Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ

Предмет и цель работы: теоретические и экспериментальные исследования шумовой температуры субрешетки активной фазированной антенной решетки (АФАР) низкочастотного радиотелескопа нового поколения ГУРТ. Предмет і мета роботи: Теоретичні й експериментальні дослідження шумової температури субрешітки акт...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Радиофизика и радиоастрономия
Дата:	2018
Автори:	Токарский, П.Л., Коноваленко, А.А., Ерин, С.Н., Бубнов, И.Н.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Радіоастрономічний інститут НАН України 2018
Теми:	Антенны, волноводная и квазиоптическая техника
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/133419
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ / П.Л. Токарский, А.А. Коноваленко, С.Н. Ерин, И.Н. Бубнов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2018. — Т. 23, № 1. — С. 43-59. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-133419
record_format	dspace
spelling	Токарский, П.Л. Коноваленко, А.А. Ерин, С.Н. Бубнов, И.Н. 2018-05-25T18:13:14Z 2018-05-25T18:13:14Z 2018 Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ / П.Л. Токарский, А.А. Коноваленко, С.Н. Ерин, И.Н. Бубнов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2018. — Т. 23, № 1. — С. 43-59. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 1027-9636 PACS number: 95.55.Jz DOI: https://doi.org/10.15407/rpra23.01.043 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/133419 520.272.2:621.396.677.494 Предмет и цель работы: теоретические и экспериментальные исследования шумовой температуры субрешетки активной фазированной антенной решетки (АФАР) низкочастотного радиотелескопа нового поколения ГУРТ. Предмет і мета роботи: Теоретичні й експериментальні дослідження шумової температури субрешітки активної фазованої антенної решітки (АФАР) низькочастотного радіотелескопа нового покоління ГУРТ. Purpose: Theoretical and experimental investigations of noise temperature of a subarray being a part of the active phased array for the GURT – a low frequency radio telescope of new generation. ru Радіоастрономічний інститут НАН України Радиофизика и радиоастрономия Антенны, волноводная и квазиоптическая техника Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ Шумова температура активної фазованої антенної решітки радіотелескопа ГУРТ Noise temperature of the active phased array of the GURT radio telescope Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ
spellingShingle	Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ Токарский, П.Л. Коноваленко, А.А. Ерин, С.Н. Бубнов, И.Н. Антенны, волноводная и квазиоптическая техника
title_short	Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ
title_full	Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ
title_fullStr	Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ
title_full_unstemmed	Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ
title_sort	шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа гурт
author	Токарский, П.Л. Коноваленко, А.А. Ерин, С.Н. Бубнов, И.Н.
author_facet	Токарский, П.Л. Коноваленко, А.А. Ерин, С.Н. Бубнов, И.Н.
topic	Антенны, волноводная и квазиоптическая техника
topic_facet	Антенны, волноводная и квазиоптическая техника
publishDate	2018
language	Russian
container_title	Радиофизика и радиоастрономия
publisher	Радіоастрономічний інститут НАН України
format	Article
title_alt	Шумова температура активної фазованої антенної решітки радіотелескопа ГУРТ Noise temperature of the active phased array of the GURT radio telescope
description	Предмет и цель работы: теоретические и экспериментальные исследования шумовой температуры субрешетки активной фазированной антенной решетки (АФАР) низкочастотного радиотелескопа нового поколения ГУРТ. Предмет і мета роботи: Теоретичні й експериментальні дослідження шумової температури субрешітки активної фазованої антенної решітки (АФАР) низькочастотного радіотелескопа нового покоління ГУРТ. Purpose: Theoretical and experimental investigations of noise temperature of a subarray being a part of the active phased array for the GURT – a low frequency radio telescope of new generation.
issn	1027-9636
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/133419
citation_txt	Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ / П.Л. Токарский, А.А. Коноваленко, С.Н. Ерин, И.Н. Бубнов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2018. — Т. 23, № 1. — С. 43-59. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT tokarskiipl šumovaâtemperaturaaktivnoifazirovannoiantennoirešetkiradioteleskopagurt AT konovalenkoaa šumovaâtemperaturaaktivnoifazirovannoiantennoirešetkiradioteleskopagurt AT erinsn šumovaâtemperaturaaktivnoifazirovannoiantennoirešetkiradioteleskopagurt AT bubnovin šumovaâtemperaturaaktivnoifazirovannoiantennoirešetkiradioteleskopagurt AT tokarskiipl šumovatemperaturaaktivnoífazovanoíantennoírešítkiradíoteleskopagurt AT konovalenkoaa šumovatemperaturaaktivnoífazovanoíantennoírešítkiradíoteleskopagurt AT erinsn šumovatemperaturaaktivnoífazovanoíantennoírešítkiradíoteleskopagurt AT bubnovin šumovatemperaturaaktivnoífazovanoíantennoírešítkiradíoteleskopagurt AT tokarskiipl noisetemperatureoftheactivephasedarrayofthegurtradiotelescope AT konovalenkoaa noisetemperatureoftheactivephasedarrayofthegurtradiotelescope AT erinsn noisetemperatureoftheactivephasedarrayofthegurtradiotelescope AT bubnovin noisetemperatureoftheactivephasedarrayofthegurtradiotelescope
first_indexed	2025-11-24T18:45:26Z
last_indexed	2025-11-24T18:45:26Z
_version_	1850492723371442176
fulltext	ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 43 Радіофізика і радіоастрономія. 2018, Т. 23, № 1, c. 43–59 © П. Л. Токарский, А. А. Коноваленко, С. Н. Ерин, И. Н. Бубнов, 2018 ÀÍÒÅÍÈ, ÕÂÈËÅÂÎÄÈ ² ÊÂÀÇ²ÎÏÒÈ×ÍÀ ÒÅÕÍ²ÊÀ П. Л. ТОКАРСКИЙ, А. А. КОНОВАЛЕНКО, С. Н. ЕРИН, И. Н. БУБНОВ Радиоастрономический институт НАН Украины, ул. Мистецтв, 4, г. Харьков, 61002, Украина E-mail: p.tokarsky@rian.kharkov.ua, s.yerin@rian.kharkov.ua ØÓÌÎÂÀß ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐÀ ÀÊÒÈÂÍÎÉ ÔÀÇÈÐÎÂÀÍÍÎÉ ÀÍÒÅÍÍÎÉ ÐÅØÅÒÊÈ ÐÀÄÈÎÒÅËÅÑÊÎÏÀ ÃÓÐÒ Предмет и цель работы: теоретические и экспериментальные исследования шумовой температуры субрешетки актив- ной фазированной антенной решетки (АФАР) низкочастотного радиотелескопа нового поколения ГУРТ. Методы и методология: Разработана математическая модель АФАР в виде каскадного соединения двух шумящих многопо- люсников, один из которых поставлен в соответствие решетке диполей над реальной землей, а второй – диаграммообразу- ющей схеме. Электрические параметры этих многополюсников описываются матрицами рассеяния, а шумовые – ковариа- ционными матрицами спектральных плотностей шумовых волн. Получены расчетные соотношения, позволяющие выпол- нять анализ полной шумовой температуры субрешетки АФАР радиотелескопа ГУРТ с корректным учетом всех имеющихся в ней источников шума и их взаимной корреляции, обусловленной взаимодействием диполей в решетке. Результаты: Выполнены численные и экспериментальные исследования шумовой температуры на выходе субрешетки АФАР радиотелескопа ГУРТ, которые позволили