Модернизация зеркальной антенны гигагерцевого диапазона

Технические требования по модернизации оптических и радиотехнических средств радиополигона "Орбита". Шумы и предел чувствительности приемника. Радиометры для мониторинга солнечной активности: облучатель антенны ТНА-57; модуляционные РМ-10 и РМ-30.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Аннотация

В настоящее время зеркальные антенны являются наиболее распространёнными остронаправленными антеннами в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазоне. Главным образом используются зеркала параболической формы поверхности - параболоид вращения и параболический цилиндр. Их широкое применение в самых разнообразных радиосистемах объясняется простотой конструкции, возможностью получения разнообразных видов Д.Н., высоким КПД, малой шумовой температурой, хорошими диапазонными свойствами и т.д. В радиолокационных применениях зеркальные антенны позволяют легко получить равносигнальную зону, допускают одновременное формирование нескольких Д.Н. общим зеркалом (в том числе суммарных и разностных). Некоторые типы зеркальных антенн могут обеспечивать достаточно быстрое качание луча в значительном угловом секторе. Зеркальные антенны являются наиболее распространённым типом антенн в космической связи и радиоастрономии, и именно с помощью зеркальных антенн удаётся создавать гигантские антенные сооружения с эффективной поверхностью раскрыва, измеряемой тысячами квадратных метров.

В настоящее время экспериментальные установки позволяют исследовать значительную часть составляющих космической погоды на основе регистрации потока космических лучей, напряженности геомагнитного поля, зондирования ионосферы с Земли. Однако активность Солнца, определяющая в целом состояние космической погоды, поведение интегрального содержания ионосферы, измеряемого с помощью приема сигналов навигационных спутников, а также эмиссии ночного неба в различных спектральных диапазонах остаются пока не включенными в область экспериментальных исследований. Этот пробел предполагается закрыть, организовав наблюдения радиоизлучения Солнца на модернизированной установке ТНА-57М, наблюдения ночного неба на оптической камере и наблюдения полного электронного содержания ионосферы на модернизированной установке по приему сигналов навигационных спутников "Парус" и "Цикада".



Содержание

Введение

1. Обоснование выбора направлений исследований

1.1 Разработка технических требований по модернизации оптических и радиотехнических средств радиополигона "орбита"

1.2 Технические характеристики антенны ТНА-57М

2. Общие сведения о радиометрах и шумах

2.1 Шумы приемника

2.2 Предел чувствительности, обусловленный флуктуациями

3. Общее описание системы ТНА-57 , находящейся на радиополигоне "ОРБИТА"

4. Радиометры для мониторинга солнечной активности на двух частотах

4.1 Облучатель антенны ТНА - 57

4.2 Радиометры модуляционные РМ-10, РМ-30 на фиксированные частоты 1 и 3 ГГц

4.3 Проведение наладочных испытаний

5. Расчет основных конструктивных элементов антеннны Коссегрена

6. Экономический расчет

6.1 Определение цены программного продукта

6.2 Расчет затрат на материалы, покупные изделия, полуфабрикаты

6.3 Затраты на оплату машинного времени

7. Расчет надежности установки

7.1 Понятие надежности радиоэлектронной аппаратуры

7.2 Показатели надежности РЭА

7.3 Расчет показателей надежности проектируемого устройства

8. Охрана безопасности и жизнедеятельности

8.1 Общие требования безопасности

8.2 Анализ опасных и вредных факторов

8.3 Требования к организации работы

Заключение

Список литературы

Приложения



Введение

Антенна -- устройство для излучения и приёма радиоволн (разновидности электромагнитного излучения). Антенна является конвертором электрического тока радиочастотного диапазона в электромагнитное излучение и наоборот.

Форма, размеры и конструкция антенн разнообразны и зависят от длины излучаемых или принимаемых волн и назначения антенны. Применяются антенны в виде отрезка провода, комбинаций из таких отрезков, отражающих металлических зеркал различной конфигурации, полостей с металлическими стенками, в которых вырезаны щели (щелевая антенна), спиралей из металлических проводов и другие.

