Способ контроля радиоантенны

 

Использование: для контроля формы поверхности отражателя радиоантенны. Сущ-, ность изобретения: плоские оптические отражатели устанавливают в отверстиях, выполненных в зеркале, совмещая их геометрические центры с отражающей поверхностью зеркала, отражатели освещают потоком оптического излучения от источника , установленного на геометрической оси антенны и жестко соединенного с ней, разворачивают отражатели на определенный угол и фиксируют, определяют три координаты , соответствующих изображений источника в предфокальной и/или зафокальной плоскости, по которым судят о качестве. Приведен контроль формы для двухзеркальных систем. 2 з.п. ф-лы, 4 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)с G 0.1 R 29/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ П ТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

CO=45Î -0,5 arctg ЛXi/ Л Yi

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4921719/09 (22) 08.02,91 (46) 23.04.93. Бюл. N 1.5 (75) П.Т.Добрынин и Т.П.Старцев (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 142702, кл. Н 01 Q 15/14, 1961.

Патент CLLIA ¹ 3803626, кл. 343 — 894, 1974. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАДИОАНТЕННЫ (57) Использование: для контроля формы поверхности отражателя радиоантенны. Сущ- . ность изобретения:. плоские оптические отражатели устанавливают в отверстиях, Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для получения информации об качестве формы поверхно. сти отражателя радиоантенны, ее диаграмме направленности и направлении оси радиоизлучения.

Целью изобретения является повышение точности контроля радиоантенны путем учета деформаций отражающей поверхности зеркала.

Укаэанная цель достигается усовершенствованием известного способа контроля радиоантенны, включающего освещение плоских оптических отражателей (ПОО), равномерно расположенных на отражающей поверхности зеркала радиоантенны, потоком оптического излучения от источника, установленного на геометрической оси радиоантенны и жестко соединенного с ней и анализ распределения излучения, отраженного от ПОО.

Усовершенствование заключается в том, что ПОО устанавливаются в отверстиях, выполненных в зеркале радиоантенны, совмещая их геометрические центры с отра„„50„„1810843 А1 выполненных в зеркале, совмещая их геометрические центры с отражающей поверхностью зеркала, отражатели освещают потоком оптического излучения от источника, установленного на геометрической оси антенны и жестко соединенного с ней, разворачивают отражатели на определенный угол и фиксируют, определяют три координаты. соответствующих изображений источника в предфокальной и/или зафокальной плоскости, по которым судят о качестве.

Приведен контроль формы для двухзеркальных систем. 2 з,п. ф-лы, 4 ил, жающей поверхностью зеркала, Устанавливают.между каждым ПОО и источником оптического излучения фокусирующий элемент. Затем разворачивают ПОО на угол

° аевЬ где а — угол между нормалью к отражаю- . (р щей поверхности зеркала и нормалью к

ПОО в плоскости; проходящей через геометрическую ось радиоантенны и центр i-го

ПОО;

Л Xi — длина перпендикуляра, опущен- .Ь э ного из центра I-ro ПОО на геометрическую 6д ось радиоантенны;

Л% — расстояние от осноаания i-го перпендикуляра до источника оптического излучения, отсчитываемое в сторону фокуса радиоантенны.

В этом положении фиксируют ПОО, а затем определяют три координаты соответствующих i-x изображений источника оптического излучения в предфокальной и/или зафокальной плоскости, по которым судят о качестве радиоантенны.

1810843

В двухзеркальных системах радиоантенны на вторичном зеркале можно устанавливать дополнительные ПОО по касательным к отражающей поверхности, оптически соединенные с ПОО на отражающей поверхности зеркала радиоантенны.

Возможно также источник оптического излучения и все ПОО перед фиксацией смещать от отражающей поверхности в одну сторону на одинаковые расстояния по направлению, параллельному геометрической оси радиоантенны.