оценить соотношение между температурами внешних и внутренних шумов в рабочем диапазоне частот от 8 до 80 МГц при сканировании луча в верхней полусфере. Показано, что внешняя шумовая температура субрешетки более чем на 6 дБ превышает внутреннюю в полосе частот шириной примерно 65 МГц. Получено хорошее согласие результатов расчета и эксперимента, которое подтверждает корректность разработанной модели субрешетки и эффективность предложенной методики численного анализа ее параметров. Заключение: Выполненные в работе исследования подтверждают возможность эффективного использования данной субрешетки как базовой ячейки АФАР низкочастотного радиотелескопа, а в случаях, когда радиоастрономические наблюдения не требуют высокого углового разрешения, в качестве самостоятельной антенны радиотелескопа. Резуль- таты представленной работы могут быть полезны при разработке и исследованиях АФАР декаметрового и метрово- го диапазонов волн. Ключевые слова: радиотелескоп, активная фазированная антенная решетка, сканирование луча, шумовая температу- ра, матрица рассеяния, ковариационная матрица DOI: https://doi.org/10.15407/rpra23.01.043 УДК 520.272.2: 621.396.677.494 PACS number: 95.55.Jz 1. Ââåäåíèå ГУРТ (Гигантский Украинский РадиоТелескоп) – это радиоастрономический инструмент нового поколения [1, 2], предназначенный для работы в диапазоне частот 8 80 МГц, который в после- дние годы строится рядом с известным радиоте- лескопом УТР-2 (36 56 30  в. д., 49 38 40  с. ш.) на территории Радиоастрономической обсервато- рии им. С. Я. Брауде вблизи г. Харькова (Украина). В состав ГУРТ входит активная фазированная антенная решетка (АФАР), составленная из от- дельных 25-элементных секций (субрешеток), число которых увеличивается по мере строитель- ства радиотелескопа и согласно намеченным пла- нам должно достигнуть примерно 100. В данной АФАР применяется комбинированное формирова- ние луча: внутри субрешетки – дискретное, а меж- ду субрешетками – цифровое. Каждая субрешет- ка является самостоятельной АФАР, луч которой может дискретно перемещаться во всей верхней полусфере, вследствие чего она может работать как автономно [2], так и в составе большой АФАР ГУРТ. Субрешетки являются основными струк- турными ячейками АФАР радиотелескопа, ком- бинируя которые можно создавать различные ее 44 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 П. Л. Токарский и др. конфигурации, удобные для проведения тех или иных радиоастрономических наблюдений в широ- ком диапазоне частот. Поэтому исследование частотных зависимостей параметров субрешет- ки АФАР для различных направлений ее луча во всем секторе сканирования является важной задачей. С необходимостью проведения подобных исследований сталкивались разработчики и иссле- дователи всех современных низкочастотных ра- диотелескопов нового поколения, таких как LOFAR [3], LWA [4] и SKA [5], однако для каж- дого из них эта задача решалась индивидуально ввиду заметных различий в структуре и методах построения этих инструментов. При совмест- ных скоординированных наблюдениях, проводи- мых одновременно на нескольких радиотелеско- пах, эти различия могут играть положительную роль с точки зрения минимизации влияния на ре- зультаты измерений разнообразных мешаю- щих факторов, действующих в данном диапазоне частот. Поскольку разные радиотелескопы по-раз- ному реагируют на эти мешающие воздействия, значительную часть порожденных ими эффектов легко обнаружить и устранить, выполняя сравни- тельный анализ данных, полученных на разных ин- струментах. Надо сказать, что теоретические и экспери- ментальные исследования субрешетки АФАР ГУРТ и ее элемента уже проводились и их ре- зультаты представлены в работах [1, 2, 6–8]. Так, в [6] описана структура субрешетки и гео- метрия ее элемента, приведены электрические схемы основных ее узлов, в [7] разработана математическая модель субрешетки, с помощью которой исследованы ее эффективная площадь и КПД, в [8] представлены методика и результаты исследований чувствительности элемента АФАР, а в [1, 2] продемонстрированы некоторые резуль- таты радиоастрономических наблюдений, по- лученных с использованием субрешетки в каче- стве самостоятельной антенны радиотелескопа. Вместе с тем пока недостаточно полно изучены шумовые характеристики субрешетки АФАР ГУРТ, необходимые для оценки ее чувствитель- ности, потому всестороннее их исследование является актуальной задачей. Настоящая рабо- та посвящена теоретическим и эксперименталь- ным исследованиям шумовых характеристик субрешетки АФАР ГУРТ, позволяющим оценить ее чувствительность. 2. Ìåòîäèêà ðàñ÷åòà øóìîâîé òåìïåðàòóðû ÀÔÀÐ В работе [7] разработана математическая модель субрешетки АФАР ГУРТ, которая базируется на матричной теории антенных решеток [9, 10], сочетающей в себе методы теории многополюс- ников СВЧ с методами прикладной электроди- намики. Эта модель была успешно применена в [7] для анализа энергетических параметров субрешетки АФАР ГУРТ, в частности ее эффек- тивной площади, КПД и коэффициента передачи, и показала достаточно высокую эффективность. Теперь мы распространим упомянутую модель на анализ шумовых параметров субрешетки, в частности ее системной шумовой температуры. Для этого предположим присутствие в АФАР ис- точников флуктуационных шумов, в качестве ко- торых могут выступать ее элементы с тепловы- ми потерями энергии, а также полупроводниковые óñèëèòåëè. Ï î ëàãàÿ, ÷òî N-элементная АФАР яв- ляется линейным устройством, мы, следуя [7], по- ставим ей в соответствие проходной многополюс- ник МП (рис. 1) с N входами и одним выходом ( 1).N  Входы МП, расположенные в сечении , осуществляют связь антенной решетки с внешним пространством, представленным набором из не- зависимых каналов [9, 10], а его выход (сече- ние ) подключен к линии передачи с волновым сопротивлением ,wZ соединяющей АФАР с прием- ником. Учитывая, что многополюсник МП содержит внутренние источники шума, запишем его урав- нение в следующем виде: ,r i iu u S u c             S ,r i iu S u S u c            Рис. 1. Многополюсник, эквивалентный АФАР усилители. Полагая, что ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 45 Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ где ,S ,S S  и S – блоки матрицы рас- сеяния S МП; iu  и ru  – матрицы-столбцы нормированных амплитуд падающих и отражен- ных гармонических волн на входах МП соответ- ственно; iu и ru – нормированные амплитудыды падающей и отраженной гармонических волн на выходе МП; c  и c – нормированные амплиту-у- ды флуктуационных шумовых волн, исходящих из входов и выхода МП соответственно. Здесь, как и в [7, 9], для обозначения матриц используются следующие символы: B – квадратная матрица, b – матрица-столбец, b – матрица-строка. Будем считать, что амплитуды шумовых волн имеют нулевые средние значения ( 0 ,c   0),c  а их энергетические параметры характе- ризуются ковариационной матрицей спектральных плотностей . C c c c c C C c c c c                                C C В этой матрице нас будет интересовать эле- мент ,C который характеризует мощность соб- ственного шума АФАР на ее выходе, отдавае- мую в согласованную линию передачи, идущую к приемнику ,intP f C   (1) где f – полоса частот приемника. Для