эффентивно облучена почти вся апертура простым дипольным облучателем. Однако на частоте 430 МГц диаметр облучаемой площади в случае точечного облучателя уменьшается до 170 м.
Таким образом, поскольку стоимость неподвижного зернала много меньше подвижного, необходимо во избежание уменьшения эффективности использования его поверхности в случае точечного облучателя при увеличении частоты принять все возможные меры по «орректировке сферической аберрации на более коротких волнах. Рис. 40. неподвижное сферическое зеркало диаметром 300 м с подвешенным перемещаю- щимсн облучателем в Арсенио, Пузрто-рико. Облучатель корректирует сферическую аберрацию (на частоте 430 МГц), В результате перемещения облучателя луч может отклоняться в пределах направленного вверх конуса. половина телесного угла которого равна 20'. Эксплуатируетсп па частотах 40, !2 и 430 МГц.
Рабочие параметры приведены в табл. 3. Было предложено несколько методов коррекции. Аберрации может быть нсклзочена, если применить контррефлентор соответствующей формы. Однако из.за больших размеров и трудностей механического ирепления ему пока не уделяется внимание, несмотря на то, что большим его достоинством является широкая полоса пропускания.
В аппаратуре обсерватории в Ареснво на дециметровых волнах используется линейный облучатель, направленный вниз из точки, соответствующей фокусу аппроксимации параболоида. Геометрические лучи, возникающие в резул~тате отражения от областей сферической поверхности, находящихся за пределами границы, опрецеляемой уравнением (15), проходят ниже этого фокуса и поэтому перехватываются линейным облучателем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
