АНТЕННЫЕ УСТРОЙСТВА – ЧАСТЬ 2

November 2, 2011 by admin Комментировать »

В последние годы все больше внимания уделяется повышению эффективности слабонаправленных антенн. Такие антенны широко применяют в бортовых системах радиосвязи и передачи телеметрической информации. Следует заметить, что бортовые слабонаправленные антенны построить не менее сложно, чем острона- правленные, так как необходимо обеспечить требуемые характеристики с учетом (влияния корпуса летательного аппарата, защитного устройства (обтекателя) и других антенн. В качестве слабо- направленных антенн в спутниковых радиосистемах в настоящее время наиболее широко используют спиральные и щелевые излучатели, а также электрические вибраторы. Стремление повысить эффективность последних привело к разработке активных антенн, представляющих собой слабонаправленный излучатель со встроенными активными элементами на диодах или транзисторах. С помощью активных элементов увеличивается чувствительность приемных антенн, трансформируется к необходимому значению и стабилизируется входное сопротивление, повышается коэффициент полезного действия .передающих антенн.

Непрерывно совершенствуются и самые массовые антенны, предназначенные для индивидуального приема радио- и телевизионных программ.

В прошедшее десятилетие как у нас в стране, так и за рубежом введен в эксплуатацию ряд крупных антенн, предназначенных для радиоастрономических исследований, связи с космическими объектами и радиолокации планет. В нашей стране еоздануни- кальный радиотелескоп-интерферометр УРАН-1, состоящий из радиотелескопа УТР-2 и вспомогательной широкополосной антенной решетки из 96 турникетных горизонтальных вибраторов, расположенной на расстоянии 42,6 км от радиотелескопа УТР-2. Антенна УТР-2 с электрическим управлением диаграммой направленности в обеих плоскостях способна работать в диапазоне декаметровых волн с перекрытием по частоте не менее двух и одновременно несколькими лучами, обладает высокой направленностью в двух плоскостях при оптимальном согласовании чувствительности и разрешающей способности. Для нее также характерны высокая помехозащищенность, надежность, простота и экономическая рентабельность сооружений. В процессе создания и совершенствования радиотелескопа были разработаны принципы оптимального построения систем фазирования, диаграммообразующие схемы, устройства для согласования антенной решетки с системой фазирования, методы быстрого автоматического контроля всех элементов антенны.

Антенна УТР-2 представляет собой Т-образную решетку с размерами 1800 (в направлении север — юг) и 900 м (в направлении запад — восток). В радиотелескопе использовано 2040 горизонтальных широкополосных шунтовых вибраторов. Система управления лучом, состоящая из 439 фазовращателей с переключаемыми кабельными линиями задержки, построена по временному принципу и обеспечивает работу антенны в широкой полосе частот. Для (Компенсации потерь в коммутационных кабелях и аппаратуре фазирования применена система встроенных антенных усилителей.

Вспомогательная антенна интерферометра построена на той же элементной базе, что и антенна УТР-2. Турникетные излучатели и две «идентичные оистемы фазирования (для сигналов каждой из ортогональных линейных поляризаций) обеспечивают возможность поляризационной селекции. Интерферометр работает в диапазоне частот от 10 до 25 МГц и имеет разрешение около Г.

ш

Рис. 3. Антенны Сибирского солнечного радиотелескопа-интерферометра

Антенн ая система Сибирского солнечного р адиотелсскопа (рис. 3) представляет собой 256-элементный симметричный крестообразный интерферометр, длина плеч которого 622 м. В качестве отдельных антенных элементов применены параболические зеркала диаметром 2,5 м, расположенные на расстояниях 4,9 м по осевым линиям восток — запад и север — юг. Направления осевых линий выдержаны с точностью ±2,5", а положение зеркальных антенн — с точностью ±3 мм по каждой из трех координат. Радиотелескоп работает на волне 5,2 см и обладает разрешающей способностью около 20". Этот крупнейший в нашей стране радиоинтерферометр ■сантиметрового диапазона волн отличается высокой степенью автоматизации управления и обработки ‘информации.

