[go: up one dir, main page]

RU2694813C1 - Method of reflecting mirror surfaces formation of space radio telescope antenna - Google Patents

Method of reflecting mirror surfaces formation of space radio telescope antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2694813C1
RU2694813C1 RU2018135935A RU2018135935A RU2694813C1 RU 2694813 C1 RU2694813 C1 RU 2694813C1 RU 2018135935 A RU2018135935 A RU 2018135935A RU 2018135935 A RU2018135935 A RU 2018135935A RU 2694813 C1 RU2694813 C1 RU 2694813C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shields
antenna
main mirror
shield
reflector
Prior art date
Application number
RU2018135935A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Емельянович Городецкий
Вугар Гариб оглы Курбанов
Ирина Леонидовна Тарасова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение наук Институт проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение наук Институт проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение наук Институт проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН)
Priority to RU2018135935A priority Critical patent/RU2694813C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2694813C1 publication Critical patent/RU2694813C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/40—Correcting position, velocity or attitude
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • G01S7/4026—Antenna boresight
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/10—Mirrors with curved faces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: antenna equipment.
SUBSTANCE: invention relates to antenna systems of space radio telescopes, specifically to methods of forming their reflecting surfaces with tuning to length of radio waves received by antenna. Result is achieved due to adjustment of antenna surfaces on operating frequency range, absence of weight and wind deformations of antenna structure elements and elimination of Earth's astronomical climate effect by installation of reflecting antenna surfaces on Earth satellites. At that, positions of shields forming the reflecting surface of the main antenna mirror are measured, the positions of shields of the main mirror are built in the computer for each shield so that the focal distance and position of the base of each paraboloid is minimally different from the neighboring one and wherein the differences between their focal distances are a multiple of the wavelength of the radio-frequency received by the antenna. Deviations of each shield of the main mirror from the corresponding approximating paraboloid are calculated, according to the calculated deviations, each shield is moved towards minimization of these deviations, position of each shield of the convergent reflector is measured, and along the direction of the reflected beams from the shields of the main mirror towards the side of the reflector and the path of the reflected beams from the surfaces of the shields of the reflector, the mismatch of the extreme beams is calculated, each shield is moved towards reduction of mismatches. Radiation receiver is installed on the controlled element, the controlled elements of the shields of the reflecting surfaces of the main mirror and the convergent reflector, as well as the radiation receiver are made in the form of, for example, hexapods installed on satellites of the Earth, which are brought out to the corresponding orbit. Satellites with fixed elements of reflecting shields are placed in orbit so that surface, which is passed through shields of the reflector, is close to ellipsoid and all beams reflected from shields of reflector through secondary focus fell on sensitive surface of radiation receiver. Center of the radiation receiver coincides with the secondary focus of the antenna as accurately as possible, and after the transfer of the reflector shields, the radiation receiver is moved until its center coincides with the position of the secondary focus of the antenna.
EFFECT: achieved technical result is increase in the antenna utilization coefficient.
1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к антенным системам космических радиотелескопов, а именно к способам формирования их отражающих поверхностей с настройкой к длине принимаемых антенной радиоволн.The invention relates to antenna systems of space radio telescopes, and in particular to methods of forming their reflecting surfaces with adjustment to the length of the radio waves received by the antenna.

Известен способ формирования отражающей поверхности основного зеркала многодиапазонных двухзеркальных антенн (ДЗА), образуемой параболическими щитами, расположенными в N ярусов, при котором для каждого яруса вычисляют оптимальный теоретический параболоид, обеспечивающий максимальное значение апертурного коэффициента использования поверхности (КИП), определяют максимально допустимое отклонение положения щитов каждого яруса и перемещают щиты таким образом, чтобы минимизировать максимальное отклонения профиля результирующей зеркальной поверхности основного зеркала от вычисленного теоретического (Раздоркин Д.Я., Романенко М.В. Алгоритм оптимизации двухзеркальной антенны с рефлектором из параболических щитов. Журнал радиоэлектроники, №4, 2000) [1].A known method of forming the reflective surface of the main mirror of multiband two-mirror antennas (DZA), formed by parabolic shields located in N tiers, in which the optimal theoretical paraboloid is calculated for each tier, which provides the maximum value of the aperture surface utilization factor (KPI) each tier and move the shields in such a way as to minimize the maximum deviation of the profile of the resulting mirror noy surface of the primary mirror from the calculated theoretical (Razdorkin DY, Romanenko MV optimization algorithm with the two-mirror antenna reflector of parabolic panels. electronics magazine, №4, 2000) [1].

Недостатком такого способа является снижение КИП из-за отсутствия адаптации поверхности к возмущающим параметрам, например к ветровым и весовым деформациям на земле, что может вызывать существенное снижение КИП у антенн с большой площадью поверхностей.The disadvantage of this method is the reduction of instrumentation due to the lack of adaptation of the surface to disturbing parameters, such as wind and weight deformations on the ground, which can cause a significant decrease in instrumentation of antennas with a large surface area.

Также известен способ формирования отражающих поверхностей антенн больших радиотелескопов миллиметровых волн, при котором щиты отражающих поверхностей главного зеркала устанавливают на управляющие элементы, измеряют положение щитов, образующих отражающую поверхность главного зеркала антенны, строят в компьютере по измеренным значениям, например методом наименьших квадратов, поверхность аппроксимирующего параболоида, вычисляют отклонения каждого щита от упомянутого аппроксимирующего параболоида и по вычисленным отклонениям с помощью системы автоматического управления перемещают каждый щит в сторону минимизации этих отклонений, затем измеряют положение второго зеркала (контррефлектора), вычисляют отклонение его измеренного положения от его оптимального положения, согласованного с построенной ранее поверхностью аппроксимирующего параболоида, и, с помощью системы автоматического управления перемещают контррефлектор в сторону минимизации указанного отклонения (RU Патент №2319171, Система автоматического наведения радиотелескопа, G01S, от 17.07.2006 г., бюл. №7, 2008 г.) [2].Also known is a method of forming the reflecting surfaces of antennas of large radio telescopes of millimeter waves, in which the shields of the reflecting surfaces of the main mirror are mounted on control elements, the position of the shields forming the reflecting surface of the main antenna mirror is measured on a computer using measured values, for example, by the least squares method , calculate the deviations of each shield from the said approximating paraboloid and from the calculated deviations from using the power of the automatic control system, move each shield towards minimizing these deviations, then measure the position of the second mirror (counter reflector), calculate the deviation of its measured position from its optimal position, consistent with the surface of the approximating paraboloid constructed earlier, and using the automatic control system move the counter reflector to the minimization side of this deviation (RU Patent No. 2319171, Radio Telescope Automatic Guidance System, G01S, dated July 17, 2006, bulletin. No. 7, 2008) [2].