Основные типы антенн

· Апертурные антенны

o рупорные антенны

o щелевые антенны

o зеркальные антенны

o линзовые антенны

· Антенны бегущей волны

o диэлектрические стержневые антенны

o спиральные антенны

o импедансные антенны

o антенны вытекающей волны

o антенны "волновой канал"

· Фазированные антенные решетки

o пассивные(с одним передающим/приемным устройством на антенну)

o активные(с одним передающим/приемным устройством на каждый модуль антенны)

· Спутниковые антенны

o Офсетные антенны

o Прямофокусные антенны

Характеристики антенны. Каждая антенна как пассивное линейное устройство может работать в режимах передачи и приема. В обоих режимах антенна характеризуется направленными, поляризационными, фазовыми свойствами и входным импедансом. К основным характеристикам и параметрам, описывающим эти свойства, относятся:

· Полоса пропускания

· поляризация

· входной импеданс и коэффициент стоячей волны

· диаграмма направленности (ДН)

· коэффициент направленного действия (КНД)

· эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ)

· коэффициент усиления антенны (КУ)

· фазовая диаграмма (ФД)

· коэффициент полезного действия (КПД)

· шумовая температура антенны (Т_А)

Зеркальными антеннами называют антенны, у которых поле в раскрыве формируется в результате отражения электромагнитной волны от металлической поверхности специального рефлектора (зеркала). Источником электромагнитной волны обычно служит какая-нибудь небольшая элементарная антенна, называемая в этом случае облучателем зеркала или просто облучателем. Зеркало и облучатель являются основными элементами зеркальной антенны.

Зеркало обычно изготовляется из алюминиевых сплавов. Иногда для уменьшения парусности зеркало делается не сплошным, а решетчатым. Поверхности зеркала придается форма, обеспечивающая формирование нужной диаграммы направленности. Наиболее распространенными являются зеркала в виде параболоида вращения, усеченного параболоида, параболического цилиндра или цилиндра специального профиля. Облучатель помещается в фокусе параболоида или вдоль фокальной линии цилиндрического зеркала. Соответственно для параболоида облучатель должен быть точечным, для цилиндра - линейным. Наряду с однозеркальными антеннами применяются и двухзеркальные.

Зеркальные параболические антенны применяются в различных диапазонах волн: от оптического до коротковолнового, особенно широко в сантиметровом и дециметровом диапазонах. Эти антенны отличаются конструктивной простотой, возможностью получения различных ДН, хорошими диапазонными свойствами и т.д. Существуют различные типы зеркальных антенн: параболические зеркала (параболоид, усечённый параболоид и параболический цилиндр), сферические зеркала, плоские и угловые зеркала, зеркальные антенны специальной формы, двух- и многозеркальные антенны, зеркально-рупорные антенны. Зеркальная параболическая антенна состоит из металлической поверхности, выполненной в виде параболоида вращения и небольшой слабонаправленной антенны - облучателя, установленной в фокусе параболоида и облучающей внутреннюю поверхность последнего. Параболическая поверхность образуется в результате вращения параболы с фокусом в точке F вокруг оси Z.

Целью работы является создание станции контроля космического пространства на радиополигоне "Орбита", включающей в себя системы приема радиосигналов космических источников (естественных и искусственных), потока радиоизлучения Солнца, а также оптические установки регистрации эмиссии ночного неба.

Актуальность модернизации радиотехнических и оптических средств радиополигона "Орбита", включающих в себя системы приема радиосигналов космических источников, потока радиоизлучения Солнца, а также оптические установки регистрации эмиссии ночного неба определяется необходимостью создания экспериментальной базы для контроля космического пространства и мониторинга параметров космической погоды. В дальнейшем станцию контроля космического пространства предполагается использовать для приема геофизической информации с борта национальных искусственных спутников Земли и для решения широкого круга прикладных и фундаментальных задач, стоящих перед Республикой Казахстан.

Научно-технический уровень (новизна): модернизация технических средств радиополигона "Орбита" позволит обеспечивать Центр диагоностики и прогноза геофизической обстановки данными для эффективного прогноза параметров космической погоды на основе наблюдения космического пространства приборами, расположенными на Земле и на борту космических аппаратов.

Связь данной работы с другими научно-исследовательскими работами. Наиболее полномасштабно работы по контролю космического пространства для целей мониторинга космической погоды развиваются в США. Основные раб...