Диаграмма направленности РАТАН-600

Одним из достоинств конструкции РАТАН-600 является малоаберрационная фокальная зона, что до сих пор использовалось главным образом для установки приемников различных диапазонов волн и получения моментальных спектров космических источников, а также в режиме слежения источника с помощью подвижной каретки облучателя. В настоящее время на РАТАН-600 ведутся работы по созданию высокоэффективных широкодиапазонных совмещенных облучателей, что наряду с другими достоинствами (единый фазовый центр) высвободит значительную часть фокальной зоны для матричных приемных систем нового поколения. На рис. 14 показана фокальная зона облучателя тип 1 с многочастотным приемным комплексом.

Диапазон углов наблюдений 90-88 градусов можно считать оптимальным для выполнения многолучевого обзора и даже на более низких углах размеры низкоаберрационной зоны остаются значительными. На рис.15 а,б приведены двумерные диаграммы направленности(ДН) в основной и паразитной линейной поляризации (элементы матрицы Мюллера M11 и М32 соответственно) на оси и в 1 м от оси для высот 90 град. и 85 град., где аберрации уже существенны, но их масштаб не выходит за пределы всех пиков Сахоровских осцилляций.

Рис. 14 Фокальная линия облучателя тип 1 с многочастотным приемным комплексом для исследования фоновых излучений различной природы в 7 диапазонах волн от 1см до 50см. с 20 подканалами. Значения максимумов ДН линейной паразитной поляризации, нормированных к максимуму ДН основной поляризации для волн 10 и 13.8 мм (H=85 град) при различных выносах

Таблица 3

Вынос из фокуса, мм Максимумы ДН линейной паразитной поляризации

(нормировано к максимуму ДН основной поляризации)
l =13.8 мм
l =10 мм
0
0.225 (-0.225)
0.228(-0.228)
500
0.194 (-0.195)
0.166 (-0.168)
1000
0.111 (-0.118)
0.066 (-0.068)
1500
0.056 (-0.065)
0.031 (-0.027)

 
Таблица 4
Асимметрия диаграмм первичного рупора в Е и Н плоскостях
Значение элемента М12 матрицы Мюллера , %
Вынос 0
Вынос 1000 мм
1.00
0.00
0.0
0.90
0.83
0.83
0.85
0.28
0.68
0.80
1.66
0.96
0.75
1.95
3.27
0.70
6.6
4.0

 

Рис.15а. Двумерные диаграммы направленности РАТАН-600 на волне 1см, высота H=90о основная(вверху) и паразитная линейная (внизу) поляризации при выносах первичного облучателя из фокуса х=0 (слева) и х=1000 мм (справа).
Рис.15б. Двумерные диаграммы направленности РАТАН-600 на волне 1 см, высота H=85 град основная (вверху) и паразитная линейная (внизу) поляризации при выносах первичного облучателя из фокуса х=0 (а) и х=1000 мм (б). Серый цвет на рисунке соответствует уровню менее 5% от максимального значения на оси ДН. В нижей части рисунка белый и черный цвета соответствуют разным знакам, что существенно уменьшает интегральный эффект при исследовании всех масштабов анизотропии 3Кфона в параметрах I,U,Q
  Широкая безаберрационная фокальная зона РАТАН-600 на высоких углах наблюдений, а также во всем диапазоне углов в режиме РАДИОШМИДТ телескоп на антенной системе "Юг+Плоский" (рис.17a) позволяет при максимально плотной упаковке разместить более 500 приемных каналов вдоль фокальной линии облучателя в виде линейной приемной фокальной решетки с многолучевой диаграммой направленности. Запись N независимых приемных каналов вдоль фокальной линии позволит получить выигрыш в
 
Рис.16. Среднее значение элемента М12 матрицы Мюллера для всей решетки размером 2 м и различной величины асимметрии мощностной ДН первичного рупора в Е и Н плоскостях корень из N по чувствительности, а взаимнокорреляционная обработка каналов упростит задачу фильтрации атмосферных шумов и медленной коррелированной составляющей инструментального шума, вызванной внешними факторами. Поперечное направление фокальной плоскости облучателя наряду с продольным в ряде режимов работы радиотелескопа также доступно для многолучевого приема. На рис.17 показаны вертикальные диаграммы РАТАН-600 в режиме работы антенны "Юг+Плоский" при максимально плотной упаковке приемных элементов, достижимой в микрополосковом исполнении.

Рис. 17a. Аберрационные кривые в фокальной области радиотелескопа. C- высота источника 90 град , B-высота источника 89 град., Е- высота источника 45 град в режиме РАДИОШМИДТ телескоп.
Рис. 17б. Мощностные вертикальные диаграммы направленности для антенной системы "Юг+Плоский" РАТАН-600 при максимально плотной и оптимальной упаковке приемных элементов на волне 1 см.   Построение двумерных и трехмерных матричных приемных устройств позволяет добиться повышения увеличения поле зрения радиотелескопа в вертикальном направлении. Это существенно расширит угловую полосу глубокого обзора и сократит время проведения Эксперимента за счет одновременного накопления информации по нескольким сечениям обзора. В фокальной области наиболее мощного облучателя тип 5 РАТАН-600 при оптимальном трехмерном заполнении можно установить до 3000 приемных элементов и получить столько же лучей на небе.
 
 

  Рис.18 Облучатель тип 6, в фокальной плоскости которого может быть размещена приемная решетка с 10000 приемными элементами и лучами в околозенитной области.



Обратно        Дальше