Недостатком такого способа является отсутствие адаптации зеркальных поверхностей к изменению длины принимаемых антенной радиоволн и большой диапазон перемещений верхних щитов главного зеркала при адаптации к различным возмущениям, например весовым деформациям, что приводит к снижению КИП.The disadvantage of this method is the lack of adaptation of the mirror surfaces to changes in the length of the received radio antenna waves and a large range of movement of the upper shields of the main mirror when adapting to various disturbances, such as weight deformations, which leads to a decrease in instrumentation.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ формирования отражающих поверхностей антенны, в котором для повышения КИП при значительном разбросе рабочих диапазонов частот и больших весовых и ветровых деформаций элементов конструкции антенн щиты отражающих поверхностей главного зеркала устанавливают на управляющие элементы, измеряют положение щитов, образующих отражающую поверхность главного зеркала антенны, строят в компьютере по измеренным значениям положения щитов, например методом наименьших квадратов, поверхность аппроксимирующего параболоида, вычисляют отклонения каждого щита от упомянутого аппроксимирующего параболоида и по вычисленным отклонениям с помощью системы автоматического управления минимизации этих отклонений. Щиты отражающих поверхностей второго зеркала (контррефлектора) также устанавливают на управляющие элементы, по измеренным значениям положений щитов главного зеркала для каждого щита строят в компьютере свой аппроксимирующий параболоид таким образом, чтобы фокусное расстояние и положение основания каждого параболоида минимально отличалось от соседнего и при этом разности между их фокусными расстояниями были кратны длине волны принимаемого антенной радиоизлучения, и вычисляют отклонения каждого щита от соответствующего своего аппроксимирующего параболоида, после окончания перемещений щитов главного зеркала измеряют положения каждого щита контррефлектора, строят в компьютере модель хода лучей, отраженных от щитов главного зеркала в сторону контррефлектора, и хода отраженных лучей от поверхностей щитов контррефлектора и вычисляют рассогласования крайних лучей, отраженных от щитов главного зеркала, с положениями соответствующих краев отражающих поверхностей щитов контррефлектора и с помощью системы автоматического управления перемещают каждый щит контррефлектора в сторону уменьшения указанных рассогласований таким образом, чтобы положения их фокусов минимально расходились между собой и с положением вторичного фокуса зеркальной системы и (или) с положением приемника излучения при условии, что длины лучей, представляющих собой оптические пути от первичного фокуса до отражающих поверхностей щитов контррефлектора и расхождения между ними, а так же длины лучей, представляющих собой оптические пути от отражающих поверхностей щитов контррефлектра до вторичного фокуса и расхождения между ними были кратны длине волны принимаемого излучения. (RU Патент №2518398, Способ адаптации отражающих поверхностей антенны, G01S, от 20.11.2012 г, бюл. №16, 10.06.2014 г.) [3].The closest to the proposed technical essence is a method of forming the reflecting surfaces of the antenna, in which to enhance the instrumentation with a significant variation of the working frequency ranges and large weight and wind deformations of antenna design elements, the shields of the reflecting surfaces of the main mirror are installed on the control elements, measure the position of the shields that form the reflective the surface of the main mirror of the antenna, built in the computer on the measured values of the position of the boards, for example, by the method of least squares comrade surface approximating a paraboloid calculated deviation of each sheet from said approximating a paraboloid and the calculated deviations by an automatic control system to minimize these deviations. The shields of the reflecting surfaces of the second mirror (counterreflector) are also installed on the control elements. Using the measured values of the positions of the shields of the main mirror for each shield, they construct their approximating paraboloid in the computer so that the focal length and base position of each paraboloid is minimally different from the neighboring one and at the same time the difference between their focal lengths were multiples of the wavelength of the radio emission received by the antenna, and calculate the deviations of each shield from its respective appr ximizing paraboloid, after the end of the movements of the main mirror shields measure the positions of each counter-reflector shield, build in the computer a model of the rays reflected from the main mirror shields towards the counter reflector and the reflected rays from the surfaces of the counter-reflector shields and calculate the misalignments of the extreme rays reflected from the main mirror shields , with the positions of the respective edges of the reflecting surfaces of the shafts of the counterreflector and using the automatic control system move each shield of the counterrefle of the torus in the direction of reducing these discrepancies so that the positions of their foci are minimally diverged between themselves and with the position of the secondary focus of the mirror system and (or) with the position of the radiation receiver, provided that the lengths of the rays representing the optical paths from the primary focus to the reflecting surfaces of the shields counter reflector and the differences between them, as well as the length of the rays, which are optical paths from the reflecting surfaces of the counter reflector shields to the secondary focus and the differences between them yli multiple of the wavelength of the received radiation. (RU Patent No. 2518398, Method of adaptation of the reflecting surfaces of the antenna, G01S, of November 20, 2012, Bull. No. 16, June 10, 2014) [3].

Недостатком такого способа является сильное влияние астрономического климата места установки антенны на КИП антенны в момент астрономических наблюдений.The disadvantage of this method is the strong influence of the astronomical climate of the antenna installation site on the antenna KIP at the time of astronomical observations.

Задачей изобретения является повышение КИП за счет настройки отражающих поверхностей антенны на длину волны принимаемого излучения и устранения влияния астрономического климата Земли, преимущественно в миллиметровом диапазоне длин волн за счет установки отражающих поверхностей антенны на спутники ЗемлиThe objective of the invention is to increase the instrumentation by adjusting the reflecting surfaces of the antenna to the wavelength of the received radiation and eliminate the influence of the astronomical climate of the Earth, mainly in the millimeter wavelength range due to the installation of the reflecting surfaces of the antenna on the Earth satellites

Технический результат от повышения КИП антенны состоит в достижении высоких значений апертурного КИП за счет настройки поверхностей антенны на рабочий диапазон частот, отсутствия весовых и ветровых деформаций элементов конструкции антенн и устранения влияния астрономического климата Земли путем установки отражающих поверхностей антенны на спутники Земли.The technical result from increasing the antenna KIP is to achieve high values of the aperture instrumentation by adjusting the antenna surfaces to the working frequency range, lacking weight and wind deformations of the antenna design elements and eliminating the influence of the astronomical climate of the Earth by installing the reflecting surfaces of the antenna on the Earth satellites.