На фиг.1...3 показаны возможные варианты исполнения радиоантенн с устройствами, реализующими заявляемый способ; на фиг,4 — геометрические построения для обоснования угла разворота нормали к поверхности плоского оптического отражателя, На фиг.1-3 обозначены: 1 — первичное зеркало радиоантенны, 2 — вторичное зеркало радиоантенны; 3 — геометрическая ось радиоантенны; 4 — радиоизлучение об бесконечно удаленного источника, находящегося на оси радиоантенны, 5 — фокус первичного зеркала радиоантенны, 6 — фокус радиоантенны, 7 — источник оптического излучения, 8 — плоские оптические отражатели, 9 — фокусирующие элементы. Кроме того, на фиг,4 обозначены: 10 — нормаль к радиоотражающей поверхности антенны;

11 — углы падения и отражения радиоизлучения; 12(1) и 12(2) — нормали к поверхности оптического отражателя при двух положениях источника 7(1) и 7(2); 13 — углы падения и отражения излучения при расположении источника оптического излучения в 7(1): 14 — половина угла между направлениями на два положения источника излучения 7(1) и

7(2) при наблюдении из центра плоского оптического отражателя 8.

На фиг.1 и фиг,2 изображены радиоан- тенны по схеме Ньютона с парабалоидальным зеркалом 1, а на фиг.3 — по схеме

Грегори с парабалоидапьным зеркалом 1 и эллипсоидальным зеркалом 2. Геометрические оси радиоантенн 3 направлены на бесконечно удаленный радиоисточник, на рисунках не показанный. Радиоизлучение 4 отражается от поверхности радиоантенны и направляется в фокус первичного зеркала 5. совпадающий в схеме Ньютона с фокусом радиоантенны 6, В схеме Грегори радиоизлучение после фокуса первичного зеркала 5 отражается от вторичного зеркала 2 и направляется в фокус 6 радиоантенны. Свет от источника оптического излучения 7 с геометрической оси антенны 3 плоскими оптическими отражателями 8 направляется в фокус первичного зеркала 5 и фокус радиоантенны 6, при этом в схеме Грегори вторично отразившись от плоского оптического отражателя 8, установленного на вторичном зеркале 2. Фокусирующие элементы 9 строят изображение источника оптического излучения 7 в фокусе радиоантенны 6.

Контроль радиоантенны производится следующим образом.

Устанавливают источник оптического

10 излучения 7 в параксиальной области геометрической оси 3 радиоантенны. На фиг,1 и 3 используются предзеркальный, а на фиг.2 зазеркальный участки геометрической оси.

Устанавливают в равномерно расположенных по апертуре радиоантенны отверстиях плоские оптические отражатели 8. совмещая геометрические центры их поверхностей с радиоотражающей поверхностью

1 антенны. За поверхность антенны 1 в точке, соответствующей центру поверхности плоского геометрического отражателя 8, принимают поверхность антенны 1 при отсутствии отверстия. Не нарушая совмещения, разворачивают плоский оптический отражатель 8 на угол, обеспечивающий попадание излучения от источника света 7 в фокус радиоантенны при идеальном-исполнении поверхности зеркала 1 (зеркап 1 и 2).

30 Обоснование математического выражения, приведенного в заявляемом способе, удобно проводить, используя рисунок фиг,4.

На нем имеются две параллельные прямь е, изображаемые линиями распространения радиоизлучения 4 и геометрической осью 3.

