Устройство для юстировки больших сферических поверхностей Советский патент 1992 года по МПК G01B15/00 

Изобретение относится к области антенной техники.

Известно устройство для юстировки больших цилиндрических и с | ерических поверхностей, расчлененных на отдельные независимые элементы-щиты.

Устройство содержит генератор СВЧ. циркулятор. приемо-передающую антенну, модулирующие отражатели, устанавливаемые на юстируемый щит. приемник, представляющий из себя СВЧ, фазовый детектор для установки радиального расстоян ия и одной из угловых координат ориентации нормали щита.

Однако юстировка щитов с помощью указанного устройства является трудоемким процессом из-за, необходимости установки отражателей на щит.

Кроме того, устройство имеет дополнительные источники погрешностей при юстировке, обусловленные неточностью установки отражателей на щите-.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для юстировки больших сферических поверхностей, содержащее приемопередающую антенну, расположенную в центре юстируемой поверхности, мощность передатчика через циркулятор излучается этой антенной на юстируемую поверхность, а отраженный от щита сигнал принимается этой же антенной и через циркулятор поступает на вход приемника. При приеме сигнала последовательно от каждого из щитов по максимуму отраженного сигнала устанавливается ориентация нормали к щитам вдоль радиального направления, а методом интерферометра устанавливается радиальное расстояние каждого щита. . Однако в известном устройстве неизбежные флуктуации мощности на входе приемника вызывают флуктуации и на его выходе, что снижает точность ориентации нормали щита. Устройство также не обеспечивает индикацию пространственной ориентации нормали щита в процессе юстировки.

Кроме того, ориентация по тупому максимуму принятого сигнала не позволяет реализовать высокую точность установки щитов.

Цель изобретения - повышение точности юстировки.

Использование изобретения приводит к снижению энергоемкости процесса юстировки и повышению производительности труда.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем генератор СВЧ, циркулятор, приемопередающую антенну, индикаторный блок для установки радиального расстояния, генератор прямоугольных импульсов, служащий в качестве источника модулирующих и опорных сигналов, установка ориентации нормали щита осуществляется введенными симметрично вокруг приемопередающей антенны и расположенными относительно нее в двух взаимоортогональных направленияхдвумя парами идентичных приемных антенн,причем каналы усиления и преобразования каждой пары ёнтенн также идентичны. Выходы первой пары нагружены на детекторы. Низкочастотные сигналы с частотой модуляции Q , являющиеся выходными сигналами детекторов, поступают на дифференциальный усилитель, выходной разностный сигнал которого синхронно детектируется. Постоянный выходной Ьигнал синхронного детектора вновь модулируется прямоугольными импульсами и через потенциометр подается на Y-вход осциллографа. Второй Х-вход осциллографа соединен с выходом потенциометра канала второй пары антенн. Потенциометры обоих каналов спарены, работают синхронно и служат для регулировки чувствительности визуальной индикации.

Если ориентация нормали юстируемого щита совпадает с радиальным направлением, то сигналы на выходах дифференциальных усилителей обоих каналов равны нулю ввиду того, что отраженная от щита мощность не вызывает сигнала разбаланса у идентичных антенн каждой пары. При этом

на экране осциллографа наблюдается одно светящееся пятно в центре экрана. При смещении ориентации нормали щита относительно радиального вдоль направления

линии первой пары антенн появляется сигнал разбаланса на выходе дифференциального усилителя канала этой пары и на Y-входе осциллографа появляется сигнал в виде прямоугольных импульсов. При этом

на экране кинескопа будут наблюдаться два светящихся пятна. Одно, нулевое светящееся пятно, соответствующее отсутствию сигнала на входе осциллографа при закрытом состоянии модулятора, и второе, смещенное вдоль оси Y относительно нулевого пятна, рабочее светящееся пятно, соответствующее сигналу при открытом состоянии модулятора. Направление смещения рабочего светящегося пятна от нулевого

вдоль оси У в ту или иную сторону зависит от того, в которую сторону относительно радиального направления смещена ориентация нормали щита. Аналогичным образом смещение рабочего светящегося пятна от

нулевого вдоль оси X связано со смещением относительно радиального направления ориентации нормали щита вдоль линии второй пары антенн. При произвольной ориентации нормали щита сигналы разбаланса

появляются одновременно на выходах дифференциальных усилителей обоих каналов обработки сигналов пар антенн. Эти сигналы вызывают смещение рабочего светящегося пятна осциллографа относительно

нулевого в положение, соответствующее ориентации нормали щита относительно радиального направления, а полярные координаты р и а рабочего светящегося пятна относительно нулевого светящегося пятна

пропорциональны соответственно углу места Ои азимутальному углу 9 ориентации нормали щита в системе координат, связанной с приемными парами антенн. При этом дрейф луча осциллографа дополнительных

погрешностей в определении положения светящегося пятна относительно нулевого не вызывает, поскольку оба пятна дрейфуют синхронно.