Указанная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе, как и в способе принятом за прототип, щиты отражающих поверхностей главного зеркала и контррефлектора устанавливают на управляемые элементы, измеряют положения щитов, образующих отражающую поверхность главного зеркала антенны, строят в компьютере по измеренным значениям положения щитов главного зеркала для каждого щита, например методом наименьших квадратов своих аппроксимирующих параболоидов, таким образом, чтобы фокусное расстояние и положение основания каждого параболоида минимально отличалось от соседнего и при этом разности между их фокусными расстояниями были кратны длине волны принимаемого антенной радиоизлучения, вычисляют отклонения каждого щита главного зеркала от соответствующего своего аппроксимирующего параболоида, и по вычисленным отклонениям с помощью системы автоматического управления перемещают каждый щит в сторону минимизации этих отклонений, а после окончания перемещений щитов главного зеркала измеряют положения каждого щита контррефлектора, строят в компьютере модели хода лучей, отраженных от щитов главного зеркала в сторону контррефлектора и хода отраженных лучей от поверхностей щитов контррефлектора, вычисляют рассогласования крайних лучей, отраженных от щитов главного зеркала, с положениями соответствующих краев отражающих поверхностей щитов контррефлектора и, с помощью системы автоматического управления, перемещают каждый щит контррефлектора в сторону уменьшения указанных рассогласований таким образом, чтобы положения их фокусов минимально расходились между собой, с положением вторичного фокуса зеркальной системы и с положением приемника излучения при условии, что длины лучей, представляющих собой оптические пути от первичного фокуса до отражающих поверхностей щитов контррефлектора и расхождения между ними, а также длины лучей, представляющих собой оптические пути от отражающих поверхностей щитов контррефлектра до вторичного фокуса и расхождения между ними были кратны длине волны принимаемого излучения,This problem is solved due to the fact that in the proposed method, as in the method adopted for the prototype, the shields of the reflecting surfaces of the main mirror and the counter reflector are mounted on controlled elements, the positions of the shields forming the reflecting surface of the main antenna mirror are measured on the computer using the measured position values main mirror shields for each shield, for example, using the least squares method of its approximating paraboloids, so that the focal length and the base position of each the raboloid was minimally different from the neighboring one and the differences between their focal lengths were multiples of the wavelength of the received radio emission, calculate the deviations of each shield of the main mirror from its corresponding approximating paraboloid, and move each shield towards minimizing these deviations from the calculated deviations , and after the end of the movements of the shields of the main mirror, the positions of each shield of the counterreflector are measured, built in the computer model x Yes, the rays reflected from the main mirror shields towards the counterreflector and the reflected rays from the surfaces of the counterreflector shields calculate the inconsistencies of the extreme rays reflected from the main mirror shields with the positions of the respective edges of the reflecting surfaces of the counterreflector shields and, using the automatic control system, move each shield counter reflector in the direction of reducing these discrepancies in such a way that the positions of their foci are minimally different from each other, with the position of the secondary photo the mirror system and the position of the radiation receiver, provided that the lengths of the rays are optical paths from the primary focus to the reflecting surfaces of the counter reflector shields and the differences between them, as well as the lengths of the rays that are optical paths from the reflective surfaces of the shields of the counter reflector to the secondary focus and the differences between them were multiples of the wavelength of the received radiation,

В отличие от известного в предлагаемом способе приемник излучения устанавливают на управляемом элементе, управляемые элементы щитов отражающих поверхностей главного зеркала и контррефлектора, а также приемника излучения выполняют например в виде гексаподов, устанавливаемых на спутниках земли, выводимых на орбиту, например геостационарную, таким образом, чтобы поверхность, проведенная через щиты главного зеркала, была близкой к параболической и чтобы лучи, идущие от плоскости фронта принимаемого антенной радиоизлучения и падающие на поверхности щитов главного зеркала собирались в первичном фокусе антенны и затем падали на щиты контррефлектора, причем спутники, на которых закреплены управляемые элементы щитов контррефлектора, помещают на орбиту, например геостационарную, так чтобы поверхность, проведенная через щиты контррефлектора, была близкой к эллипсоиду и чтобы все отраженные от щитов контррефлектора лучи собирались во вторичном фокусе и попадали на чувствительную поверхность радиоприемника, причем спутник, на котором закреплен управляемый элемент приемника, помещают на орбиту, например геостационарную так, чтобы центр приемника излучения как можно точнее совпадал со вторичным фокусом антенны, а после окончания перемещения щитов контррефлектора приемник излучения перемещают с помощью системы автоматического управления до совпадения его центра с положением вторичного фокуса антенны.In contrast to the known in the proposed method, the radiation receiver is installed on the controlled element, the controlled elements of the shields of the reflecting surfaces of the main mirror and counter reflector, and also the radiation receiver are performed for example in the form of hexapods installed on earth satellites put into orbit, for example, geostationary, so that the surface passed through the shields of the main mirror was close to parabolic and that the rays coming from the front plane of the radio emission received by the antenna and falling on the surfaces of the main mirror shields were assembled in the primary focus of the antenna and then fell on the counter-reflector shields, and the satellites on which the controlled elements of the counter-reflector shields are attached are placed in an orbit, for example, geostationary, so that the surface through the counter-reflector shields is close to the rays reflected from the shields of the counterreflector were collected in the secondary focus and hit the sensitive surface of the radio receiver, and the satellite on which the controlled element is fixed a, placed in an orbit, for example, geostationary, so that the center of the radiation receiver coincides as closely as possible with the secondary focus of the antenna, and after the movement of the counter reflector shields is completed, the radiation receiver is moved using the automatic control system until its center coincides with the position of the secondary focus of the antenna.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема вывода на орбиту спутников, несущих элементы конструкций щитов основного зеркала, контррефлектора и приемника излучения, на фиг. 2 - схема расположения группировок спутников в пространстве при совмещении со схемой зеркальной системы антенны, на фиг. 3 - блок - схема системы управления формированием антенны из группировки спутников, на фиг. 4 - блок - схема системы фокусировки антенны, на фиг. 5 - схема хода лучей принимаемого излучения при фокусировке, на фиг. 6 - блок - схема системы автоматического управления положением подвижной платформы управляющего элемента, на фиг. 7 - общий вид управляющего элемента (гексапода).The essence of the proposed method is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a scheme of putting satellites into orbit, bearing elements of the structures of the shields of the main mirror, counter reflector and radiation receiver, FIG. 2 shows the arrangement of satellite constellations in space when combined with the antenna mirror system circuit; FIG. 3 is a block diagram of a system for controlling the formation of an antenna from a constellation of satellites; FIG. 4 is a block diagram of the antenna focusing system; FIG. 5 is a diagram of the course of the rays of the received radiation during focusing; FIG. 6 is a block diagram of a system for automatically controlling the position of a movable platform of a control element; FIG. 7 - a general view of the control element (hexapod).

На схеме запуска спутников на орбиту (фиг. 1) показаны фаза 1, 2 старта ракетоносителя спутника, фаза 2, 3 выхода на околоземную орбиту, фаза 4, 5, 6 выхода на геостационарную орбиту и фаза 6, 7, 8 схода, либо удержания на орбите.The launching of satellites into orbit (Fig. 1) shows phase 1, 2 of the launch of the satellite’s launch vehicle, phase 2, 3 exits to the near-earth orbit, phase 4, 5, 6, exits to the geostationary orbit, and phase 6, 7, 8, descent or hold in orbit.

Схема формирования зеркальной системы антенны (фиг. 2) содержит спутники 9, несущие отражающие поверхности 10 главного зеркала с управляющими элементами 11, спутники 12, несущие отражающие поверхности 13 контррефлектора с управляющими элементами 14, спутник 15, несущий приемник излучения 16 с управляющим элементами 17, а также лучи 18 принимаемого излучения, падающие на отражающие поверхности 10 главного зеркала, лучи 19 принимаемого излучения, отраженные от отражающих поверхностей 10 главного зеркала, лучи 20 принимаемого излучения, отраженные от отражающих поверхностей 13 контррефлектора, фокус 21 параболоида (первичный фокус антенны F1), фокус 22 эллипсоида (вторичный фокус антенны F2).The diagram of the formation of the mirror antenna system (Fig. 2) contains satellites 9 carrying the reflecting surfaces 10 of the main mirror with control elements 11, satellites 12 carrying the reflecting surfaces 13 of the counter reflector with control elements 14, satellite 15 carrying the radiation receiver 16 with the control elements 17, as well as received radiation beams 18 incident on the reflecting surfaces 10 of the main mirror, received radiation beams 19 reflected from the reflecting surfaces 10 of the main mirror, received radiation beams 20 reflected from azhayuschih kontrreflektora surfaces 13, 21 of the paraboloid focus (F prime focus antenna 1), the focus of the ellipsoid 22 (secondary focus F 2 antenna).