Расположим источник оптического излучения в точке 7(1), являющейся основаниЬм перпендикуляра, отпущенного из центра плоского оптического отражателя 8. Развер40 нем отражатель таким образом, чтобы излучение из т. 7(1) шпо в фокус 5. Как следует из рисунка фиг.4; (< 13)+(< 13)+(< 11)+ (< 11) =

= 90О. А угол между нормалями 10 и 12(1), равный сумме углов (< 11) и (< 13), составляет

45 45 . Переместим источник оптического излучения в.т. 7(1) в точку 7(2) и развернем плоский оптический отражатель из положения 8(1) в положение 8(2) так, чтобы излуче.ние вновь попало в фокус 5, Для этого необходимо развернуть нормаль к плоскому оптическому отражателю из положения

12(1) в положение 12(2). т,е. на угол (< 14), равный половине угла между направлениями на два положения источника оптического

55 излучения 7(1) и 7(2). Угол между нормалью к поверхности радиоантенны 10 и нормалью к плоскому оптическому отражателю составит при этом угол а; = 45О - (< 14)

Из треугольника 7(1); 8: 7(2) следует, что

18 ж3

tg f(< 14) > (< 14)):-- —— - Л YI (< 14)+(< 14) = arctg h,XI/ËУ< и искомый угол а =- 45 - 0,5 arctg Л Х / Л YI

Положительное направление по оси Х отсчитывается от основания перпендикуляра 7(1) в сторону фокуса 5 радиоантенны.

После разворота плоских оптических отражателей их фиксируют, т.е. закрепляют относительно радиоотражающей поверхности антенны. обеспечивая неизменность углов а, Огибающая поверхность, проходящая через центры всех плоских оптических отражателей 8, при этом совпадает с радиоотражающей поверхностью антенны 1.

При деформации участка радиоотражающей поверхности 1 в районе плоского оп тического отражателя 8 и радиолучи и оптическое излучение отклоняются от фокуса на одинаковые углы. г

Для -концентрации оптического излучейия устанавливают между каждым плоским оптическим отражателем 8 и источником излучения 7 фокусирующий элемент 9 оптической осью на линию, соединяющую геометрический центр плоского оптического отражателя 8 и источник излучения 7.

Благодаря такой установке направление оси дискретного пучка относительно оптического излучения 7, проходящего через плоский оптический отражатель 8, фокусирующим элементом 9 не изменяется, Фокусные расстояния фокусирующих элементов 9 выбирают такими, чтобы каждый фокусирующий элемент 9 строил изображение источника оптического излучения

7 в фокусной плоскости радиоантенны 6, т.е. . чтобы было осуществлено оптическое сопряжение источника оптического излучения . 7 и фокуса радиоантенны 5, 6. Для выбора фокусного расстояния измеряют отрезки между источниками излучения 7 и фокусом

5, 6 и между фокусирующим элементом 9 и центром плоского оптического отражателя

8 и используя ранее измеренные отрезки

ЛХ и ЛУ, определяют аналитически фокусное расстояние по формуле Ньютона (fI

= XI . XI ). Выполнив указанные действия, определяют три координаты соответствующих i-х изображений источника излучения в .предфокальной и/или зафокальной плоскости. Дальнейшая обработка измерений производится по методу Гартмана. При этом определяют положение фокуса, координаты центра фокальной плоскости, смещение изображения источника оптического излу10 диаграммы радиоизлучения для антенны, . Зная координаты радиоизлучателей или входов радиоприемных устройств по координатам центра фокальной плоскости не15 трудно определить. положение радиооси

20 ские отражатели 8 (фиг.3) по касательным к

30

40

55 чения относительно него. параметры параболоида, наилучшим образом приближающегося к истинной поверхности зеркала и сведения о местных ошибках поверхности зеркала в местах крепления плоских оптических отражателей. Кроме того, используя координаты центров плоских оптических отражателей, координаты центра фокальной плоскости и рабочую длину радиоизлучения, возможен аналитический расчет антенны.