Радиотелескоп РАТАН-600 (рис. 4) в настоящее время является крупнейшим в мире телеокопом с антенной переменного профиля. Главное зеркало антенны, работающей на волнах от 30 до 0,8 см, состоит из 895 практически плоских отражающих панелей размерами 2X7,4 м, установленных на круглом бетон-ном фундаменте диаметром 576 м. Проектный допуск на точность выполнения профиля отражающей поверхности ±0,2 мм. Для придания зеркалу нужного профиля панели поворачиваются вокруг вертикальной и горизонтальной осей и перемещаются в радиальном направлении с помощью специальных прецизионных механизмов. Кольцевая форма зеркала позволяет осуществлять азимутальное сканирование в пределах 360°.

В Советском Союзе построен и успешно эксплуатируется радиотелескоп с полноповоротной антенной, которая работает в диапазоне до миллиметровых .волн и в которой применен целый ряд оригинальных радиотехнических, конструкторских и технологических решений. По конструкции и внешнему виду антенна РТ-70 (рис. 5), имеющая зеркало диаметром 70 м, похожа на ранее созданную антенну ТНА-1500 с зеркалом диаметром 64 м. Антенна построена по двухзеркальной схеме Грегори с квазипараболиче- ским главным зеркалом, что позволило свести к минимуму (до 2%) потери энергии на «переливание» за края зеркал и добиться высокого коэффициента использования поверхности раскрыва, который на дециметровых волнах оказался близким к 0,8. При разработке антенны был найден закон распределения деформаций по поверхности квазипараболического главного зеркала, обеспечивающий такие фазовые искажения, которые можно скомпенсировать смещением и наклоном контррефлектора. Поверхность главного зеркала образована 1188 щитами из алюминиевого сплава, каждый из которых закреплен по четырем углам винтовыми опорно-регулировочным и шпильками. Среднеквадратическая погрешность выставления щитов в расчетное положение составляет 0,7 мм. На оси главного зеркала на четырехстержневой опоре за-

Рис. 4 РАТАН-600

креплен (контррефлектор диаметром 7 м -с приводами его перемещения. В центре главного зеркала установлена сменная кабина с приемно-передающей аппаратурой и облучателями. Масса зеркальной системы, вращающейся вокруг горизонтальной оси, сравнительно невелика и составляет 1400 т. Мощность системы привода достаточна для того, чтобы обеспечить нормальную работу антенны при скорости ветра до 20 м/с. Когда антенна «следит» за объектом, электросиловые приводы поворачивают ее по осям, сводя к минимуму разность между цифровым кодом управления, который выдает ЭВМ, и сигналами датчиков истинного положения зеркала. Одновременно для компенсации деформаций главного зеркала ЭВМ в зависимости от угла наклона антенны выдает команды управления системе перемещения контррефлектора. Погрешность ориентации электрической оси антенны не превышает 7 … 10′. Эффективная площадь раскрыва антенны равна 3040 м2 на волне 30 см и 2500 м2 на волне 3 см. Шумовая температура 10 … 12 К.

Антенна РТ-70 используется для дальней космической связи и радиоастрономических наблюдений. С ее помощью получены радиолокационные изображения поверхности Меркурия, Марса, Венеры и уточнены межпланетные расстояния. В 1979 г. антенна работала в составе первого в мире космического интерферометра вместе с космическим радиотелескопом КРТ-10, имевшим ‘автоматически разворачивающуюся зеркальную (антенну диаметром 10 м и установленным на орбитальной станции «Салют-6». Следующим шагом в этом направлении будет создание космической антенны больших размеров.

В течение ряда лет в нашей стране и за рубежом активно «ведутся работы по созданию крупных полнойоваротных антенн для радиотелескопов миллиметрового диапазона волн с высокой разрешающей способностью. Один из таких радиотелескопов РТ-7,6 имеет полноповоротную однозеркальную параболическую антенну диаметром 7,75 м (рис. 6) и предназначен для радиоастрономических исследований в диапазоне волн от 4 до 2 мм. При создании антенны этого телескопа получили дальнейшее развитие методы построения прецизионных антенн с применением многоопор- ных конструкций. Ошибка изготовления зеркал радиотелескопа не превышает 65 мкм. Радиотелескоп оснащен синхронно-следящим приводом, обеспечивающим ошибку наведения 5". Измерения показали, что на волне 2,2 мм коэффициент усиления антенны составляет 78 дБ; ширина главного лепестка диаграммы направленности 1,2′ по уровню 0,5. Приведенные данные свидетельствуют о том, что антенна РТ-7,6 обладает высокой эффективностью в коротковолновой (части миллиметрового диапазона.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты