Руководитель работ: Зав. ЛАИЮ Хайкин
В.Б.
Ответственные исполнители:
н.с. Берлизев И.В.
инж-электр. Жданов А.Ф.
В юстировке также участвовали
инж-прогр. Бахтеев Р.Р.
инж-электр.Магаметов В.Ф.
техн.Забавская Н.П.
---------------------------------------------------------------------------------------------
В период с 21 по
27 февраля проводилась плановая юстировка
Северного сектора РАТАН-600.
Юстировка проводилась с обл.1
с помощью юстировочного комплекта
на волну 2.7 см.
Юстировка выполнена
по новой схеме с целью избежать систе-
матических поправок к положению
фокуса, зависящих от угла
наблюдений, которые регулярно
выявляются с помощью трудоем-
кой процедуры "привязки" положения
фокуса по опорным источникам,
а также поправок к угломестному положению щитов после каждой
юстировки. Предварительно было
проведено моделирование ситуации,
возникавшей ранее, показавшее,
что причиной зависимости положения
фокуса от высоты источника является
отличие радиуса полученной
окружности от среднего 288000,
который в счете уставок оражает
начальное положение элементов
по радиусу, и как следствие отличие
центра получаемой окружности
от геодезического центра РАТАН-600.
Соответствие получаемой
окружности радиусу 288000 позволит избежать
и другой поправки - к угломестному
положению щитов, так как при отличии
радиуса от среднего возникает
проблема и правильного угломестного
положения щитов после юстировки.
Как известно, из-за нахождения щитов
в ближней зоне вторичного зеркала,
его двойного вхождения в процессе автоколлимационных измерений, а также,
возможно, из-за влияния зеркаль-
ного канала земли, наблюдается
отличие геодезических угломестных нулей
от автоколлимационных, что и
приводит к проблеме так называемых 8 де-
лений по углу места, которые
приходится вводить в автоколлимационные
АК-нули для получения правильного
результата. Практически величина
дополнительных делений после
различных юстировок колебалось от +8 до -3, что
еще более осложняет проблему.
Ввод же поправки к угоместным нулям с использова-
нием результатов геодезических
измерений опорных щитов также невсегда был
успешным по той же причине:
наблюдения опорных указывали зависимость этой
величины от угла места. Кроме
того угломестное положения щитов вычисляется на
РАТАНе после радиального и существенное
отличие радиуального положения щита
от
расчетного из-за ошибки в радиусе
юстируемой окружности могло приводило к
дополнительной ошибке в угломестном
положении щитов. Неправильный радиус
окружности после юстирорвки
вызывает еще одну проблему: возможный наезд щитов
на концевые выключатели в их
крайних положениях, так как при этом смещаются
фактические положения щитов
по радиусу. Целью выполненных работ было устранение
всех отмеченных негативных результатов
АК юстировок и отказ в будущем от
трудоемкой привязки фокуса по
опорным источникам, что ведет к необоснованным
потерям наблюдательного времени
с одной стороны и зависимости качества
последующих наблюдений от качества
проведенной привязки фокуса с другой, что в
свою очередь определяется точностью
установки облучателя в фокус, числом
опорных источников, отношением
сигнал/шум, работой премной аппаратуры, ошибкой
интерполяции, погодными условиями,
наконец, человеческим фактором. Отказ от
привязки фокуса и нахождения
систематических поправок по опорным источником
является важным шагом в повышении
инструментальной точности радиотелескопа
в целом.
В первый день юстировки
была выполнена геодезическая привязка 9 опорных щитов
Северного сектора, результаты
которой даны в табл.1. Весь второй день юстировки
был отведен нахождению правильного
положения облучателя и рупора юстировочной
аппаратуры, соответстующего
центру окружности с радиусом 288000. Измерение
фокального пятна до юстировки
показало (Рис.1), что антенна находится в хорошем
состоянии с точки зрения взаимной
привязки элементов, однако существенное
отличие положения продольного
фокуса от геодезического центра РАТАН-600 (АК фокус
на старой окружности был сдинут
на 6 см от центра к Плоскому отражателю)
подтверждало отличие радиуса
окружности от средней.