полного описания многополюсника МП (рис. 1), эквивалентного всей АФАР, необходимо знать обе его матрицы, S и C, первая из которых найдена ранее в [7], а вторую нам предстоит определить здесь. С этой целью по аналогии с [7] представим МП (рис. 1) в виде каскадного сое- динения двух многополюсников (рис. 2), первый из которых, МП-I, соответствует N-элементной антенной решетке, а второй, МП-II, – диаграммо- образующей схеме (ДОС), которая содержит все малошумящие усилители (МШУ), дискретные фазовращатели и сумматор. Будем полагать, что МП-I описывается мат- рицами S и ,C а МП-II – матрицами S и .C Зная эти матрицы, нетрудно найти матрицы S и C объединенного многополюсника МП, воспользо- вавшись следующими формулами [11]:            S S S S S 12 12 21 21                     S G S S G S G S S G S S (2) и ,            C C C C C (3) где  C 11 11 11 11 12 12 ,t t t                C G C C G G C G G C G 12 21 11 21 12 22 ,t t t              C G C C G G C G G C G ,t   C C  C 22 22 22 22 21 21 ,t t t                C G C C G G C G G C G 11 12 21 21        G G G G G 1 12 1 21 ( ) . ( )                         G S S E S S S E S S G S Рис. 2. Блок-схема АФАР в виде соединения двух многопо- люсников 46 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 П. Л. Токарский и др. Вначале найдем матрицы S и C много-о- полюсника MП-I, эквивалентного антенной ре- шетке. Его матрица рассеяния может быть най- дена как [7, 10] 1 1 * 1 1 1 ,t t t t                             S S J AJ J J J A S S S AJ E A где 12( ) ; A z E z – нормированная матрица импедансов антенной решетки; E – единичная матрица N-го порядка; J – вспомогательная квад- ратная матрица N-го порядка, определяемая из матричного уравнения * ;t    J r J E  r – норми- рованная матрица сопротивлений излучения антен- ной решетки. МП-I является пассивным многополюсником, поэтому для нахождения его матрицы C можно применить теорему Босма [12], что и сделано в работе [13], где для ковариационной матрицы шумовых волн антенной решетки получено сле- дующее выражение: 0 ( )tT                  C C C E S S C C k 1 1 1 1 ( ) , ( ) t t              J V J J V V J V где k – постоянная Больцмана; 0T – температура окружающей среды; * 0 ,d tTV Ar Ak d  r r r – нормированная матрица сопротивлений потерь антенной решетки; t и  – знаки транспонирова- ния и комплексного сопряжения соответственно. Перейдем теперь к МП-II, который является составным многополюсником, образованным со- единением четырехполюсников, представляющих МШУ и фазовращатели, а также ( 1)N  -полюс- ника, представляющего сумматор с N развязан- ными входами и одним выходом. Рассмотрим по порядку все эти устройства. МШУ представляет собой усилитель с боль- шим динамическим диапазоном (коэффициент интермодуляционных искажений 3-го порядка IP3 90 дБ/мкВ [6]), поэтому ему можно поста- вить в соответствие линейный четырехполюсник, характеризуемый матрицей рассеяния yS и ко- вариационной матрицей шумов ,yC которые мы запишем как 11 12 11 12 21 22 21 22 , . y y y y y y y y y y S S C C S S C C              S C Поскольку принципиальная электрическая схема МШУ нам известна [6], обе эти матрицы нетруд- но определить, используя хорошо зарекомендовав- шие себя программы компьютерного моделиро- вания [14], как это сделано в [8]. В субрешетке ГУРТ применяются фазовращатели на переклю- чаемых отрезках линий передачи и равноплечий сумматор :1N с развязанными и согласованны- ми входами, поэтому их матрицы рассеяния мож- но представить в следующем виде: 0 1 и . 0 1 0 n n n N                 0 S S Первая матрица относится к фазовращателю, включенному в n-й канал ДОС, а вторая – к сум- матору. При записи этих матриц использованы следующие обозначения: ,nj n n e     n – фазовый угол, вносимый фазовращателем в фи- дер, n – КПД этого фазовращателя;  – КПД сумматора; 0 – нулевая матрица N-го порядка; 1 – матрица-столбец и 1 – матрица строка, все элементы которых равны 1. Фазовращатели и сумматоры являются пас- сивными устройствами, поэтому их ковариацион- ные матрицы шумовых волн найдем из их мат- риц рассеяния, используя теорему Босма [12]. В результате имеем 0 1 0 , 0 1 n n n T           C k 0 0 , 0 1 T N               1E C k где 1 – квадратная матрица, все элементы кото- рой равны 1. Зная схему соединения устройств, входящих в ДОС [6], с помощью формул (2), (3) находим матрицы S и C всего MП-II, в результате чегоо имеем: S S S               S S ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 47 Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ 11 12 2 21 22 1 y y N y y n n S S N S N S N                      E и , C C C               C C где 2 11 12 ,y yC S   C E H  21 12 22 ,y y yC C S S N        E H ( ) ,tC C       2 0 0 22(1 ) yC T T S          k k 2 2 222 1 , N n y n C N                     1 1 , N n nN       0 ( ) 1 , ; , .n m n mn j m n m n NH T e m n N                  k Теперь с помощью соотношений (3) находим элемент C шумовой матрицы многополюсника МП (рис. 1): 22 22C C G C C G              22 22 21 21 ,G G G G        C C (4) где 1 21 22 21( ) , .G S G G             E S S S Воспользовавшись (1), можно определить мощ- ность собственного шума intP на выходе субре- шетки АФАР, а также ассоциируемую с ней шу- мовую температуру .intT C  k Известно, что на выходе субрешетки присут- ствует еще и шум, который она принимает из внешнего пространства. Будем считать, что источником этого шума служит фоновое галак- тическое излучение, которое является неполяри- зованным и характеризуется яркостной темпера- турой [8, 15] 5 7 2.564 10 ( 10 ) ,skyT f     (5) равномерно распределенной по небесной сфе- ре [16]. На это шумовое излучение любая антенна реагирует, как на внешний сигнал, поэтому, как показано в [8], для расчета мощности внешнего шума extP на выходе субрешетки можно приме- нить такую же формулу, как и для мощности полезного сигнала :sP ,s sP P   ,ext skyP P   где  – коэффициент передачи субрешетки; i s eP W A  – мощность, отбираемая антенной у падающей плоской электромагнитной волны, не- сущей полезный сигнал, 2 4eA D    – эффек- тивная площадь субрешетки; D – ее КНД; iW – плотность потока мощности падающей плоской волны;  – длина волны; а sky skyP fT k – мощ- ность, отбираемая у волны, несущей фоновое из- лучение. Для определения коэффициента  можно ис- пользовать следующую формулу [7]: ,e ei i    r где 1 11 21[ ( ) ]e y yi j S S N     E E A A – эк- вивалентное распределение токов на клеммах диполей. Мощности внешних шумов extP на выходе суб- решетки поставим в соответствие выходную тем- пературу внешних шумов .ext ext skyT P f T    k (6) Зная температуры внутренних и внешних шу- мов субрешетки, можно рассчитать системную шумовую температуру на ее выходе: .sys int ext skyT T T C T       k 48 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 П. Л. Токарский и др. Для оценки шумовых свойств активных антен- ных решеток можно также применять эффектив- ные шумовые температуры [17], пересчитанные с выхода АФАР к входам ее ДОС (сечение  на рис. 2) с помощью соотношения , , , , ,BFN esys ext int sys ext int pT T K (7) где BFN p pyK K     и  2 2 21 111py y yK S S  – коэффициенты передачи по мощности ДОС и МШУ соответственно. Эффективные шумовые температуры не зависят от коэффициентов пе- редачи ДОС, поэтому их удобно использовать для сравнения различных АФАР, ДОС которых могут заметно отличаться. В радиоастрономии при оценках чувствитель- ности приемной системы часто используется также параметр SND (Sky Noise Dominance [18]), SND , ext eext int eint T T T T     (8) оценивающий превышение внешней температу- ры антенны над внутренней. Чем выше SND, тем ближе чувствительность данной антенны к предельной, определяемой исключительно внеш- ними шумами. Добиться высокого SND можно только путем уменьшения внутренней шумовой температуры eintT активной антенны, что, как пра- вило, сопряжено с усложнением и/или заметным удорожанием применяемых в них МШУ. В [18, 19] показано, что компромиссным можно считать зна- чение SND 6 дБ, которое, с одной стороны, не требует чрезмерных затрат для его достиже- ния и, с другой стороны, не приводит к заметной потере чувствительности низкочастотного радио- телескопа. 