Таким образом, производится непрерывная визуальная индикация ориентации нормали щита в процессе юстировки щита. Поскольку для визуальной индикации ориентации нормали щита используется разностный сигнал в каждом канале пар антенн, то влияние флуктуации уровня отращенного от щита сигнала на положение рабочего светящегося пятна относительно нулевого мало. Это приводит к повышению точности

установки ориентации нормали щита вдоль радиального направления.

Одновременно существенно упрощается процесс юстировки и снижаются требования к квалификации юстировщиков, 5 регулируя болты следует добиваться лишь совпадения меток на экране (напомним, что речь идет обычно о необходимости регулировки тысяч щитов).

На чертеже представлено устройство 10 для юстировки.

На платформе 1, имеющей возможность вращения вокруг центра юстируемой сферической поверхности 2, расчлененной на отдельные независимые подвижные щиты 15

3,установлена приемопередающая антенна

4,вокруг которой симметрично относительно нее вдоль двух взаимно-ортогональных направлений X и Y установлены две пары идентичных антенн 5, 6 и 7, 8. Приемопере- 20 дающая антенна 4 подключена к второму плечу трехплечевого циркулятора 9, к первому плечу которого подключен сигнальный выход генератора СВЧ 10 и к третьему сигнальный вход блока индикации радиаль- 25 ного расстояния 11, СВЧ-опорный вход которого подключен к опорному выходу генератора 10. Выходы первой пары антенн

5 и 6 подключены к входам первого и второго детекторов 12 и 13 соответственно кана- 30 ла усиления и преобразования сигналов этой пары антенн. Выходы детекторов соединены с входами дифференциальногоусилителя- 14, выход которого соединен с сигнальным входом синхронного детектора 35 15, выход которого соединен с.сигнальным входом модулятора 16, выход которого соединен с входом потенциометра 17, вь1ход которого соединен с Y-входом осциллографа 18. Выходы второй пары антенн 7 и 8 40 подключены к входам первого и второго детекторов 19 и 20 канала усиления и преобразования сигналов второй пары антенн. Выходы детекторов соединены с входами дифференциального усилителя 21, выход 45 которого соединен с сигнальным входом синхронного детектора 22, выход которого соединен с сигнальным входом модулятора 23, выход которого, соединен с входом потенциометра 24, выход которого соединен с 50 Х-входом осциллографа 18. Причем потенциометры 17 и 24 спарены, а опорные входы синхронных детекторов 15 и 22, модулирующие входы генератора СВЧ 10, модуляторов 16 и 23 и низкочастотный опорный вход 55 блока индикации радиального расстояния 11 соединены с выходом генератора 25 прямоугольных импульсов. Кроме того, обозначе)-1ы рабочее светящееся пятно 26 и нулевое светящееся пятно 28 на экране кинескопа осциллографа 18, болты 28 щитов 3 и регулирующ1Ле и крепежные гайки 29.

Устройство работает следующим образом.

Часть мощности генератора СВЧ 10 модулируется сигналом генератора 25 прямоугольных импульсов и подается циркулятор 9 на приемопередающую антенну 4. Другая немодулированная часть мощности генератора СВЧ 10 в качестве опорного СВЧ-сигнала подается на опорный вход блока 11 индикации, представляющего из себя СВЧфазовый детектор с последующей индикацией радиального расстояния. СВЧ-мощность, излучаемая антенной 4 на юстируемый щит 3, отражается в направлении платформы 1. Часть ее принимается антенной .4 и посредством циркулятора 9 поступает на сигнальный вход блока 11 индикации радиального расстояния, с помощью которого и производится контроль радиального расстояния. Часть отраженной от щита 3 мощности принимается антеннами 5-8. Вследствие произвольного смещения ориентации нормали щита относительно радиального направления появляется разбаланс уровней мощностей, принимаемых антеннами 5 и 6 одной пары и 7 и 8 другой пары. .Обусловленные разбалансом сигналы на выходах дифференциальных усилителей 14 и 21 вызывают соответственно сигналами на входах Y и X осциллографа 18.