С целью достижения полного соответствия
между геодезией и АК- методом облуча-
тель был установлен точно в
геодезический центр. После этого по 9 опорным
щитам было найдено поперечное
положение фокуса антенны по каретке (Рис2). Макси-
мум интерференционного фокального
пятна на волне 2.7 см был равен 1454 мм, что
на 12 мм больше поперечного
положения максимума фок. пятна для всей аннтенны
на старой окружности. После
определения поперечного положения фокуса был
произведен поиск продольного
фокуса путем нахождения равносигнальной зоны по
продольному фокальному пятну
от тех же 9 опорных щитов. Максимум продольного
пятна оказался смещенным на
10 мм к антенне. Причиной такого смещения может
быть как углубленность фазового
центра юстировочного рупора, так и систематичес-
кая ошибка в геометрии бочки.
После определения положения фокуса по поперечной
и продольной координате была
проведена пробная юстировка каждого из 9-ти опорных
щитов по всем координатам относительно
всех 9 щитов. Она показала, что отличие
АК нулей по радиусу от гедезических
составляет +-1-2 деления, по углу -4-5
делений, по азиуту -+5-7 делений,
что с одной стороны подтверждало правильность
геодезической юстировки, с другой
правильность выбранного положения фокуа для
АК юстировки. Если бы такого
совпадения не было по предложенной схеме необходимо
было искать продольный фокус
облучателя до тех пор пока не наступит совпадение
АК-нулей и геодезических. После
этого был оставлен вертикально стоящим один
600 щит и с ним была произведена
юстировка других щитов по радиусу, показавшая
сходимость АК и геодезических
нулей с точностью 2-3 деления на крайних опорных
щитах. Для выяснения ситуации
на краях сектора была произведена пробная
юстировка крайних щитов сектора
с обоих сторон, показавшая отличие новых
АК-нулей по сравнению со старой
окружностью на ожидаемую величину более 100 т.д.
Продольный и поперечный наклон
облучателя показал соответствие горизонталного
положения облучателя максимуму
сигнала.
Таким образом предварительные
измерения показали, что мы установили фазовый
центр юстировчного рупора в
центр окружности радиуса 288000 и что радиальное
положение щитов после юстировки
будет соответствовать данному радусу.
В дальнейшем была
произведена юстировка 9 групп Северного сектора по углу и
азимуту (2 дня) и по радиусу
(1 день). После юстировки в АК-нули по углу были
введены +5 т.д. полученные путем
усреднения разницы геодезических и АК нулей
по 9 опорным щитам. Фокальное
пятно после юстировки приведено
на Рис.3. Фокальное пятно имеет
несимметричный боковой лепесток на уровне 1%,
свидетельствующий о наличии
крупномасштабной ошибки размера порядка пол антенны
в распределении поля на апертуре.
Причиной этого могло стать измерение
фокального пятна уже после введения
5 т.д. по углу, которые могли дать разный
эффект для центральной части
и краев антенны. Измерение фокального пятна на
волне 8 мм показало также несимметричный
боковой лепесток с той же стороны
на уроне 12-13 %(Рис.4). Продольное
фокальное пятно на волне 8 мм хорошее и
имеет симметричные крылья на
уровне 7 %, что соответсвует теории. Последующее
измерение КПД антенны на волне
8 мм дало величину -7.5 дб, что является очень
высоким показателем и лишь однажды
было превзайдено (-7.2 дб). Поскольку уже началась процедура обнуления
антенны повторить измерения фокальных пятен с правильным положением антенны
по углу с точки зрения АК метода не представлялось возможным.
Поперечное положение
фокуса после юстировки не изменилось по сравнению с ее
началом и равно 1454 мм. Продольное
положение фокуса после юстировки также
не изменилось и равно 10 мм
от центра к антенне на волне 2.7 см и 13 мм к
антенне на волне 8 мм.
После юстировки
была выполнена привязка фокуса антенны по опорным источникам
и качание щитов по углу. Привязка
фокуса показала, что сразу с первого наблю-
дения все источники были видны
на волне 1.38 см с высокими антенными темпера-
турами, что почти не случалось
на РАТАН-600.