3. ×èñëåííûé àíàëèç øóìîâîé òåìïåðàòóðû ñóáðåøåòêè ÀÔÀÐ ÃÓÐÒ Изложенная методика была использована для численных исследований внутренней и внеш- ней температур шума субрешетки АФАР ГУРТ. В субрешетке АФАР ГУРТ совмещены две оди- наковые 25-элементные АФАР [2, 7], каждая из которых принимает и автономно обрабатывает сигнал, переносимый электромагнитной волной од- ной из двух взаимно ортогональных линейных по- ляризаций. Поскольку эти АФАР идентичны по структуре и имеют идентичные автономные ДОС, их параметры будут одинаковы, что дает нам пра- во анализировать только одну из них и переносить затем полученные результаты на другую. Имен- но так сделано в работе [7], где исследовались энергетические параметры субрешетки АФАР ГУРТ. Поэтому все результаты исследований внутренней intT и внешней extT шумовых темпе- ратур, представленные ниже, будут относиться также к субрешетке АФАР ГУРТ, принимающей волны одной линейной поляризации. Все исходные данные для проведения расчетов, содержащие сведения о геометрии решетки и ее элементов, об электрофизических свойствах земли, а также о параметрах МШУ, брались из работ [7] и [8], чтобы соблюсти преемственность результатов ис- следований. Вычисления проводились в диапазо- не частот 8 80 МГц для всех направлений фази- рования луча, схематически показанных на рис. 3 точками ,p qM на UV-плоскости ( sin sin ;U    sin cos ;V    ,  – углы в сферической систе- ме координат, задающие направление на точку на- блюдения). Индексы p и q изменяются в преде- лах [ 8, 8] и определяют дискретные положения луча вдоль осей U и V соответственно. Светлый круг на рис. 3 ограничивает область “видимых” углов, которая содержит 213 направлений фазиро- вания луча, соответствующих реальным зенитным углам , ,p q для которых 2 2 ,sin 1.p q p qU V    На рис. 4 показаны частотные зависимос- ти эффективной температуры внутреннего шу- ма субрешетки eintT (7) для нормального луча ( 0, 0)p q  и трех отклоненных лучей в плоско- стях (5,5),E ( 5,5)H  и (0,7),X а также ее одиночного элемента. На этом рисунке видно, что в нижней полови- не диапазона частот АФАР все приведенные кривые ( )eintT f неразличимы, т. е. внутренняя шумовая температура субрешетки АФАР прак- тически не зависит от направления луча и сов- падает с внутренней шумовой температурой оди- ночного элемента. Однако выше 30 40 МГц кривые ( )eintT f начинают расходиться, и далее поведение каждой из них имеет индивидуальный характер, определяемый фазовым распределе- нием на клеммах взаимосвязанных диполей. Частотные зависимости внешней шумовой тем- пературы субрешетки ( )eextT f также можно рас- считать, используя выражения (6) и (7), однако ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 49 Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ вместо них мы рассмотрим производный от eextT параметр SND (8), который в совокупности с уже рассмотренной ( )eintT f не только дает полное о ней представление, но и является более инфор- мативным с точки зрения оценки чувствитель- ности АФАР радиотелескопа [18]. На рис. 5 при- ведены расчетные графики частотных зависимо- стей SND субрешетки АФАР ГУРТ для различ- ных направлений луча. На рис. 5, а приведено семейство кривых SND( )f субрешетки для всех 213 возмож- ных направлений ее луча в верхней полусфере (рис. 3), а рис. 5, б–г более подробно демонстри- руют поведение SND( )f при сканировании луча субрешетки в плоскостях E, H и X. На рис. 5, а все кривые сгруппированы в пучок, ширина кото- рого изменяется от 3 дБ вблизи нижней грани- цы данного диапазона частот до 5 дБ в центре. В нижней половине диапазона этот пучок струк- турирован так, что кривая, относящаяся к нор- мальному лучу, огибает его сверху, а кривые, от- носящиеся к наиболее наклоненным лучам (5,6), (4,7), замыкают его внизу. В верхней части час- Рис. 3. Диаграмма направлений фазирования луча субрешетки АФАР ГУРТ Рис. 4. Частотная зависимость эффективной внутренней тем- пературы субрешетки АФАР ГУРТ для нескольких направ- лений луча 50 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 П. Л. Токарский и др. тотного диапазона картина изменяется: сам пу- чок заметно сжимается, а кривая, относящаяся к нормальному лучу, опускается в самый его низ. Следует заметить, что локальный подъем внут- ренней шумовой температуры ( )eintT f в окрест- ности 15 МГц, отчетливо заметный на рис. 4, обусловлен присутствием согласующей цепи на входе МШУ [7, 13]. Еще в большей степени эта цепь повышает уровень принимаемого сигнала (и, следовательно, внешнего шума) на часто- тах ниже 15 МГц, поэтому вблизи пика ( )eintT f значение SND субрешетки, как это следует из рис. 5, не только не уменьшается, но даже увели- чивается. Разброс кривых SND( )f субрешетки для раз- личных направлений луча объясняется влиянием межэлементных связей, ибо в предположении их отсутствия эта зависимость исчезает и SND( )f субрешетки для всех лучей будет одинаковым, таким же, как у одиночного элемента (рис. 5, а). Это нетрудно показать, если в соответствующих расчетных формулах обнулить все недиагональ- ные элементы матрицы собственных и взаимных ñî ï ðî òèâëåí èé Z, характеризующей взаимодей- ствие элементов в субрешетке. Обращает на себя внимание тот факт, что на частотах 8 15 МГц наличие взаимных связей в субрешетке позволяет повысить ее SND на 5 12 дБ (в зависимости от номера луча), что очень важно для улучшения ее чувствительнос- ти на этом участке диапазона, поскольку без них ее SND здесь был бы таким же низким, как у одиночного элемента. С увеличением частоты SND элемента растет и в вблизи 40 50 МГц он проходит через пучок кривых SND( )f субре- шетки. На рис. 5, г хорошо видно, как все кривые вблизи 44 МГц сходятся к одной точке, где SND элемента и всех лучей субрешетки практически совпадают. Выше 60 МГц SND субрешетки ока- зывается меньше, чем у элемента, но это не вызы- вает опасений, так как абсолютное его значение здесь достаточно велико. Полоса частот, в которой SND субрешетки не опускается ниже 6 дБ, в среднем составляет 65 МГц для всех лучей, кроме (5,6), (4,7), показанных на рис. 5, а пре- рывистыми линиями, и симметричных им, кото- рые отклонены от нормали более чем на 70 . Она примерно на 8 МГц шире, чем аналогичная полоса частот