РАЗДЕЛ 2
Радиоинтерферометр декаметрового диапазона
длин волн УРАН-2
2.1. Антенная система
Антенная система радиоинтерферометра УРАН-2 по сравнению с другими антеннами
УРАН [10], обеспечивает наиболее высокую пространственную фильтрацию сигналов:
по азимуту А – до 3,5° и по углу места e – до 7° на частоте 25 МГц.
Разрешение интерферометра по склонению (d ) осуществляется антенной решеткой
"Север-Юг" радиотелескопа УТР?2, ширина луча которого по d в зенит равна 0,5°
на частоте 25 МГц [13, 14].
Антенна УРАН-2 выполнена в виде многоэлементной прямоугольной горизонтальной
фазируемой решетки с размерами 238ґ118 м. [44-51]. В антенной решетке
использованы широкополосные шунтовые турникетные элементы, состоящие из двух
ортогональных вибраторов, расположенных под углом ±45° к меридиану. Это дает
возможность принимать одновременно две линейно-поляризованные составляющие
сигнала, что позволяет учитывать влияние на интерферометрические наблюдения
Фарадеевского вращения плоскости поляризации в межпланетной плазме и ионосфере
Земли. Вибраторы радиоинтерферометра УРАН-2 в количестве 512 штук образуют 16
рядов, ориентированных вдоль параллели. В каждом ряду расположено 32 элемента
следующих размеров: диаметр 1,8 м, длина 8 м, расстояние между вибраторами 7,5
м вдоль параллели и меридиана, высота размещения над поверхностью Земли 3,5 м.
На стойке каждого вибратора в герметичных корпусах расположены два
симметрирующих устройства, обеспечивающие согласование входных импедансов с
волновым сопротивлением системы фазирования и переход от симметричных входных
цепей вибратора к асимметричному коаксиальному кабелю [18].
2.2. Система фазирования
В антенной решетке радиоинтерферометра УРАН-2 для управления диаграммой
направленности применен метод временного фазирования высокочастотных сигналов с
использованием линий временной задержки для компенсации опережения сигналов в
излучателях, позволяющий вести прием практически для большинства углов верхней
полусферы как в широкой полосе частот, так и одновременно на нескольких
разнесенных частотах.
Фазирование антенной решетки осуществляется по двум угловым координатам
(направляющим косинусам) l=coseЧsinA в секторе -1 Ј l Ј 1 и m=coseЧcosA в
секторе -1 Ј m Ј 1 для каждой из двух линейных поляризаций. Системы фазирования
и суммирования сигналов по координатам l и m, выполненные по многоэтажным
схемам, обеспечивают значительную экономию длины высокочастотных коммуникаций.
Система фазирования по m асинхронная и имеет три этажа фазирования. Первый этаж
имеет четыре временных разряда (16 положений луча в секторе -1 Ј m Ј 1), второй
– пять временных разрядов (32 положений луча в секторе -1 Ј m Ј 1) и третий –
шесть временных разрядов (64 положения луча в секторе -1 Ј m Ј 1). Система
фазирования по l – синхронная трехэтажная, имеющая семь временных разрядов –
128 положений луча в секторе -1 Ј l Ј 1. Дискретности временных задержек в
каждом этаже фазирования выбраны таким образом, чтобы максимальное падение КНД
и Аэфф из-за дискретного способа управления лучом по координатам l и m не
превышало 3,0 % на частоте 25 МГц. Антенная система радиоинтерферометра
разделена на 4 секции по 128 излучателей в каждой. Функциональная схема одной
антенной секции для одной поляризации приведена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Функциональная схема антенной секции для одной поляризации.
Сигналы с выхода каждого вибратора фазируются и суммируются вдоль меридиана
первым этажом фазирования по m (фазовращатели ФВ 4-4), затем вдоль параллели
первым и вторым этажом синхронных фазовращателей по l (ФВ 4-7-I и ФВ 4-7-II).
Таким образом, в каждую антенную секцию радиотелескопа УРАН-2 входят 32
фазовращателя первого этажа фазирования и суммирования по m, 8 фазовращателей
первого и 2 фазовращателя второго этажа фазирования и суммирования по l. Для
второй поляризации функциональная схема идентична, однотипные фазовращатели
обеих линейных поляризаций конструктивно расположены в одном герметичном
корпусе. Одноименные разряды всех фазовращателей по каждой из угловых координат
управляются одновременно.
Сигналы с выходов фазовращателей ФВ 4-7 II фазируются и суммируются вторым
этажом фазирования по координате m с помощью четырех фазовращателей ФВ 2-5. На
рис. 2.2 приведена функциональная схема суммирования и фазирования четырех
секций антенной решетки радиотелескопа УРАН-2 для одной поляризации.
Большие размеры антенны приводят к значительным потерям в трактах коммуникаций
и системе фазирования, что может существенно снизить КПД. Для его повышения
применено распределенное антенное усиление.
Система антенного усиления радиотелескопа УРАН-2 представляет собой
двухэтажную, двухполосную структуру с использованием ряда методов повышения
динамического диапазона [52, 53]. Каждый усилительный модуль состоит из двух
каскадов усиления, построенных по схеме с автотрансформаторной отрицательной
обратной связью (ООС) без потерь. Для обеспечения подавления четных
интермодуляционных и комбинационных составляющих применена субоктавная
фильтрация в первом ярусе (18 – 32 МГц) и двухтактное включение усилительных
элементов. Ступенчато-линейная интерполяция функции передачи усилителей
компенсирует увеличение потерь от низких частот к высоким в линиях передачи и
фазовращателях антенны, что также повышает динамический диапазон инструмента.
Параметры усилителей I яруса: полоса 8ё32 МГц; два каскада усиления; усиление
13,4 дБ; шум-фактор 2,5 дБ; динамический диапазон по комбинационным частотам
третьего порядка DD3 = 95 дБ/мкВ.
Параметры усилителей II яруса: полоса 10ё32 МГц; два каскада усиления; усиление
13,8 дБ; DD3 = 98 дБ/мкВ.
Первый
- Київ+380960830922