В результате привязки
фокуса была получена усредненная поправка к фокусу
20 мм в сторону антенны, независимо
от высоты источника. Реальные данные
наблюдений на различных реперах
и высотах дали поправку 20 мм (+3-4 мм) мм при
отсутствии зависимости от высоты,
что находится в пределах внутренней точности
самой процедуры привязки. Процедура
качания антенны по углу +- 5 т.д. дала
нулевую поправку на нескольких
различных высотах источников. Наличие
систематической постоянной 20
мм поправки к продольному фокусу свидетельствует
о систематической ошибке в геометрии
облучателя или нашего знания его геометрии,
а также, возможно, о том, что
реальные фазовые центры рупоров не соответстуют
фокальной линии облучателя.
Напомним что в АК режиме также различие между
геодезическим и АК фокусом составило
10-13 мм в сторону антенны. Результаты
привязки антенны свидетельствуют
о правильности предложенной методики юстировки
для получения нужного радиуса
окружности после юстировки.
По опорным источникам
проводилась также привязка поперечного фокуса антенны.
Она выявила различие с ранее
определенным положением западного рупора на волну
2.7 на оси телескопа при положении
каретки 937 мм. Новое положении рупора
на оси после юстировки по результатам
наблюдений по времени кульминации по
источникам на средних и низких
углах равно 927 мм(задержка около 1 с) однако в
некоторых положениях облучателя
задержка отсутствует. На высоких углах наблюдений
задержка оказалась близкой к
нулю. Следует отметить, что положение максимума
сигнала по каретке в АК режиме
после юстировки антенны 1454 мм дает положение
западного рупора 2.7 мм на оси
при значении 950 мм 9 (расстояние между рупорами
504 мм). Положение АК рупора
на оси телескопа было специально проверено геоде-
зией после юстировки. Таким
образом наблюдается несоответствие получаемого
по опорным и АК положения поперечного
фокуса в пределах 13-23 мм, что непонятно.
Следует в дальнейшем отодвинуть
юстировочный рупор от огромного рупора на волну
31 см, находящегося впритык
к юстировочному и способного влиять на положение
фазового центра юстировочного
рупора. Геодезические измерения после выявления
указанного несоответствия показали
также разворот вторичного облучателя на
1 см на краю. Такой разворот
лишь частично может обьяснить несоответствие
поперечных фокусов в АК и наблюдательном
режиме из-за двойного вхождения
бочки. Проверка геодезией расстояния
индекс-фокус показало его соответствие
старому значению в пределах
3 мм.
Наблюдение опорных
источников после юстировки показали высокую антенную
температуру источников и уменьшение
полуширин источников на коротких волнах.
Так антенная температура источника
3С273 достигла на волне 1.38 см (впервые за
его наблюдения) 4 градусов.
Вместе с тем было отмечено наличие несимметричного
бокового лепестка на уровне
3-3.5% на волне 2.7 на всех углах, что более чем в
5 раз превышает расчетный уровень
лепестков. В то же время параллельно
проходившие наблюдения источников
на высоких и низких углах методом быстрых
перестановок показали отсутствие
указанного бокового лепестка. Анализ результатов
счета уставок по нашей программе
и программе Жеканиса с учетом всех видов
кинематических поправок показал,
что в одинаковых положениях продольных фокусов
оба счета дают идентичные уставки
антенны однако реальные установки антенны
существенно отличаются тем,
что в мы выбираем вершину эллипса вблизи минимальной
окружности для возможности большего
разворота антенны, а в штатном режиме-
вблизи максимальной окружности.
В результате в центральной части антенны
в обоих случаях кинематические
поправки используются по разному. Подобная
ситуация свидетельствует о возможном
наличии ошибки в банке кинематических поправок по радиусу на максимальной
окружности. Ранее ряд существенных ошибок в этом банке был найден на минимальной
окружности. Исправленный банк кинематических
поправок проверялся в данном
цикле наблюдений. С этой целью уставки на
источник 3C273 (87 град) были
расчитаны таким образом, что вся установка
находилась вблизи минимальной
окружности. Наблюдения со старым и новым
банком показали, что в последнем
случае антенная температура источника
возростает на 24% на волне 1.38
см и на 11.5 % на волне 2.7 см. Новый банк
кинематических радиальных поправок
был введен в штатный счет уставок. Появившие-
ся теперь подозрения к нему
в области максимальной окружности требуют дополни-
тельного анализа, наблюдений
опорных источников и геодезических измерений.