Способ контроля радиоантенны

(56) Авторское свидетельство СССРМ 142702, кл. Н 01 0 15/14, 1961.Патент США М 3803626, кл,1974.(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАДИОАН(57) Использование: для контроля фоверхности отражателя радиоантеннн ость изобретен ия:. плоские оптотражатели устанавливают в отв 3-894,ТЕННЫ рмы поы. Сущ-, ические рстиях,жающей поверхность вают. между каждым тического излуче элемент. Затем раэв ю зеркала, УстанаОО и источнико ия фокусирую ачивают ПОО на Изобретение относитси может быть использованинформации об качестве ф. сти отражателя радиоантеме направленности и нрадиоизлучения.Целью изобретения является повышение точности контроля радиоантенны путемучета деформаций отражающей поверхности зеркала.Укаэанная цель достигается усовершенствованием известного способа контролярадиоантенны, включающего освещениеплоских оптических отражателей (ПОО),равномерно расположенных на отражающей поверхности зеркала радиоантенны,потоком оптического излучения от источника, установленного на геометрической осирадиоантенны и жестко соединенного с нейи анализ распределения излучения, отраженного от ПОО,Усовершенствование заключается в,том, что ПОО устанавливаются в отверстиях,выполненных в зеркале радиоантенны, совмещая их геометрические центры с отраалим оп- щий а=450-0,5 агст 9 ЬХ/ О СО о перга из- окуса ГОСУДАРСТВЕННОЕ П дТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ 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,ду нормалью к отражаю- зеркала и нормалью к роходящей через геометиоантенны и центр )-го где а) - угол межщей поверхностиПОО в плоскости; ирическую ось радПОО;Л Х 1 - длинаного из центра 1-гось радиоантенньЬУ - расстояпендикуляра до илучения, отсчитыврадиоантенны,В этом полозатем определяютствующих )-х изобческого излучениязафокальной плоскачестве радиоан перпендикуляра, опущенэо ПОО на геометрическую ние от основания 1-г сточника оптическоаемое в сторону ф жении фиксируют ПОО, а три координаты соответ ражений источника опти в предфокальной и/или кости, по которым судят о тенны.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.13 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.З - по схеме Грегори с парабалоидальным 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 вторичномзеркале 2, Фокусирующие элементы 9 стро 5 ят изображение источника оптического излучения 7 в фокусе радиоантенны 6.Контроль радиоантенны производитсяследующим образом.Устанавливают источник оптического10 излучения 7 в параксиальной области геометрической оси 3 радиоантенны. На фиг,1и 3 используются предзеркальный, а нафиг.2 зазеркальный участки геометрическойоси,15 Устанавливают в равномерно расположенных по апертуре радиоантенны отверстиях плоские оптические отражатели 8,совмещая геометрические центры их поверхностей с радиоотражающей поверхностью20 1 антенны. За поверхность антенны 1 в точке, соответствующей центру поверхностиплоского геометрического отражателя 8,принимают поверхность антенны 1 при отсутствии отверстия. Не нарушая совмеще 25 ния, .разворачивают плоский оптическийотражатель 8 на угол, обеспечивающий попадание излучения от источника света 7 вфокус радиоантенны при идеальном исполнении поверхности зеркала 1 (зеркал 1 и 2),30 Обоснование математического выражения, приведенного в заявляемом способе,удобно проводить, используя рисунок фиг,4,На нем имеются две параллельные прямье,изображаемые линиями распространения35 радиоизлучения 4 и геометрической осью 3.Расположим источник оптического излучения в точке 7(1), являющейся основаниЬмперпендикуляра, Отпущенного из центраплоского оптического отражателя 8, Развер 40 нем отражатель таким образом, чтобы излучение из т. 7(1) шло в фокус 5. Как следует изрисунка фиг.4; ( 13)+( 13) +( 11)+ ( 11) == 900. А угол между нормалями 10 и 12(1),равный сумме углов ( 11) и ( 13), составляет45 45. Переместим источник оптического излучения в т. 7(1) в точку 7(2) и развернемплоский оптический отражатель из положения 8(1) в положение 8(2) так, чтобы излуче,ние вновь попало в фокус 5, Для этого50 необходимо развернуть нормаль к плоскомуоптическому отражателю из положения12(1) в положение 12(2), т,е. на угол ( 14),равный половине угла между направлениями на две положения источника оптическогоизлучения 7(1) и 7(2). Угол между нормалью к поверхности радиоантенны 10 и нормалью к плоскому оптическому отражателю составит при этом угол а; = 45 - ( 141Из треугольника 7(1): 8: 7(2) следует.что( 14)+( 14) = агссц ЛХ/ЛУ и искомый угол а=- 45 - 0,5 агсс 9 Л Х/ Л УПоложительное направление по оси Хотсчитывается от основания перпендикуляра 7(1) в сторону фокуса 5 радиоантенны,После разворота плоских оптическихотражателей их фиксируют, т.