Блок-схема системы управления группой спутников, образующих антенну (фиг. 3), содержит расположенную на Земле центральную управляющую вычислительную машину 23, выход которой связан с системой 24 вывода спутников на орбиту, системой 25 стабилизации спутников на орбите, системой 26 ориентации спутников и системой 27 фокусировки антенны.The block diagram of a control system for a group of satellites forming an antenna (FIG. 3) contains a central control computer 23 located on Earth, the output of which is connected to the satellite orbit output system 24, the satellite orbit stabilization system 25, the satellite orientation system 26 and the system 27 focusing antenna.

Блок-схема системы фокусировки антенны (фиг. 4) содержит расположенную на спутнике 15 управляющую ЭВМ наведения 28, выход которой связан с системой автоматического управления (САУ) 29 координатами подвижной платформы управляющего элемента 11 щитов отражающих поверхностей 10 главного зеркала, системой автоматического управления (САУ) 30 координатами подвижной платформы управляющих элементов 14 щитов отражающих поверхностей 13 контррефлектора и системой автоматического управления (САУ) 31 координатами подвижной платформы управляющего элемента 17 приемника излучения 16.The block diagram of the antenna focusing system (Fig. 4) contains a guidance computer 28 located on the satellite 15, the output of which is connected to the automatic control system (ACS) 29 coordinates of the moving platform of the control element 11 of the reflecting surface shields 10 of the main mirror, automatic control system (ACS ) 30 coordinates of the movable platform of the control elements 14 shields of reflecting surfaces 13 of the counter reflector and automatic control system (ACS) 31 coordinates of the movable platform of the control element 17 radiation detectors 16.

На схеме хода лучей при фокусировке (фиг. 5) показаны щит 10 главного зеркала, лучи 32 и 33, отраженные от щита главного зеркала, щит 13 контррефлектора, согласованный с положением щита 10 главного зеркала, лучи 34 и 35, отраженные от щита 13, шит 36 контррефлектора, несогласованный с положением щита 10, лучи 37 и 38, отраженные от щита 36, приемник излучения 16. Кроме того, фиг. 5 содержит следующие буквенные обозначения: буквами А и В обозначены края щита 10 главного зеркала, С и Д - края щита 13, Е и К - края щита 36, F1 - первичный фокус, F2 - вторичный фокус, F3 - фокус лучей, отраженных от щита 36.The diagram of the course of the rays during focusing (Fig. 5) shows the main mirror shield 10, rays 32 and 33, reflected from the main mirror shield, the counter reflector shield 13, coordinated with the position of the main mirror shield 10, rays 34 and 35, reflected from the shield 13, shit 36 counter-reflectors, inconsistent with the position of the shield 10, the rays 37 and 38, reflected from the shield 36, the radiation receiver 16. In addition, FIG. 5 contains the following letter designations: the letters A and B indicate the edges of the shield 10 of the main mirror, C and D - the edges of the shield 13, E and K - the edges of the shield 36, F1 - the primary focus, F2 - the secondary focus, F3 - the focus of the rays reflected from Shield 36.

Блок-схема системы автоматического управления линейными и угловыми координатами подвижной платформы управляющего элемента (фиг. 6) содержит управляющую ЭВМ 39, содержащую вычислитель 40 задающих воздействий, получающий на входе задания от управляющей ЭВМ наведения 28, и вычислитель 41 ошибок управления, один вход которого связан с выходом вычислителя 40, другой - с выходом системы измерения 42 координат подвижной платформы 43, а выход - со входом группового регулятора 44 управляющего элемента 11 или 14 или 17. Выход группового регулятора 44 связан со входами шести контроллеров 45, вторые входы которых связаны с выходами датчиков 46 перемещения ног-актуаторов 47, одни выходы которых связаны со входами датчиков 46 перемещения ног-актуаторов 47, а другие - через шарниры 48 с подвижной платформой 43, связанной со входом системы измерения 42 координат платформы. В зависимости от назначения управляющего элемента 11 или 14 или 17 к нему крепятся либо отражающая поверхность 10 главного зеркала, либо отражающая поверхность 13 контррефлектора, либо приемник излучения 16.The block diagram of the automatic control system of linear and angular coordinates of the movable platform of the control element (FIG. 6) contains a control computer 39 containing a calculator 40 of the specified actions, receiving at the input a task from the control computer 28 of guidance, and a calculator 41 of control errors, one input of which is connected with the output of the transmitter 40, the other with the output of the measurement system 42 coordinates of the movable platform 43, and the output with the input of the group controller 44 of the control element 11 or 14 or 17. The output of the group controller 44 is connected to moves six controllers 45, the second inputs of which are connected to the outputs of the sensors 46 move the foot actuators 47, some of the outputs of which are connected to the inputs of the sensors 46 move the foot actuators 47, and others through hinges 48 with a movable platform 43 associated with the input of the measurement system 42 platform coordinates. Depending on the purpose of the control element 11 or 14 or 17, either the reflecting surface 10 of the main mirror, or the reflecting surface 13 of the counter reflector, or the radiation receiver 16 are attached to it.

На фиг. 7 общего вида управляющего элемента введены обозначения: неподвижная платформа 48, которая закрепляется на спутнике, подвижная платформа 43, к которой крепятся отражающие поверхности 10, либо 13, либо приемник излучения 16, ноги-актуаторы 47.FIG. 7 of the general form of the control element, the following designations are introduced: fixed platform 48, which is fixed on the satellite, mobile platform 43, to which the reflecting surfaces 10 are attached, or 13, or radiation receiver 16, foot-actuators 47.

Описание способаDescription of the method

В соответствии со схемой запуска спутников на орбиту (фиг. 1) и в соответствии со схемой формирования зеркальной системы антенны (фиг. 2) по командам из центральной управляющей вычислительной машины 23 (фиг. 3) сначала с помощью системы 24 производит вывод спутников на орбиту таким образом, что группа спутников 9, несущих отражающие поверхности 10 главного зеркала с управляющими элементами 11, образовали на орбите фигуру, близкую к параболоиду, а группа спутников 12, несущих отражающие поверхности 13 контррефлектора с управляющими элементами 14 - образовали фигуру типа эллипсоид (см. фиг. 2). При этом, оптические оси этих фигур находятся на одной линии и их фокусы совпадают в первичном фокусе F1 антенны, а спутник 15, несущий приемник излучения 16 с управляющим элементами 17, помещают вблизи вторичного фокуса антенны и эллипсоида F2. В этом случае лучи 18 принимаемого излучения (фиг. 2), падая на отражающие поверхности 10 главного зеркала и отражаясь в виде лучей 19, падают на отражающие поверхности 13 контррефлектора и, отражаясь в виде лучей 20 попадают в фокус 22 эллипсоида (вторичный фокус антенны F2).In accordance with the scheme of launching satellites into orbit (Fig. 1) and in accordance with the scheme of forming the mirror antenna system (Fig. 2), using commands from the central control computer 23 (Fig. 3), first with the help of system 24 produces the output of satellites into orbit in such a way that a group of satellites 9 carrying reflective surfaces 10 of the main mirror with control elements 11, formed in orbit a figure close to a paraboloid, and a group of satellites 12 carrying reflective surfaces 13 of a counter reflector with control elements 14 - They described an ellipsoid-type figure (see Fig. 2). In this case, the optical axes of these figures are on the same line and their foci coincide at the primary focus F 1 of the antenna, and the satellite 15 carrying the radiation receiver 16 with the control elements 17 is placed near the secondary focus of the antenna and the ellipsoid F 2 . In this case, the rays 18 of the received radiation (Fig. 2), falling on the reflective surfaces 10 of the main mirror and reflected in the form of rays 19, fall on the reflective surfaces 13 of the counterreflector and, reflected in the form of rays 20, fall into the focus 22 of the ellipsoid (secondary focus of the antenna F 2 ).