Благодаря этому на экране кинескопа оссциллографа 18 происходит смещение рабочего светящегося пятна 26 относительно нулевого светящегося пятна 27 в положение, соответствующее ориентации нормали щита относительно радиального направления. При этом ручка регулировки синхронно работающих и спаренных потенциометров стоит в положении, соответствующем низкой чувствительности визуальной индикации. Наблюдая положение светящегося пятна 26 на экране кинескопа, легко предсказать нужное изменение в положении щита 3. Изменением положения -щита 3 с помощью регулировачных болтов 28 (точнее гаек 29) добиваются приблизительно совмещения рабочего светящегося пятна с нулевым, что будет соответствовать грубой установке ориентации нормали щита вдоль радиального направления. Затем, повышая чувствительность визуальной индикации ручкой спаренных потенциометров 17 и 24, вновь предсказуемым изменением положения щита добиваются опять приблизительного совмещения рабочего светящегося пятна с нулевым светящимся пятном на экране кинескопа. .Операция установки ориентации нормали щита считается законченной, если при максимальной чувствительности визуальной индикации рабочее светящееся пятно находится внутри круга, центром которого является нулевое.светящееся пятно, Радиус круга прокалиброван при максимальной чувствительности и соответствует заданной точности установки ориентации нормали щита. После этой операции с помощью индикаторного блока 11 радиального расстояния производится установка радиального расстояния щита.

Устройство реализуют и испытывают в процессе юстировки радиотелескопа РОТ32-54-2,6, главное зеркало которого представляет из себя составленную из 3800 щитов размерами порядка м составную поверхность в виде полусферы с диаметром 54 м.

Устройство состоит из платформы с антеннами и установленной на ее обратной стороне аппаратурой (платформа устанавливается на вращающейся конструкции), переносного индикаторного блока с кабелем длиной 60 м, находящегося у оператора-юстировщика.

Параметры устройства таковы: рабочая длина волны Я 8 мм, разрешение по радиусу 15 мкм, разрешение по углу ориентации нормали щита 0,3 максимальные габариты платформы с антеннами и установленной на ней аппаратурой 500 х 500 х 700 мм , габариты индикаторного блока 200 х 400 х 400 мм .

Благодаря повышению точности юстировки всей расчлененной сферической поверхности при тех же размерах геометрической поверхности антенны повышается ее важный параметр - эффективная площадь, а обеспечение непрерывной визуальной индикации ориентации нормали щита в процессе юстировки сразу позволяет предсказать нужноеизменение в положении щита в процессе юстировки, что сокращает время юстировки всей поверхности. Формула изобретения Устройство для юстировки больших сферических поверхностей, содержащее последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, генератор СВЧ-сигналов, трехплечий циркулятор, приемопередающую антенну и индикаторный блок, подключенный к третьему плечу трехплечего циркулятора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности юстировки, введены две пары идентичных приемных антенн, установленных симметрично относительно приемопередающей антенны в двух взаимно перпендикулярных направлениях, спаренные потенциометры, осциллограф и два идентичных канала усиления и преобразования сигналов, каждый из которых содержит первый и второй детекторы, выходы которых подключены к первому и второму входам дифференциального усилителя, подключенного своим выходом к последовательно соединенным синхронному детектору и модулятору, вторые входы синхронных детекторов, модуляторов и индикаторного блока подключены к выходу генератора прямоугольных импульсов, выходы модуляторов соединены с соответствующими входами спаренных потенциометров, выход первого потенциометра подключен к Х-входу, а выход второго к Y-входу осциллографа, а входы детекторов каналов усиления и преобразования сигналов соединены с выходами соответствующих пар при. емных антенн.

у / x

Изобретение относится к антенной технике. Цель изобретения - повышение точности юстировки. Устройство содержит генератор прямоугольных импульсов, генератор СВЧ-сигналов, трехплечий циркуля- тор. приемопередающую антенну и индикаторный блок, две пары идентичных приемных антенн, спаренные потенциометры, осциллограф и два идентичных канала усиления и преобразования сигналов, каждый из которых содержит первый и.второй детекторы, выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к последовательно соединенным синхронному детектору и модулятору. 1 ил.СОс