у элемента АФАР. 4. Ñðàâíåíèå ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòà è ýêñïåðèìåíòà Измерения шумовой температуры субрешетки АФАР ГУРТ проводились 21 мая 2015 г. на тер- ритории Радиоастрономической обсерватории им. С. Я. Брауде. Исследовалась одна из субрешеток Рис. 5. Семейства частотных зависимостей SND АФАР ГУРТ для различных направлений ее луча при сканировании во всей верхней полусфере (а), а также в плоскостях E (б), H (в) и X (г) сопротивлений ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 51 Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ АФАР, работающая в режиме приема электромаг- нитных волн линейной поляризации. На рис. 6 при- ведена блок-схема измерительной установки, со- стоящая из исследуемой субрешетки, удаленного цифрового приемника ADR (Advanced Digital Receiver) [20] и фидера. Фидер, соединяющий выход субрешетки (се- чение ) с входом ADR (сечение ), выполняет не только свою основную функцию – канализа- цию принятого сигнала к удаленному приемнику, но еще функцию коррекции передаточной ха- рактеристики субрешетки для подавления внепо- лосных помех, а также функцию максимизации чувствительности и линейности цифрового прием- ника во всем рабочем диапазоне частот [2]. Поэтому в состав фидера, кроме отрезков коак- сиального кабеля, входят также магистральные распределенные усилители, частотно-селектив- ные устройства (фильтры) и частотно-зависимые аттенюаторы (эквалайзеры). Частотная характе- ристика нормированного коэффициента передачи фидера FK показана на рис. 7. Данная установка прошла испытания при ис- следованиях шумовой температуры элемента АФАР ГУРТ [7], показав при этом высокую сте- пень пригодности для получения достоверных результатов измерений. Сразу заметим, что цель экспериментальных исследований состояла не в измерении абсолют- ных шумовых температур субрешетки, а в опре- делении соотношения между внешней и внутрен- ней температурами шума на входе приемника. В связи с этим измерения проводились в два этапа: на первом оценивалась внутренняя шумо- вая температура intT субрешетки, а на втором – внешняя .extT Когда субрешетка работает в штат- ном режиме, на вход приемника поступает смесь внутренних и внешних шумов, характеризуемая системной шумовой температурой ,sys int extT T T  из которой выделить каждое слагаемое в чистом виде в процессе измерений практически невоз- можно. Поэтому на первом этапе вместо intT из- мерялась температура шума scT субрешетки, у которой входные клеммы ДОС были отсоеди- нены от клемм диполей и замкнуты накоротко. При исследовании элемента АФАР ГУРТ [7] было показано, что истинная температура его внутрен- них шумов intT близка к шумовой температуре короткого замыкания scT и поэтому последняя может использоваться для достаточно точной ее оценки. Следует заметить, что расчетные значе- ния scT субрешетки и ее элемента в точности совпадают, что нетрудно показать, заменив в (4) матрицу импедансов решетки диполей z матри- цей импедансов короткозамыкателей .sc  z E На шумовую температуру scT не влияют ни со- стояние фазовращателей, задающих направления луча, ни взаимодействие диполей (поскольку они отключены), поэтому ее можно использовать в качестве опорной при сравнении результатов измерений. На втором этапе измерялась системная шу- мовая температура субрешетки ,sysT которая со- вместно с уже найденной int scT T позволяет Рис. 6. Блок-схема измерительной установки 52 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 П. Л. Токарский и др. оценить температуру внешнего шума extT и пара- метр SND. Измерения sysT выполнялись в диапа- зоне частот 8 80 МГц для всех направлений фазирования лучей субрешетки в плоскостях H, X и Y (рис. 3), в том числе и лучей, выходящих за пределы области видимости. Результаты из- мерений шумовых температур ,sys scT субрешет- ки АФАР ГУРТ на входе приемника представле- ны на рис. 8 (сплошные кривые) в нормирован- ном виде. Для этих же положений луча была рас- считана системная шумовая температура sysT субрешетки, а также шумовая температура корот- кого замыкания ,scT которые затем были нормиро- ваны с помощью следующего соотношения: , , 10log sys sc ADR sys sc norm T T T T         ,10log 1 ,sys sc ADR ADR T T T          (9) где ,ADR ADR normT T T  ADRT и normT – температу-ту- ра шума приемника ADR и температура норми- ровки соответственно. Значения ADRT и normT выбирались так, чтобы нормированные расчетные значения температу- ры короткого замыкания scT субрешетки совпа- дали с ее экспериментальными значениями в двух точках – на частоте 80 МГц, где кривая ( )scT f опускается до минимума, и в середине диапазо- на на частоте 40 МГц. Результат совмещения этих кривых показан на рис. 8, а, где нижняя сплошная линия и пунктирная линия представ- ляют экспериментальную и расчетную зависи- мости ( )scT f соответственно. Остальные кривые на всех панелях рис 8 демонстрируют экспери- ментальные (сплошные линии) и расчетные (пре- рывистые линии) частотные зависимости нор- мированной системной шумовой температу- ры ( )sysT f на выходе субрешетки, когда ее луч ориентирован в зенит (рис. 8, а), а также когда он занимает фиксированные положения при от- клонении от зенита в плоскостях H (рис. 7, б, в, г) и X, Y (рис. 7, д, е, ж, з). При этом расчетные зависимости ( )sysT f на каждом из этих рисунков представлены двумя кривыми, отличающимися значениями яркостной температуры фона .skyT Для расчета верхней из них (штриховая линия) значения skyT вычислялись по формуле (5), а для нижней (штрих-пунктирная линия) они брались вдвое меньшими с целью показать, как изме- няются зависимости ( )sysT f при суточных вариа- циях ,skyT размах которых, как показано в [15], составляет примерно 3 дБ при приеме фоново- го излучения на слабонаправленную антенну. Нормировка всех расчетных кривых ( )sysT f вы- полнялась по формуле (9) с использованием най- денных ранее значений ADRT и .normT На рис. 8, а наряду с упомянутыми выше гра- фиками зависимости ( )scT f имеются еще две сплошные кривые, показывающие измеренные час- тотные зависимости системной шумовой темпе- ратуры (1) ( )sysT f и (2) ( )sysT f субрешетки, луч кото-о- рой ориентирован в зенит. Отличие (1) ( )sysT f отт (2) ( )sysT f на рис. 8, а связано с тем, что их изме- рения выполнялись с разницей во времени в 12 ч, причем (1) ( )sysT f измерялась тогда, когда яркостная температура skyT галактического фона была близ- ка к максимальной, а (2) ( )sysT f – когда skyT была близка к минимальной. Как видно из рис. 8, расчетные и измеренные значения нормированных шумовых температур субрешетки, луч которой ориентирован в зенит, очень хорошо совпадают в большей части рабо- чего диапазона частот радиотелескопа. Замет- ные отличия между ними наблюдаются лишь на частотах 20f  МГц, где имеются сильные сторонние помехи, принятая мощность которых создает добавку к галактическому фону. Эти по- мехи столь интенсивные, что проникают даже сквозь закороченные входы ДОС и, складываясь с собственным шумом субрешетки, несколько за- вышают показатели регистратора приемника при измерениях ( )scT f на нижних частотах. На рис. 8 показаны также расчетные и экс- периментальные частотные зависимости норми- Рис. 