е. закрепляютотносительно радиоотражающей поверхности антенны, обеспечивая неизменность углов а,Огибающая поверхность, проходящаячерез центры всех плоских оптических отражателей 8, при этом совпадает с радиоотражающей поверхностью антенны 1.При деформации участка радиоотражающей поверхности 1 в районе плоского оптического отражателя 8 и радиолучи иоптическое излучение отклоняются от фокуса на одинаковые углы.Для концентрации оптического излучейия устанавливают между каждым плоскимоптическим отражателем 8 и источником излучения 7 фокусирующий элемент 9 оптической осью на линию, соединяющуюгеометрический центр плоского овтического отражателя 8 и источник излучения 7,Благодаря такой установке направлениеоси дискретного пучка относительно оптического излучения 7, проходящего черезплоский оптический отражатель 8, фокусирующим элементом 9 не изменяется, Фокусные расстояния фокусирующихэлементов 9 выбирают такими, чтобы каждый фокусирующий элемент 9 строил изображение источника оптического излучения7 в фокусной плоскости радиоантенны 6, т.е.. чтобы было осуществлено оптическое сопряжение источника оптического излучения7 и фокуса радиоантенны 5, 6, Для выборафокусного расстояния измеряют отрезкимежду источниками излучения 7 и фокусом5, 6 и между фокусирующим элементом 9 ицентром плоского оптического отражателя8 и используя ранее измеренные отрезкиЛХ и ЛУ, определяют аналитически фокусное расстояние по формуле Ньютона (= Х 1 . Х ). Выполнив указанные действия,определяют три координаты соответствующих 1-х изображений источника излучения в.предфокальной и/или зафокальной плоскости. Дальнейшая обработка измерений производится по методу Гартмана. При этомопределяют положение фокуса, координатыцентра фокальной плоскости, смещениеизображения источника оптического излучения относительно него, параметры параболоида, наилучшим образом приближающегося к истинной поверхности зеркала и сведения о местных ошибках поверхности зеркала в местах крепления плоских оптиче. ских отражателей. Кроме того, используя координаты центров плоских оптических отражателей, координаты центра фокальной плоскости и рабочую длину радиоизлучения, возможен аналитический расчет диаграммы радиоизлучения для антенны, Зная координаты радиоизлучателей или входов радиоприемных устройств по координатам центра фокальной плоскости не трудно определить. положение радиооси антенны,В двухзеркальных системах радиоантенн можно устанавливать на вторичном зеркале 2 дополнительные плоские оптиче 20 ские отражатели 8 (фиг.3) по касательным к радиоотражающей 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 построено 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 оптические отражатели смещаются параллельно самим себе, т.е, без изменения угла а. 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 относи 1810843тельно радиоогражающей поверхности, что вызывает неравномерные по величине гравитационные и температурные деформации и усложняет обработку результатов измере-. ний,Определение координат изображений источвика оптического излучения, построенных дискретными потоками, может производиться с использованием фотографических, фотоэлектрических и телевизионных устройств Возможно 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 любых 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества контроля радиоантенны путем учета деформаций отракающей 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 уголЬхгк, =- 45- 0,5 агстд где а 3 - угол между нормалью к отражающей поверхности зеркала и нормалью кПОО в плоскости. проходящей через геомет 10 рическую ось радиоантенны и центр 1-гоПОО;ЬУ 1 - длина перпендикуляра, опущенного из центра-го ПОО на геометрическуюось радиоантенны;15 ЬХ - расстояние от основания 1-го перпендикуляра до источника оптического излучения, отсчитываемое в сторону фокусарадиоантенны, .фиксируют ПОО, определяют три координа 20 ты соответствующих 1-х изображенийисточника оптического излучения, в предфокальной и/или зафокальной плоскости, покоторым судят о качестве радиоантенны,2, Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я25 тем, что. в двухзеркальных системах радиоантенны на вторичном зеркале устанавливают дополнительные ПОО по касательнымк 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 ототражающей поверхности в одну сторону наЗ 5 одинаковые расстояния по направлению,параллельному геометрической оси радиоантенны,1810843 г.4 Составитель Д,МакаренкоТехред М,МоргенталКорректор Редактор Т.Иванова ева каэ 1444 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям п 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5 Т СССР роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 1