В двухзеркальных системах радиоантенн можно устанавливать на вторичном зеркале 2 дополнительные плоские оптичерадиоотражающей поверхности, Они должны быть оптически соединены с соответствующими им плоскими оптическими отражателями 8 на радиоотражающей поверхности первичного зеркала 1. Это означает, что оптическое излучение, пройдя от источника 7 через фокусирующий элемент 9 и плоский оптический отражатель 8 на первичном зеркале 1, должно быть направлено через фокус первичного зеркала 5 (может быть мнимым в случае схемы Кассегрена) на плоской оптический отражатель 8 на вторичном зеркале 2, а оттуда в фокус 6 радиоантенны. Там же должно быть построена изображение источника оптического излучения 7, Возможно также смещение (до фиксации) всех плоских оптических отражателей

8 и источника оптического излучения 7 от радиоотражающей поверхности 1, 2 в одну сторону на одинаковые расстояния по направлению, параллельному геометрической оси 3 радиоантенны, При этом плоские onтические отражатели смещаются параллельно самим себе, т.е, без изменения угла

aI. Такое смещение позволяет либо отказаться от вырезания отверстий в радиоотражающей поверхности 1, либо закрыть эти отверстия радиоотражающей оптически прозрачной крышкой (металлическая сетка, стекло с прозрачным токопроводящим покрытием и т.п.}. Естественно, что при этом на величину смещения не совпадают фокуса радиоантенны и оптической модели антенны, что необходимо учитывать при аналитической обработке результатов измерений.

Смещение возможно и в перпендикулярном оси направлении, но при этом различные плоские оптические отражатели оказываются в разных положениях относи1810843 тельно радиоогражающей поверхности, что вызывает неравномерные по величине гравитационные и температурные деформации и усложняет обработку результатов измере-. ний.

Определение координат изображений источйика оптического излучения, построенных дискретными потоками, может производиться с использованием фотографических, фотоэлектрических и телевизионных устройств.. 8озможно проведение измерений в момент работы радиоантенны, для чего по пути излучения перед фокусом устанавливают спектроделитель и одно из излучений отводят в сторону, Таким образом по описанному способу возможен контроль радиоантенны при лю.бых наклонах антенны и любых азимутах радиоизлучения, включая время приема или передачи радиоизлучения.

Формула изобретения

1. Способ контроля радиоантенны, включающий освещение плоских оптических отражателей (ПОО), равномерно расположенных на отражающей поверхности зеркала радиоантенны, потоком оптического излучения от источника, установленного на геометрической оси радиоантенны и жестко соединенного с ней, и анализ распределения излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества контроля радиоантенны путем учета деформаций отра>кающей поверхйости зеркала, ПОО устанавливают в отверстиях, выполненных в зеркале радиоантенны, совмещая их геометрические центры с отражающей поверхностью зеркала, устанавливают между каждым ПОО и источником оптического иэлучения фокусирующии элемент. разворачивают ПОО на угол

Ьxi (к; =- 45 - 0,5 arcing где а1 — угол между нормалью к отражающей поверхности зеркала и нормалью к

ПОО в плоскости. проходящей через геомет10 рическую ось радиоантенны и центр 1-го

ПОО:

Л Yi — длина перпендикуляра, опущенного из центра i-го ПОО на геометрическую ось радиоантенны;

ЬХ вЂ” расстояние от основания i-го перпендикуляра до источника оптического излучения, отсчитываемое в сторону фокуса радиоантенны, . фиксируют ПОО, определяют три координа20 ты соответствующих i-x изображений источника оптического излучения. в предфокальной и/или зафокальной плоскости, по которым судят о качестве радиоантенны.

2, Способ по п,1, отличающийся тем, что в двухзеркальных системах радиоантенны на вторичном зеркале устанавливают дополнительные ПОО по касательным к отражающей поверхности, оптически соединенные с ПОО.на отражающей поверхности зеркала радиоантенны.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щий с я тем, что источник оптического излучения и все ПОО перед фиксацией смещают от отражающей поверхности в одну сторону на

З5 одинаковые расстояния по направлению, параллельному геометрической оси радиоантенны, 1810843

Фиг. 1

1810843

Составитель Д,Макаренко

Техред M.Moðråíòàë Корректор С.Патрушева

Редактор Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 1444 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5