7. Нормированный коэффициент передачи фидера ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 53 Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ Рис. 8. Нормированная температура шума субрешетки АФАР ГУРТ на входе приемника при различных направлениях ее луча: а – (0,0); б – (–4,4); в – (–5,5); г – (–8,8); д – (0,5); е – (0,6); ж – (0,7); з – (0,8) 54 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 П. Л. Токарский и др. рованной системной шумовой температуры ( )sysT f на выходе субрешетки для различных положений ее луча в плоскости H (рис. 8, б, в, г) и главных плоскостях X, Y (рис. 8, д, е, ж, з). При выборе графиков для иллюстрации мы отда- вали предпочтение удаленным от нормали лучам, поскольку частотные зависимости шумовых тем- ператур субрешетки с близкими к нормали луча- ми мало отличаются от таковых для централь- ного луча. На каждую панель рис. 8 помещены две или четыре экспериментальные кривые (сплошные линии), соответствующие лучам в сим- метричных направлениях, для которых расчет- ные зависимости идентичны. В плоскости H (так же, как и в плоскости E) субрешетка имеет по два симметричных луча, поэтому на рис. 8, б показаны две кривые ( ),sysT f соответствующие лучам ( 4,4) и (4, 4), на рис. 8, в – лучам ( 5,5) и (5, 5), на рис. 8, г – лучам ( 8,8) и (8, 8). Все остальные лучи субрешетки имеют двойную симметрию относительно плоскостей E и H, поэтому на рис. 8, д, е, ж, з показаны по четыре экспериментальные кривые, соответствующие симметричным лучам, отклоненным в плоскостях X и Y. В частности, на рис. 8, д показаны две кривые ( )sysT f для лучей (0,5), (0, 5), (5,0) и ( 5,0), на рис. 8, е – для лучей (0,6), (0, 6), (6,0) и ( 6,0), на рис. 8, ж – для лучей (0,7), (0, 7), (7,0) и ( 7,0), на рис. 8, з – для лучей (0,8), (0, 8), (8,0) и ( 8,0). На панелях рис. 8 видны некоторые отличия экспериментальных кривых от расчетных, кото- рые объясняются, прежде всего, отличием изот- ропной модели фонового излучения, принятой при расчетах, от реального распределения яркостной температуры галактического фона на небесной сфере. На самом деле фоновое излучение Галак- тики неоднородно, в ее полярных областях оно слабее, чем в изотропной модели, а в направле- нии диска сильнее. Поэтому при переключении луча реальная внешняя температура шума мо- жет заметно изменяться в зависимости от того, в какую область небесной сферы направлен луч. Этим же объясняется различие в эксперимен- тальных зависимостях ( )sysT f субрешетки для симметричных лучей, которые в случае изотроп- ного фонового излучения должны совпадать. Отдельно следует прокомментировать рис. 8, г, который построен для субрешетки, формирую- щей лучи (8,8) и ( 8, 8),  направления фазиро- вания которых выходят далеко за область ви- димости (рис. 3). В этих случаях субрешетка принимает фоновое излучение в основном боко- выми лепестками, конфигурация которых быстро изменяется с частотой. Хотя такой режим ра- боты на практике не применяется, он интересен с точки зрения сравнения результатов расчета и измерений. Исследуя приведенные графики, нетрудно ус- тановить, что все расчетные зависимости ( )sysT f очень хорошо повторяют форму эксперименталь- ных кривых, при этом их значения мало отли- чаются от измеренных в подавляющей части ис- следуемого диапазона частот, а заметные раз- личия между ними в нижней части диапазона, скорее всего, связаны с влиянием интенсивных помех на результаты измерений. Это убедитель- но говорит о корректности разработанной теории и высоком качестве проведенных измерений. 5. Âûâîäû В работе проведены теоретические и эксперимен- тальные исследования шумовых параметров суб- решетки АФАР ГУРТ. Теоретические исследова- ния выполнялись методом компьютерного моде- лирования с использованием ранее разработанной математической модели субрешетки [7], которая здесь была дополнена соотношениями, описы- вающими ее шумовые свойства. Усовершенст- вованная модель представляет собой каскадное соединение двух шумящих многополюсников, один из которых поставлен в соответствие решетке диполей, а второй – ДОС. Параметры решет- ки диполей, требуемые для построения ее моде- ли, определялись с помощью компьютерного элек- тродинамического моделирования, корректно учитывающего сложную форму диполей и взаи- модействие их в решетке, а также присутствие подстилающей поверхности в виде частично про- водящей земли, а параметры МШУ, входящих в состав ДОС, – с привлечением хорошо зареко- мендовавших себя программ компьютерного схе- мотехнического моделирования. На базе этой мо- дели разработана методика расчета внутренней и внешней шумовых температур субрешетки, необходимых для оценки ее чувствительности. С помощью этой методики выполнен численный анализ частотных зависимостей внутренней и ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 55 Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ внешней шумовых температур субрешетки АФАР ГУРТ в диапазоне 8 80 МГц для всех возмож- ных положений ее луча. В результате анализа ус- тановлено, что температура внешнего шума на выходе субрешетки заметно превышает тем- пературу внутреннего шума во всем рабочем ди- апазоне частот, а ширина полосы частот, в кото- рой значение этого превышения не опускается ниже 6 дБ, составляет примерно 65 МГц для всех лучей в конусе сканирования 140 . Для проверки результатов численных расчетов были проведе- ны натурные измерения температур внутренних и внешних шумов субрешетки для различных положений ее луча в исследуемом диапазоне частот, которые полностью подтвердили резуль- таты численных исследований и убедительно доказали, что данная субрешетка может эф- фективно использоваться для радиоастрономи- ческих наблюдений как в составе АФАР, так и в качестве самостоятельной антенной системы радиотелескопа ГУРТ. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 01. Konovalenko A., Sodin L., Zakharenko V., Zarka P., Ulya- nov O., Sidorchuk M., Stepkin S., Tokarsky P., Melnik V., Kalinichenko N., Stanislavsky A., Koliadin V., Shepelev V., Dorovskyy V., Ryabov V., Koval A., Bubnov I., Yerin S., Gridin A., Kulishenko V., Reznichenko A., Bortsov V., Lisa- chenko V., Reznik A., Kvasov G., Mukha D., Litvinen- ko G., Khristenko A., Shevchenko V. V., Shevchenko V. A., Belov A., Rudavin E., Vasylieva I., Miroshnichenko A., Vasilenko N., Olyak M., Mylostna K., Skoryk A., Shev- tsova A., Plakhov M., Kravtsov I., Volvach Y., Lytvinen- ko O., Shevchuk N., Zhouk I., Bovkun V., Antonov A., Vavriv D., Vinogradov V., Kozhin R., Kravtsov A., Bu- lakh E., Kuzin A., Vasilyev A., Brazhenko A., Vashchi- shin R., Pylaev O., Koshovyy V., Lozinsky A., Ivanty- shin O., Rucker H. O., Panchenko M., Fischer G., Leca- cheux A., Denis L., Coffre A., Grießmeier J.-M., Tag- ger M., Girard J., Charrier D., Briand C., and Mann G. The modern radio astronomy network in Ukraine: UTR-2, URAN and GURT. Exp. Astron. 