На рис. 12 приведено двумерное ФП АС «Юг+Плоский», полученное по ГСЗ Turksat 2A/3A с помощью движения облучателя тип 2 по радиальному рельсовому пути и каретки облучателя, в сравнении с моделью. Центральная часть ФП, как и ДН, имеет ножевую форму, а в целом ФП -- гантелевидную из-за возникающей при смещении облучателя расфокусировки антенной системы.
Рис. 12. Двумерное фокальное пятно на волне 2.7 см в эксперименте (вверху) и в модели (внизу)
Рис. 13. Измеренная двумерная ДН и ее изофоты (слева) на волне 2.7 см, по оси ординат -- высота источника в градусах и минутах, расчетная двумерная ДН на волне 2.7 см при СКО поверхности 1 мм и ее изофоты (справа), по осям угловые секунды
На риc. 13 слева представлена ДН на волне 2.7 см, измеренная на СК с помощью наклона плоского отражателя АС «Юг+Плоский» в пределах и движения каретки облучателя тип 3 в пределах 30 см при использовании многочастотного солнечного комплекса [11]. На рис. 14 справа приведена расчетная двумерная ДН АС. Различия в уровне боковых лепестков измеренной и расчетной ДН могут быть также связаны с особенностями облучения горизонтального раскрыва (переоблучение) и недостаточно высоким динамическим диапазоном СК облучателя тип 3 для приема сигнала ГСЗ.
На рис. 14 приводится сравнение измеренных вертикальных ДН и ФП. Их форма совпадает до уровня дБ, как и следует из теории, а далее сказывается расфокусировка антенной системы при продольном смещении облучателя из фокуса АС. Измерение двумерных ФП и их сравнение с моделью позволяет оптимизировать фокусировку АС. HPBW измеренных и модельных сечений ДН совпали с точностью не хуже 5%.
Заключение
В работе описаны методы и результаты контроля характеристик радиотелескопа РАТАН-600 по ГСЗ на АС «Юг+Плоский», включая измерение диаграмм направленности, эффективности работы частей антенны и КПД (вклада) ее элементов. Полученные нами результаты показывают высокую информативность и эффективность предложенных методов контроля. В то же время следует сделать вывод, что необходимы дальнейшее совершенствование методики расчета ДН и ее аппроксимации, а также применение более точных методов расчета ДН для оценки параметров антенной эффективности радиотелескопа по измеренным характеристикам с погрешностью не хуже 10%.
Литература
1. Стоцкий A. A., Стоцкая И. М., Пинчук Г. А. Юстировка радиотелескопа РАТАН-600 по искусственному спутнику Земли. / XIV Всесоюзная радиоастрономическая конференция. Тезисы докладов. Радиоастрономическая аппаратура, антенны и методы. Ереван, 1982. С. 254-255.
2. В. Хайкин. Контроль характеристик антенной системы «Юг+Плоский» радиотелескопа РАТАН-600 по ГСЗ в новом режиме наблюдений. / Радиоастрономическая конференция. Санкт-Петербург, 1997.
3. В. Б. Хайкин, Н. Н. Бурсов, А. А. Стороженко. Юстировка и контроль характеристик радиотелескопа РАТАН-600 по ГСЗ / Тр. ВРК-2014, сентябрь 2014.
4. В. Б. Хайкин, О. В. Верходанов. Результаты моделирования двумерных диаграмм направленности и параметров радиотелескопа РАТАН-600 в сравнении с экспериментом. // Известия САО, №36, 1993. С. 166-176.
5. E. K. Majorova, S. S. Trushkin. Experimental studies of the beam pattern of RATAN-600. // Bull. Spec. Astrophys. Obs., 2002. No. 54. PP. 89-122.
6. Г. С. Голубчин, Г. В. Жеканис, В. И. Фурса. Система управления главным отражателем радиотелескопа РАТАН-600 третьего поколения / Тезисы докладов XXVI Радиоастрономической конференции, с. 402. СПб., 1995.
7. V. B. Khaikin, N. N. Bursov, D. G. Vikoruk, M. Y. Druzinin, S. V. Yakovlev, A. V. Kornev. New Antenna Measurement Technologies Used to RATAN-600 Radio Telescope. / Proc. of EuCAP-2013, Goteborg, Sweden. April, 2013.
8. У. Христиансен, И. Хегбом. Радиотелескопы. М.: «Мир», 1998.
9. Е. К. Майорова. Исследованиe поглощения атмосферы и кпд антенны на миллиметровых волнах на радиотелескопа РАТАН-600. // Сообщения САО, 1989. № 63. С. 32-37.
10. J. Baars. The measurement of large antennas with cosmic radio sources. / IEEE Trans. Antennas Propag. Vol. AP-21. PP. 461-474.
11. В. Б. Хайкин, C. Х. Тохчукова, М. К. Лебедев, Н. Н. Бурсов, А. А. Стороженко, А. В. Шендрик, В. М. Богод. Результаты моделирования и измерений характеристик антенной системы «Юг+Плоский» радиотелескопа РАТАН-600 в режиме многоазимутальных наблюдений. / Тр. ВРК-2014. Пущино, сентябрь 2014.
12. С. Х. Тохчукова, А. Н. Коржавин, В. М. Богод, Е. А. Курочкин, А. В. Шендрик. Расчет горизонтального размера диаграммы направленности радиотелескопа РАТАН-600 в режиме «Южный сектор с Плоским отражателем» с учетом параметров первичных облучателей. // Астрофизический бюллетень, 2014. Т. 69. № 3. С. 377-388.
13. Microwave scanning antennas. / Ed. R. C. Hansen. New York and London: Academic Press, 1964.
14. C. Letrou, C. Parrot, V. Khaikin, M. Lebedev, A. Boag. Near and Far Field Simulation of RATAN-600 Radio Telescope Antenna Using the MLPO Algorithm. In Proceed. of COMCAS'2011, Tel-Aviv, Israel, Nov.2011.