Затем, по командам из центральной управляющей вычислительной машины 23 (фиг. 3) с помощью системы 25 производят стабилизацию спутников на орбите и развертывание отражающих поверхностей 10 и 13, а также приемника излучения 16 таким образом, чтобы они образовали зеркальную систему антенны (фиг. 2).Then, according to commands from the central control computer 23 (FIG. 3), using the system 25, the satellites are stabilized in orbit and the reflecting surfaces 10 and 13 are deployed, as well as the radiation receiver 16, so that they form a mirror antenna system (Fig. 2 ).

Затем, по командам из центральной управляющей вычислительной машины 23 (фиг. 3) с помощью системы 26 и двигателей спутников 9 (на фиг. 3 двигатели не показаны) ориентируют отражающие поверхности 10 главного зеркала так, чтобы отраженные от них лучи 19 собирались в первичном фокусе F1 антенны. Далее с помощью системы 26 и двигателей спутников 12 (на фиг. 3 двигатели не показаны) ориентируют отражающие поверхности 13 контррефлектора так, чтобы отраженные от них лучи 20 собирались во вторичном фокусе F2 антенны. При этом щиты, отражающие поверхности 13 контррефлектора, ориентируют таким образом, чтобы все отраженные от них лучи собирались во вторичном фокусе F2 с равными фазами. В этом случае КИП антенны будет максимальным. В частности, как показано на фиг. 5, луч 32 от края А щита поверхности 10 главного зеркала проходя через первичный фокус F1 антенны, попадает в край Д щита поверхности 13 контррефлектора, согласованный с положением щита поверхности 10 главного зеркала, а луч 33 от края В щита поверхности 10 главного зеркала, проходя через первичный фокус F1 антенны, попадает в край С щита поверхности 13 контррефлектора. При этом, отраженные от щита 30 поверхности 13 лучи 34 и 35 собираются во вторичном фокусе F2 антенны с равными фазами.Then, by commands from the central control computer 23 (Fig. 3), using the system 26 and the engines of the satellites 9 (engines not shown in Fig. 3) orient the reflecting surfaces 10 of the main mirror so that the rays 19 reflected from them are collected in the primary focus F 1 antenna. Next, using the system 26 and the engines of the satellites 12 (in Fig. 3, the engines are not shown) orient the reflecting surfaces 13 of the counterreflector so that the rays 20 reflected from them are collected in the secondary focus of the F 2 antenna. At the same time, the shields reflecting the surfaces 13 of the counterreflector are oriented in such a way that all the rays reflected from them are collected in the secondary focus F 2 with equal phases. In this case, the antenna KIP will be maximum. In particular, as shown in FIG. 5, the beam 32 from the edge A of the surface shield 10 of the main mirror passing through the primary focus F 1 of the antenna enters the edge D of the shield of the counter reflector surface 13 matched with the position of the shield of the main mirror surface 10, and the beam 33 from the edge B of the main mirror surface 10, passing through the primary focus F 1 of the antenna, falls into the edge C of the shield of the surface 13 of the counter reflector. At the same time, the rays 13 and 34 reflected from the shield 30 of the surface 13 are collected in the secondary focus F 2 antennas with equal phases.

После этого, с помощью системы 26 и двигателей спутника 15 (на фиг. 3 двигатели не показаны) ориентируют чувствительную поверхность приемника 16 так, чтобы фокус F2 антенны попадал на чувствительную поверхность приемника 16. Однако в процессе ориентации зеркальных поверхностей антенны с помощью двигателей спутников не удается достичь полного согласования положения щитов поверхности 10 главного зеркала с положениями щитов поверхности 13 контррефлектора (см. фиг. 5). В частности, лучи 32 и 33 от края А и В щита поверхности 10 не попадают на края Д и С соответственно щита поверхности 13 контррефлектора, положение которого оказывается несогласованным с положением щита поверхности 10 главного зеркала. Следовательно, не все лучи от щитов главного зеркала попадают на щиты контррефлектора и, кроме того, как показано на фиг. 5, отраженные от краев Е и K щита поверхности 24 лучи 37 и 38 собираются в фокусе F3, положение которого не совпадает с положением вторичного фокуса F2 антенны. В результате лучи могут либо вообще не попасть на чувствительную поверхность радиоприемника, либо достичь ее в несогласованной фазе с лучами от других щитов поверхности контррефлектора. Таким образом, при ориентации антенны происходит уменьшение ее КИП. Причем настройка антенны с помощью только двигателей спутников не устраняет рассогласование фаз и при изменении длины волны принимаемого излучения, так как условие согласованности фаз зависит от длины волны λ:

Figure 00000001
After that, using the system 26 and satellite engines 15 (engines not shown in Fig. 3) orient the sensitive surface of the receiver 16 so that the focus F 2 of the antenna hits the sensitive surface of the receiver 16. However, during the orientation of the mirror surfaces of the antenna using the satellite engines it is not possible to achieve complete agreement of the position of the shields of the surface 10 of the main mirror with the positions of the shields of the surface 13 of the counter reflector (see Fig. 5). In particular, the beams 32 and 33 from the edge A and B of the shield surface 10 do not fall on the edges D and C respectively of the shield of the surface 13 of the counter reflector, whose position is inconsistent with the position of the shield of the surface 10 of the main mirror. Consequently, not all the rays from the shields of the main mirror fall on the shields of the counterreflector and, in addition, as shown in FIG. 5, the surfaces 24 and the rays 37 and 38 reflected from the edges E and K of the shield are collected at an F 3 focus, the position of which does not coincide with the position of the secondary focus F 2 of the antenna. As a result, the rays can either not reach the sensitive surface of the radio receiver at all, or reach it in an inconsistent phase with the rays from other shields of the surface of the counterreflector. Thus, when the orientation of the antenna decreases its instrumentation. Moreover, tuning the antenna using only satellite engines does not eliminate the phase mismatch when changing the wavelength of the received radiation, since the condition of phase consistency depends on the wavelength λ:
Figure 00000001

где Li, Lj - длина пути излучения от соседних щитов поверхности 10 главного зеркала до чувствительной поверхности приемника 16 излучения, n - целое число, λ - длина волны принимаемого излучения.where L i , L j is the length of the radiation path from the neighboring shields of the surface 10 of the main mirror to the sensitive surface of the radiation receiver 16, n is an integer, λ is the wavelength of the received radiation.

Поэтому после окончания ориентации по командам из центральной управляющей вычислительной машины 23 (фиг. 3) для повышения КИП антенны с помощью системы 27 производят ее фокусировку.Therefore, after the end of the orientation commands from the central control computer 23 (FIG. 3) to increase the antenna KIP using the system 27 produce its focus.

При этом вначале, по командам из управляющей ЭВМ наведения 28 запускается система автоматического управления (САУ) 29 координатами подвижной платформы управляющих элементов 11 щитов отражающих поверхностей 10 главного зеркала (фиг. 4)          At the same time, first, by commands from the control guidance computer 28, an automatic control system (ACS) is started with 29 coordinates of the moving platform of the control elements of 11 shields of reflecting surfaces 10 of the main mirror (Fig. 4)

Управляющая ЭВМ 39 САУ 29 (фиг. 6) через вычислитель 40 задающих воздействий, подает в систему измерения 42 координат подвижной платформы 43 сигнал на начало измерений. Система 42 измеряет положения платформ 43 и связанных с ними щитов 10 главного зеркала и передает измеренную информацию в вычислитель 41 ошибок управления, на другой вход которого одновременно из вычислителя 40 поступают требуемые значения координат платформ 43. Вычислитель 41 для каждого щита 10 главного зеркала строит по измеренным значениям, например методом наименьших квадратов, поверхности аппроксимирующих параболоидов таким образом, чтобы фокусное расстояние и положение основания каждого параболоида минимально отличалось от соседнего и, при этом, разности между их фокусными расстояниями были кратны длине волны принимаемого антенной радиоизлучения. Затем вычислитель 41 вычисляет отклонения каждого шита от соответствующего ему аппроксимирующего параболоида и передает в групповой регулятор 44 соответствующие сигналы коррекции платформ 43. Групповой регулятор 44 по полученным корректирующим сигналам вырабатывает задания на перемещения ног-актуаторов 47 для каждого из контроллеров 45, которые, получив задание на перемещение, вычитают из них перемещения, полученные от датчиков 46 обратной связи положения ног-актуаторов 47, по полученным разностям сигналов вырабатывают в соответствии с установленным законом управления, например пропорционально интегрально - дифференциальным (ПИД), управляющие воздействия и передают их в электросиловые приводы ног-актуаторов 47, которые будут перемещать их и соответственно платформы 43 со связанными с ними подвижными щитами 10 до тех пор, пока сигналы от датчиков 46 обратной связи не сравняются с сигналами задания от группового регулятора 44. При достижении равенства контроллеры 45 передают соответствующие сообщения в групповой регулятор 44, который после поступления сообщений от всех контроллеров 45 передаст в управляющую ЭВМ наведения 28 сообщение на начало работы системы автоматического управления (САУ) 30 координатами подвижных платформ управляющих элементов 14 щитов отражающих поверхностей 13 контррефлектора (фиг. 4).The control computer 39 ACS 29 (FIG. 6), through the calculator 40 of the specifying actions, sends to the measurement system 42 of the coordinates of the mobile platform 43 a signal at the beginning of the measurements. The system 42 measures the positions of the platforms 43 and associated shields 10 of the main mirror and transmits the measured information to the control error calculator 41, to the other input of which the coordinate values of the platforms 43 are received from the calculator 40 at the same time. The calculator 41 for each shield of the main mirror builds the measured values, for example, by the method of least squares, the surface of approximating paraboloids so that the focal length and the base position of each paraboloid is minimally different from the neighboring and, at the same time, the differences between their focal lengths were multiples of the wavelength of the radio emission received by the antenna. Then, the calculator 41 calculates the deviations of each shield from the corresponding approximating paraboloid and transmits to the group regulator 44 the corresponding correction signals of the platforms 43. The group regulator 44, using the received correction signals, generates tasks for the movements of the foot actuators 47 for each of the controllers 45, which, having received the task for movement, subtract from them the movement received from the sensors 46 feedback position of the foot actuators 47, according to the difference of the signals produced in accordance with the mouth the new control law, for example, proportional to the integral-differential (PID), controls and transfers them to the electric power drives of the foot-actuators 47, which will move them and, accordingly, the platform 43 with associated movable shields 10 until the signals from the sensors 46 feedback is not equal to the task signals from the group controller 44. When equality is reached, the controllers 45 transmit the appropriate messages to the group controller 44, which after receiving messages from all the controllers Ditch 45 will transmit to the control computer of guidance 28 a message on the start of operation of the automatic control system (ACS) 30 coordinates of the moving platforms of the control elements 14 of the shields of the reflecting surfaces 13 of the counter reflector (FIG. four).

Системы автоматического управления (САУ) 30 координатами подвижных платформ управляющих элементов 14 щитов отражающих поверхностей 13 контррефлектора работают также, как САУ 29, только в данном случае система 42 измеряет положения платформ 43 и связанных с ними щитов 13 контррефлектора.Automatic control systems (ACS) with 30 coordinates of moving platforms of control elements 14 shields of reflecting surfaces 13 of the counter reflector work in the same way as SAU 29, only in this case system 42 measures the positions of the platforms 43 and associated shields 13 of the counter reflector.

После окончания установки щитов 13 конррефлектора, т.е. после поступления сообщений от всех контроллеров 45 САУ 30 передаст в управляющую ЭВМ наведения 28 сообщение на начало работы системы автоматического управления (САУ) 31 координатами подвижной платформы управляющего элемента 17 приемника излучения 16. При этом управляющая ЭВМ 39 САУ 31 (фиг. 6) через вычислитель 40 задающих воздействий, подает в систему измерения 42 координат подвижной платформы 43 сигнал на начало измерений. Система 42 измеряет положения платформ 43 и связанного с ней приемника излучения 16 и передает измеренную информацию в вычислитель 41 ошибок управления, на другой вход которого одновременно из вычислителя 40 поступают требуемые значения координат платформ 43. Вычислитель 41 определяет требуемое положение центра чувствительной поверхности приемника 16 и направление, перпендикулярное фокальной плоскости антенны. Затем вычислитель 41 вычисляет отклонения измеренных координат платформы 43 от требуемых по условию согласования координат центра чувствительной поверхности приемника и его направления на фокальную плоскость. Вычисленные отклонения вычислитель 41 передает в групповой регулятор 44 в виде сигналов коррекции платформ 43. Затем групповой регулятор 44 по полученным корректирующим сигналам вырабатывает задания на перемещения ног-актуаторов 47 для каждого из контроллеров 45, которые, получив задание на перемещение, вычитают из них перемещения, полученные от датчиков 46 обратной связи положения ног-актуаторов 47, по полученным разностям сигналов вырабатывают в соответствии с установленным законом управления, например пропорционально интегрально-дифференциальным (ПИД), управляющие воздействия и передают их в электросиловые приводы ног-актуаторов 47, которые будут перемещать их и соответственно платформу 43 со связанным с ней приемником 16 до тех пор, пока сигналы от датчиков 46 обратной связи не сравняются с сигналами задания от группового регулятора 44. При достижении равенства контроллеры 45 передают соответствующие сообщения в групповой регулятор 44, который после поступления сообщений от всех контроллеров 45 передаст в управляющую ЭВМ наведения 28 сообщение об окончании фокусировки антенны и ее готовности к астрономическим наблюдениям.After the installation of the shields of the 13 reflectors, i.e. after receiving messages from all controllers 45, the ACS 30 will transmit to the control guidance computer 28 a message at the start of operation of the automatic control system (ACS) 31 by the coordinates of the mobile platform of the control element 17 of the radiation receiver 16. At the same time, the control computer 39 of the ACS 31 (Fig. 6) through the calculator 40 setting influences, gives the measurement system 42 coordinates of the moving platform 43 a signal at the beginning of the measurements. The system 42 measures the positions of the platforms 43 and the associated radiation receiver 16 and transmits the measured information to the control error calculator 41, another input of which simultaneously receives the required coordinates of the platforms 43 from the calculator 40. The calculator 41 determines the required center position of the sensitive surface of the receiver 16 and the direction perpendicular to the focal plane of the antenna. Then, the calculator 41 calculates the deviations of the measured coordinates of the platform 43 from the coordinates required by the condition of coordination of the center of the sensitive surface of the receiver and its direction to the focal plane. Calculated deviations calculator 41 transmits to group controller 44 in the form of correction signals of platforms 43. Then group controller 44, using the received correction signals, generates tasks for the movements of the foot actuators 47 for each of the controllers 45, which, having received the motion task, subtract the movements from them, received from the sensors 46 feedback position of the foot actuators 47, according to the received differences of the signals produced in accordance with the established control law, for example in proportion to the integral-differential social (PID), control actions and transmit them to the electric power actuators of the foot actuators 47, which will move them and, accordingly, the platform 43 with the associated receiver 16 until the signals from the feedback sensors 46 match the command signals from the group 44. When equality is reached, the controllers 45 transmit the corresponding messages to the group controller 44, which, after receiving messages from all the controllers 45, will transmit a message on the end of the antenna focusing to the control computer 28 and its readiness for astronomical observations.

При изменении частоты или длины волны принимаемого антенной радиоизлучения достигнутое ранее при фокусировке соотношение длин оптических путей 1 перестает выполняться. Поэтому управляющая ЭВМ наведения 28 передает в САУ 29, 30, 31 новое значение длины волны, они производят новые вычисления и вырабатывают сигналы коррекции положения щитов 10, 13 и приемника 16, поступающие в регуляторы для отработки.When the frequency or the wavelength of the radio emission received by the antenna changes, the ratio of the lengths of the optical paths 1 achieved with focusing ceases to hold. Therefore, the control computer guidance 28 transmits in SAU 29, 30, 31 new wavelength, they produce new calculations and produce signals of the correction of the position of the boards 10, 13 and the receiver 16, received in the regulators for testing.

Таким образом, предложенный способ реализуется рассмотренной системой формирования антенны, обеспечивая повышение КИП космического радиотелескопа при значительном разбросе рабочих диапазонов частот принимаемого излучения и при отсутствии влияния астрономического климата Земли.Thus, the proposed method is implemented by the considered system of antenna formation, providing an increase in the instrumentation of the space radio telescope with a significant variation in the operating frequency ranges of the received radiation and in the absence of the influence of the Earth's astronomical climate.

Использованная литератураReferences

1. Раздоркин Д.Я., Романенко М.В. Алгоритм оптимизации двухзеркальной антенны с рефлектором из параболических щитов. Журнал радиоэлектроники, No 4, 2000.1. Razdorkin D.Ya., Romanenko M.V. Algorithm for optimizing a two-mirror antenna with a reflector of parabolic shields. Journal of Radio Electronics, No 4, 2000.

2. RU Патент No2319171. Система автоматического наведения радиотелескопа, G01S, от 17.07.2006 г., бюл. No7, 2008 г.2. RU Patent No2319171. The automatic guidance system of the radio telescope, G01S, dated July 17, 2006, bull. No7, 2008

3. RU Патент №2518398. Способ адаптации отражающих поверхностей антенны, G01S, от 20.11.2012 г., бюл. №16, 2014 г.3. RU Patent No. 2518398. The adaptation method of the reflecting surfaces of the antenna, G01S, dated 11/20/2012, bull. №16, 2014

Claims (1)

Способ формирования отражающих зеркальных поверхностей антенны космического радиотелескопа, заключающийся в установке щитов отражающих поверхностей главного зеркала и контррефлектора на управляемые элементы, измерении положения щитов, образующих отражающую поверхность главного зеркала антенны, построении в компьютере по измеренным значениям положения щитов главного зеркала для каждого щита, например методом наименьших квадратов, своих аппроксимирующих параболоидов таким образом, чтобы фокусное расстояние и положение основания каждого параболоида минимально отличалось от соседнего и при этом разности между их фокусными расстояниями были кратны длине волны принимаемого антенной радиоизлучения, вычислении отклонения каждого щита главного зеркала от соответствующего своего аппроксимирующего параболоида, и по вычисленным отклонениям с помощью системы автоматического управления перемещении каждого щита в сторону минимизации этих отклонений, а после окончания перемещений щитов главного зеркала - в измерении положения каждого щита контррефлектора, построении в компьютере модели хода лучей, отраженных от щитов главного зеркала в сторону контррефлектора и хода отраженных лучей от поверхностей щитов контррефлектора, вычислении рассогласования крайних лучей, отраженных от щитов главного зеркала, с положениями соответствующих краев отражающих поверхностей щитов контррефлектора и с помощью системы автоматического управления перемещении каждого щита контррефлектора в сторону уменьшения указанных рассогласований таким образом, чтобы положения их фокусов минимально расходились между собой, с положением вторичного фокуса зеркальной системы и с положением приемника излучения при условии, что длины лучей, представляющих собой оптические пути от первичного фокуса до отражающих поверхностей щитов контррефлектора и расхождения между ними, а также длины лучей, представляющих собой оптические пути от отражающих поверхностей щитов контррефлектра до вторичного фокуса, и расхождения между ними были кратны длине волны принимаемого излучения, отличающийся тем, что приемник излучения устанавливают на управляемом элементе, управляемые элементы щитов отражающих поверхностей главного зеркала и конррефлектора, а также приемника излучения выполняют, например, в виде гексаподов, устанавливаемых на спутниках Земли, которые выводят на орбиту, например геостационарную, таким образом, чтобы поверхность, проведенная через щиты главного зеркала, была близкой к параболической и чтобы лучи, идущие от плоскости фронта, принимаемого антенной радиоизлучения, и падающие на поверхности щитов главного зеркала, собирались в первичном фокусе антенны и затем падали на щиты контррефлектора, при этом спутники, на которых закреплены управляемые элементы щитов контррефлектора, помещают на орбиту, например геостационарную, таким образом, чтобы поверхность, проведенная через щиты контррефлектора, была близкой к эллипсоиду и чтобы все отраженные от щитов контррефлектора лучи собирались во вторичном фокусе и попадали на чувствительную поверхность приемника излучения, причем спутник, на котором закреплен управляемый элемент приемника излучения, помещают на выбранную орбиту так, чтобы центр приемника излучения как можно точнее совпадал с вторичным фокусом антенны, а после окончания перемещения щитов контррефлектора приемник излучения перемещают с помощью системы автоматического управления до совпадения его центра с положением вторичного фокуса антенны.The method of forming the reflecting mirror surfaces of the antenna of the space radio telescope, which consists in installing shields of the reflecting surfaces of the main mirror and counter reflector on the guided elements, measuring the position of the shields forming the reflecting surface of the main mirror of the antenna, building a computer using the measured values of the position of the shield of the main mirror for each shield, for example least squares, their approximating paraboloids so that the focal length and the position of the base Each paraboloid was minimally different from the neighboring one and the differences between their focal lengths were multiple to the wavelength of the received radio antenna, calculating the deviation of each shield of the main mirror from its corresponding approximating paraboloid, and using the system of automatic control of the movement of each shield towards minimizing these deviations, and after the end of the movements of the main mirror shields - in measuring the position of each shield of the counterreflector, building in the computer model of the rays reflected from the main mirror shields towards the counterreflector and the reflected rays from the surfaces of the counterreflector shields, calculating the mismatch of the extreme rays reflected from the main mirror shields, with the positions of the respective edges of the reflecting surfaces of the counterreflector shields and using the automatic control system for moving each counter-reflector shield in the direction of reducing these discrepancies in such a way that the positions of their focuses are minimally different from each other, with the position of the secondary focus of the mirror system and the position of the radiation receiver, provided that the lengths of the beams represent the optical paths from the primary focus to the reflecting surfaces of the counter reflector shields and the differences between them, as well as the lengths of the beams representing the optical paths from the reflecting surfaces of the counter reflector shields to the secondary focus, and the differences between them were multiples of the wavelength of the received radiation, characterized in that the radiation receiver is installed on the controlled element, controlled The e elements of the shields of the reflecting surfaces of the main mirror and the reflector, as well as the radiation receiver, are performed, for example, in the form of hexapods mounted on Earth satellites that put into orbit, for example, geostationary, so that the surface through the shields of the main mirror is close to parabolic and that the rays coming from the plane of the front received by the antenna of radio emission and falling on the surface of the shields of the main mirror are collected in the primary focus of the antenna and then fall on the shields of the counterreflect The satellites, on which the controlled elements of the counterreflector shields are fixed, are placed in an orbit, for example, geostationary, so that the surface drawn through the counterreflector shields is close to the ellipsoid and that all the rays reflected from the shields of the counterreflector are collected in the secondary focus and fall on the sensitive surface of the radiation receiver, moreover, the satellite on which the controlled element of the radiation receiver is mounted is placed in the selected orbit so that the center of the radiation receiver is as accurate as possible it coincides with the secondary focal point of the antenna, and then moving the closure panels kontrreflektora radiation receiver is moved by an automatic control system to coincide with the position of its center of focus of the secondary antenna.
RU2018135935A 2018-10-10 2018-10-10 Method of reflecting mirror surfaces formation of space radio telescope antenna RU2694813C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135935A RU2694813C1 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Method of reflecting mirror surfaces formation of space radio telescope antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135935A RU2694813C1 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Method of reflecting mirror surfaces formation of space radio telescope antenna

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2694813C1 true RU2694813C1 (en) 2019-07-17

Family

ID=67309212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018135935A RU2694813C1 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Method of reflecting mirror surfaces formation of space radio telescope antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2694813C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113937507A (en) * 2021-11-26 2022-01-14 中国科学院上海天文台 Method and system for measuring deformation of main reflecting surface of parabolic antenna and method and system for compensating deformation of main reflecting surface of parabolic antenna
CN113948872A (en) * 2021-10-21 2022-01-18 齐鲁工业大学 Method and system for adjusting shape of active reflecting surface of spherical radio telescope
RU2812830C1 (en) * 2023-07-10 2024-02-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" (RU) Method for controlling mechanisms of parallel kinematic structure, taking into account condition of drives and device for its implementation

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0275062A2 (en) * 1987-01-12 1988-07-20 Nec Corporation Multibeam antenna
US20070126629A1 (en) * 2005-12-05 2007-06-07 Raytheon Company Technique for accurate estimate of large antenna inertial two dimensional orientation using relative GPS spatial phase
RU2421765C1 (en) * 2010-02-09 2011-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем машиноведения Radio telescope antenna
RU2449436C1 (en) * 2010-10-04 2012-04-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Deployable large-size double-mirror antenna of spacecraft
RU2518398C1 (en) * 2012-11-20 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН) Method for adaptation of reflecting antenna surfaces
US9065173B2 (en) * 2012-04-13 2015-06-23 Thales Multiple-reflector antenna for telecommunications satellites
RU2664792C1 (en) * 2017-11-20 2018-08-22 Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио Multi-beam combined non-axisymmetric mirror antenna

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0275062A2 (en) * 1987-01-12 1988-07-20 Nec Corporation Multibeam antenna
US20070126629A1 (en) * 2005-12-05 2007-06-07 Raytheon Company Technique for accurate estimate of large antenna inertial two dimensional orientation using relative GPS spatial phase
RU2421765C1 (en) * 2010-02-09 2011-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем машиноведения Radio telescope antenna
RU2449436C1 (en) * 2010-10-04 2012-04-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Deployable large-size double-mirror antenna of spacecraft
US9065173B2 (en) * 2012-04-13 2015-06-23 Thales Multiple-reflector antenna for telecommunications satellites
RU2518398C1 (en) * 2012-11-20 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН) Method for adaptation of reflecting antenna surfaces
RU2664792C1 (en) * 2017-11-20 2018-08-22 Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио Multi-beam combined non-axisymmetric mirror antenna

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113948872A (en) * 2021-10-21 2022-01-18 齐鲁工业大学 Method and system for adjusting shape of active reflecting surface of spherical radio telescope
CN113937507A (en) * 2021-11-26 2022-01-14 中国科学院上海天文台 Method and system for measuring deformation of main reflecting surface of parabolic antenna and method and system for compensating deformation of main reflecting surface of parabolic antenna
RU2812830C1 (en) * 2023-07-10 2024-02-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" (RU) Method for controlling mechanisms of parallel kinematic structure, taking into account condition of drives and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jiang et al. Commissioning progress of the FAST
CN109787686B (en) A satellite optical communication terminal on-orbit calibration and transceiver coaxiality correction device and method
CN109827541B (en) A method for improving mutual guidance accuracy of multiple photoelectric theodolites working together
RU2381524C1 (en) Tracking system for mobile objects
US10659159B2 (en) Combined imaging and laser communication system
RU2694813C1 (en) Method of reflecting mirror surfaces formation of space radio telescope antenna
CN109814405B (en) Comprehensive quantitative evaluation method for measurement and control station distribution scheme
RU2708908C2 (en) System, apparatus and method for tuning remote antenna
RU2487823C1 (en) Method of adaptive control over displacement of centre of gravity of spacecraft
CN104048620B (en) A kind of Radio Telescope Antenna face shape absolute calibration apparatus and method
CN111664816B (en) Deformation detection method, calibration method and detection device of QTT antenna main reflecting surface
CN103926548A (en) Method for quickly measuring precision of reflection face of radiotelescope
SA518391255B1 (en) Calibration Method for Heliostats
US8604966B1 (en) Correction of radar beam refraction using electro-optical measurements
Jessen et al. A two-stage method for measuring the heliostat offset
Baars Metrology of reflector antennas: A historical review
CN109873253B (en) Surface Shape Adjustment Method of Active Reflector Based on Axial Gain Measurement
CN110579875B (en) Laser defense system and method based on Hartmann focusing
Keshtkar et al. Orientation of radio-telescope secondary mirror via adaptive sliding mode control
Gao et al. Modeling and analysis of the active surface system for the large single-dish sub-mm telescope
CN115061148A (en) Rocket vertical takeoff section track measuring method and system
Attoli et al. The sardinia radio telescope metrology system
RU2303229C1 (en) Method for formation of stabilization and homing signal of movable carrier and on-board homing system for its realization
US20220052459A1 (en) Antenna device and antenna adjustment method
RU2518398C1 (en) Method for adaptation of reflecting antenna surfaces