2016. Vol. 42, Is. 1. P. 11–48. DOI: 10.1007/s10686-016-9498-x 02. Коноваленко А. А., Ерин С. Н., Бубнов И. Н., Токарс- кий П. Л., Захаренко В. В., Ульянов О. М., Сидор- чук М. А., Степкин С. В., Гридин А. А., Квасов Г. В., Колядин В. Л., Мельник В. Н., Доровский В. В., Ка- линиченко Н. Н., Литвиненко Г. В., Зарка Ф., Денис. Л, Жирар Ж., Рукер Х. О., Панченко М., Станиславс- кий А. А., Христенко А. Д., Муха Д. В., Резниченко А. М., Лисаченко В. М., Борцов В. В., Браженко А. И., Ва- сильева Я. Ю., Скорик А. А., Шевцова А. И., Милост- ная К. Ю. Астрофизические исследования с помощью малоразмерных низкочастотных радиотелескопов нового поколения. Радиофизика и радиоастрономия. 2016. Т. 21, № 2. С. 83–131. DOI: 10.15407/rpra21.02.083 03. Van Haarlem M. P., Wise M. W., Gunst A. W., Heald G., McKean J. P., Hessels J. W. T., de Bruyn A. G., Nij- boer R., Swinbank J., Fallows R., Brentjens M., Nelles A., Beck R., Falcke H., Fender R., Hörandel J., Koop- mans L. V. E., Mann G., Miley G., Röttgering H., Stap- pers B. W., Wijers R. A. M. J., Zaroubi S., van den Ak- ker M., Alexov A., Anderson J., Anderson K., van Arden- ne A., Arts M., Asgekar A., Avruch I. M., Batejat F., Bäh- ren L., Bell M. E., Bell M. R., van Bemmel I., Bennema P., Bentum M. J., Bernardi G., Best P., Bîrzan L., Bonafe- de A., Boonstra A.-J., Braun R., Bregman J., Breitling F., van de Brink R. H., Broderick J., Broekema P. C., Brouw W. N., Brüggen M., Butcher H. R., van Cappel- len W., Ciardi B., Coenen T., Conway J., Coolen A., Cor- stanje A., Damstra S., Davies O., Deller A. T., Dettmar R.-J., van Diepen G., Dijkstra K., Donker P., Doorduin A., Dromer J., Drost M., van Duin A., Eislöffel J., van Enst J., Ferrari C., Frieswijk W., Gankema H., Garrett M. A., de Gasperin F., Gerbers M., de Geus E., Grießmeier J.-M., Grit T., Gruppen P., Hamaker J. P., Hassall T., Hoeft M., Holties H. A., Horneffer A., van der Horst A., van Hou- welingen A., Huijgen A., Iacobelli M., Intema H., Jack- son N., Jelic V., de Jong A., Juette E., Kant D., Karaster- giou A., Koers A., Kollen H., Kondratiev V. I., Kooist- ra E., Koopman Y., Koster A., Kuniyoshi M., Kramer M., Kuper G., Lambropoulos P., Law C., van Leeuwen J., Le- maitre J., Loose M., Maat P., Macario G., Markoff S., Masters J., McFadden R. A., McKay-Bukowski D., Mei- jering H., Meulman H., Mevius M., Middelberg E., Mil- lenaar R., Miller-Jones J. C. A., Mohan R. N., Mol J. D., Morawietz J., Morganti R., Mulcahy D. D., Mulder E., Munk H., Nieuwenhuis L., van Nieuwpoort R., Noor- dam J. E., Norden M., Noutsos A., Offringa A. R., Olofs- son H., Omar A., Orrú E., Overeem R., Paas H., Pandey- Pommier M., Pandey V. N., Pizzo R., Polatidis A., Raffer- ty D., Rawlings S., Reich W., de Reijer J.-P., Reitsma J., Renting G. A., Riemersv P., Rol E., Romein J. W., Roos- jen J., Ruiter M., Scaife A., van der Schaaf K., Scheers B., Schellartv P., Schoenmakers A., Schoonderbeek G., Sery- lak M., Shulevski A., Sluman J., Smirnov O., Sobey C., Spreeuw H., Steinmetz M., Sterks C. G. M., Stiepel H.-J., Stuurwold K., Tagger M., Tang Y., Tasse C., Thomas I., Thoudam S., Toribio M. C., van der Tol B., Usov O., van Veelen M., van der Veen A.-J., ter Veen S., Verbiest J. P. W., Vermeulen R., Vermaas N., Vocks C., Vogt C., de Vos M., van der Wal E., van Weeren R., Weggemans H., Weltevre- de P., White S., Wijnholds S. J., Wilhelmsson T., Wuck- nitz O., Yatawatta S., Zarka P., Zensus A., and van Zwie- ten J. LOFAR: the low-frequency array. Astron. Astro- phys. 2013. Vol. 556. id. A2. DOI:10.1051/0004-6361/ 201220873 04. Ellingson S. W., Taylor G. B., Craig J., Hartman J., Do- well J., Wolfe C. N., Clarke T. E., Hicks B. C., Kassim N. E., Ray P. S., Rickard L. J, Schinzel F. K., and Weiler K. W. The LWA1 Radio Telescope. IEEE Trans. Antennas Propag. 2013. Vol. 61, No. 5. P. 2540–2549. DOI: 10.1109/ TAP.2013.2242826 05. Sutinjo A. T., Colegate T. M., Wayth R. B., Hall P. J., de Lera Acedo E., Booler T., Faulkner A. J., Feng L., Hur- 56 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 П. Л. Токарский и др. ley-Walker N., Juswardy B., Padhi S. K., Razavi-Ghods N., Sokolowski M., Tingay S. J., and Bij de Vaate J. G. Characterization of a Low-Frequency Radio Astronomy Prototype Array in Western Australia. IEEE Trans. Anten- nas Propag. 2015. Vol. 63, No. 12. P. 5433–5442. DOI: 10.1109/TAP.2015.2487504 06. Konovalenko A. A., Falkovich I. S., Gridin A. A., Tokars- ky P. L., and Yerin S. N. UWB Active Antenna Array for Low Frequency Radio Astronomy. Proc. of the VIth Intn. Conf. on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Sig- nals (UWBUSIS’12), 17–21 Sept. 2012. Sevastopol, Uk- raine. 2012. P. 39–43. DOI: 10.1109/UWBUSIS. 2012.6379725 07. Токарский П. Л., Коноваленко А. А., Ерин С. Н. Ана- лиз параметров активной фазированной антенной ре- шетки радиотелескопа ГУРТ. Радіофізика і радіоаст- рономія. 2015. Т. 20, № 2. С. 142–153. DOI: 10.15407/ rpra20.02.142 08. Токарский П. Л., Коноваленко А. А., Ерин С. Н., Буб- нов И. Н. Чувствительность элемента активной ФАР радиотелескопа ГУРТ. Радіофізика і радіоастрономія. 2016. Т. 21, № 1. С. 48–57. DOI: 10.15407/rpra21.01.048 09. Сазонов Д. М. Многоэлементные антенные системы. Матричный подход. Москва: Радиотехника, 2015. 144 с. 10. Токарский П. Л. Матричная модель диссипативной антенной решетки. Радиотехника. Всеукр. межвед. научн.-техн. сб. Харьков: ХНУРЭ, 2006. Вып. 146. С. 156–170. 11. Бабак Л. И. Определение шумовых характеристик СВЧ-цепей. Радиотехника и электроника. 1980. Т. 25, №11. С. 2380–2384. 12. Bosma H. On the Theory of Linear Noisy Systems. Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven, 1967. 194 p. DOI: 10.6100/IR109175 13. Токарский П. Л. Применение волновых матриц для ана- лиза шумов диссипативных антенных решеток. Радио- техника. Всеукр. межвед. научн.-техн. сб. Харьков: ХНУРЭ, 2001. Вып. 122. С. 56–58. 14. Разевиг В. Д., Потапов Ю. В., Курушин А. А. Проек- тирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office. Под. ред. В. Д. Разевига. Москва: Солон-Пресс, 2003. 496 с. 15. Крымкин В. В. Спектр низкочастотного излучения фона. Известия вузов. Радиофизика. 1971. Т. 24, № 2. С. 199–203. 16. Warnick K. F., Ivashina M. V., Maaskant R., and Woesten- burg B. Unified Definitions of Efficiencies and System Noise Temperature for Receiving Antenna Arrays. IEEE Trans. Antennas Propag. 2010. Vol. 58, No. 6. P. 2121–2125. DOI: 10.1109/TAP.2010.2046859 17. Ivashina M. V., Maaskant R., and Woestenburg B. Equi- valent System Representation to Model the Beam Sensi- tivity of Receiving Antenna Arrays. IEEE Antenn. Wireless Propag. Lett. 2008. Vol. 7. P. 733–737. DOI: 10.1109/ LAWP.2008.2006917 18. Hicks B. C., Paravastu-Dalal N., Stewart K. P., Erick- son W. C., Ray P. S., Kassim N. E., Burns S., Clarke T., Schmitt H., Craig J., Hartman J., and Weiler K. W. A Wide-Band, Active Antenna System for Long Wavelength Radio Astronomy. Publ. Astron. Soc. Pac. 2012. Vol. 124, No. 920. P. 1090–1104. DOI: 10.1086/668121 19. Erickson B. Integration Times. Long Wavelength Array (LWA) Memo Series. 2005. URL: http://www.phys.unm. edu/~lwa/memos/memo/lwa0023.pdf (дата обращения: 12.01.2018). 20. Zakharenko V., Konovalenko A., Zarka P., Ulyanov O., Sidorchuk M., Stepkin S., Koliadin V., Kalinichenko N., Stanislavsky A., Dorovskyy V., Shepelev V., Bubnov I., Yerin S., Melnik V., Koval A., Shevchuk N., Vasylieva I., Mylostna K., Shevtsova A., Skoryk A., Kravtsov I., Vol- vach Y., Plakhov M., Vasilenko N., Vasylkivskyi Y., Vav- riv D., Vinogradov V., Kozhin R., Kravtsov A., Bulakh E., Kuzin A., Vasilyev A., Ryabov V., Reznichenko A., Bor- tsov V., Lisachenko V., Kvasov G., Mukha D., Litvinen- ko G., Brazhenko A., Vashchishin R., Pylaev O., Kosho- vyy V., Lozinsky A., Ivantyshyn O., Rucker H. O., Pan- chenko M., Fischer G., Lecacheux A., Denis L., Coffre A., and Grießmeier J.-M. Digital Receivers for Low-Frequen- cy Radio Telescopes UTR-2, URAN, GURT. J. Astron. Instrum. 2016. Vol. 5, Is. 4. id. 1641010. DOI: 10.1142/ S2251171716410105 REFERENCES 01. KONOVALENKO, A., SODIN, L., ZAKHARENKO, V., ZARKA, P., ULYANOV, O., SIDORCHUK, M., STEP- KIN, S., TOKARSKY, P., MELNIK, V., KALINICHEN- KO, N., STANISLAVSKY, A., KOLIADIN, V., SHEPE- LEV, V., DOROVSKYY, V., RYABOV, V., KOVAL, A., BUBNOV, I., YERIN, S., GRIDIN, A., KULISHEN- KO, V., REZNICHENKO, A., BORTSOV, V., LISACHEN- KO, V., REZNIK, A., KVASOV, G., MUKHA, D., LIT- VINENKO, G., KHRISTENKO, A., SHEVCHENKO, V. V., SHEVCHENKO, V. A., BELOV, A., RUDAVIN, E., VA- SYLIEVA, I., MIROSHNICHENKO, A., VASILEN- KO, N., OLYAK, M., MYLOSTNA, K., SKORYK, A., SHEVTSOVA, A., PLAKHOV, M., KRAVTSOV, I., VOL- VACH, Y., LYTVINENKO, O., SHEVCHUK, N., ZHOUK, I., BOVKUN, V., ANTONOV, A., VAVRIV, D., VINOGRADOV, V., KOZHIN, R., KRAVTSOV, A., BU- LAKH, E., KUZIN, A., VASILYEV, A., BRAZHEN- KO, A., VASHCHISHIN, R., PYLAEV, O., KOSHOVYY, V., LOZINSKY, A., IVANTYSHIN, O., RUCKER, H. O., PANCHENKO, M., FISCHER, G., LECACHEUX, A., DENIS, L., COFFRE, A., GRIEßMEIER, J.-M., TAG- GER, M., GIRARD, J., CHARRIER, D., BRIAND, C. and MANN, G., 2016. The modern radio astronomy net- work in Ukraine: UTR-2, URAN and GURT. Exp. Astron. vol. 42, is. 1, pp. 11–48. DOI: 10.1007/s10686-016-9498-x 02. KONOVALENKO, A. A., YERIN, S. M., BUBNOV, I. N., TOKARSKY, P. L., ZAKHARENKO, V. V., ULYA- NOV, O. M., SIDORCHUK, M. A., STEPKIN, S. V., GRI- DIN, A. O., KVASOV, G. V., KOLIADIN, V. L., MEL- NIK, V. M., DOROVSKYY, V. V., KALINICHENKO, M. M., LITVINENKO, G. V., ZARKA, P., DENIS, L., GI- RARD, J., RUCKER, H. O., PANCHENKO, M., STA- NISLAVSKY, A. A., KHRISTENKO, A. D., MUKHA, D. V., REZNICHENKO, O. M., LISACHENKO, V. N., BOR- TSOV, V. V., BRAZHENKO, A. I., VASYLIEVA, I. Y., SKORYK, A. O., SHEVTSOVA, A. I. and MYLOST- NA, K. Y., 2016. Astrophysical studies with small low- ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 57 Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ frequency radio telescopes of new generation. Radio Phys. Radio Astron. vol. 21, no. 2, pp. 83–131 (in Russian). DOI: 10.15407/rpra21.02.083 03. VAN HAARLEM, M. P., WISE, M. W., GUNST, A. W., HEALD, G., MCKEAN, J. P., HESSELS, J. W. T., DE BRUYN, A. G., NIJBOER, R., SWINBANK, J., FAL- LOWS, R., BRENTJENS, M., NELLES, A., BECK, R., FALCKE, H., FENDER, R., HÖRANDEL, J., KOOP- MANS, L. V. E., MANN, G., MILEY, G., RÖTTGE- RING, H., STAPPERS, B. W., WIJERS, R. A. M. J., ZAROUBI, S., VAN DEN AKKER, M., ALEXOV, A., ANDERSON, J., ANDERSON, K., VAN ARDENNE, A., ARTS, M., ASGEKAR, A., AVRUCH, I. M., BATE- JAT, F., BÄHREN, L., BELL, M. E., BELL, M. R., VAN BEMMEL, I., BENNEMA, P., BENTUM, M. J., BERNARDI, G., BEST, P., BÎRZAN, L., BONAFE- DE, A., BOONSTRA, A.-J., BRAUN, R., BREGMAN, J., BREITLING, F., VAN DE BRINK, R. H., BRODE- RICK, J., BROEKEMA, P. C., BROUW, W. N., BRÜG- GEN, M., BUTCHER, H. R., VAN CAPPELLEN, W., CIARDI, B., COENEN, T., CONWAY, J., COOLEN, A., CORSTANJE, A., DAMSTRA, S., DAVIES, O., DEL- LER, A. T., DETTMAR, R.-J., VAN DIEPEN, G., DIJK- STRA, K., DONKER, P., DOORDUIN, A., DROMER, J., DROST, M., VAN DUIN, A., EISLÖFFEL, J., VAN ENST, J., FERRARI, C., FRIESWIJK, W., GANKEMA, H., GAR- RETT, M. A., DE GASPERIN, F., GERBERS, M., DE GEUS, E., GRIEßMEIER, J.-M., GRIT, T., GRUP- PEN, P., HAMAKER, J. P., HASSALL, T., HOEFT, M., HOLTIES, H. A., HORNEFFER, A., VAN DER HORST, A., VAN HOUWELINGEN, A., HUIJGEN, A., IACOBEL- LI, M., INTEMA, H., JACKSON, N., JELIC, V., DE JONG, A., JUETTE, E., KANT, D., KARASTER- GIOU, A., KOERS, A., KOLLEN, H., KONDRATIEV, V. I., KOOISTRA, E., KOOPMAN, Y., KOSTER, A., KUNI- YOSHI, M., KRAMER, M., KUPER, G., LAMBROPOU- LOS, P., LAW, C., VAN LEEUWEN, J., LEMAITRE, J., LOOSE, M., MAAT, P., MACARIO, G., MARKOFF, S., MASTERS, J., MCFADDEN, R. A., MCKAY-BUKOWS- KI, D., MEIJERING, H., MEULMAN, H., MEVIUS, M., MIDDELBERG, E., MILLENAAR, R., MILLER-JO- NES, J. C. A., MOHAN, R. N., MOL, J. D., MORA- WIETZ, J., MORGANTI, R., MULCAHY, D. D., MUL- DER, E., MUNK, H., NIEUWENHUIS, L., VAN NIEUW- POORT, R., NOORDAM, J. E., NORDEN, M., NOUT- SOS, A., OFFRINGA, A. R., OLOFSSON, H., OMAR, A., ORRÚ, E., OVEREEM, R., PAAS, H., PANDEY-POM- MIER, M., PANDEY, V. N., PIZZO, R., POLATIDIS, A., RAFFERTY, D., RAWLINGS, S., REICH, W., DE REI- JER, J.-P., REITSMA, J., RENTING, G. A., RIE- MERSV, P., ROL, E., ROMEIN, J. W., ROOSJEN, J., RUI- TER, M., SCAIFE, A., VAN DER SCHAAF, K., SCHEERS, B., SCHELLARTV, P., SCHOENMAKERS, A., SCHOONDERBEEK, G., SERYLAK, M., SHULEVS- KI, A., SLUMAN, J., SMIRNOV, O., SOBEY, C., SPREEUW, H., STEINMETZ, M., STERKS, C. G. M., STIEPEL, H.-J., STUURWOLD, K., TAGGER, M., TANG, Y., TASSE, C., THOMAS, I., THOUDAM, S., TORIBIO, M. C., VAN DER TOL, B., USOV, O., VAN VEELEN, M., VAN DER VEEN, A.-J., TER VEEN, S., VERBIEST, J. P. W., VERMEULEN, R., VERMAAS, N., VOCKS, C., VOGT, C., DE VOS, M., VAN DER WAL, E., VAN WEEREN, R., WEGGEMANS, H., WELTEVRE- DE, P., WHITE, S., WIJNHOLDS, S. J., WILHELMS- SON, T., WUCKNITZ, O., YATAWATTA, S., ZAR- KA, P., ZENSUS, A. and VAN ZWIETEN, J., 2013. LOFAR: the low-frequency array. Astron. Astrophys. vol. 556, id. A2. DOI:10.1051/0004-6361/201220873 04. ELLINGSON, S. W., TAYLOR, G. B., CRAIG, J., HART- MAN, J., DOWELL, J., WOLFE, C. N., CLARKE, T. E., HICKS, B. C., KASSIM, N. E., RAY, P. S., RICKARD, L. J, SCHINZEL, F. K. and WEILER, K. W., 2013. The LWA1 Radio Telescope. IEEE Trans. Antennas Propag. vol. 61, no. 5, pp. 2540–2549. DOI: 10.1109/TAP.2013.2242826 05. SUTINJO, A. T., COLEGATE, T. M., WAYTH, R. B., HALL, P. J., DE LERA ACEDO, E., BOOLER, T., FAULKNER, A. J., FENG, L., HURLEY-WALKER, N., JUSWARDY, B., PADHI, S. K., RAZAVI-GHODS, N., SOKOLOWSKI, M., TINGAY, S. J. and BIJ DE VAA- TE, J. G., 2015. Characterization of a Low-Frequency Radio Astronomy Prototype Array in Western Australia. IEEE Trans. Antennas Propag. vol. 63, no. 12, pp. 5433–5442. DOI: 10.1109/TAP.2015.2487504 06. KONOVALENKO, A. A., FALKOVICH, I. S., GRI- DIN, A. A., TOKARSKY, P. L. and YERIN, S. N., 2012. UWB Active Antenna Array for Low Frequency Radio Astronomy. In: 6th Int. Conf. on Ultrawideband and Ul- trashort Impulse Signals (UWBUSIS’12) Conference Pro- ceedings. 17–21 Sept. 2012, Sevastopol, Ukraine, pp. 39–43. DOI: 10.1109/UWBUSIS.2012.6379725 07. TOKARSKY, P. L., KONOVALENKO, A. A. and YE- RIN, S. N., 2015. Analysis of Active Phased Antenna Array Parameters for the GURT Radio Telescope. Radio Phys. Radio Astron. vol. 20, no. 2, pp. 142–153 (in Rus- sian). DOI: 10.15407/rpra20.02.142 08. TOKARSKY, P. L., KONOVALENKO, A. A., YERIN, S. M. and BUBNOV, I. N., 2016. Sensitivity of Active Phased Antenna Array Element of GURT Radio Telescope. Radio Phys. Radio Astron. vol. 21, no. 1, pp. 48–57 (in Russian). DOI: 10.15407/rpra21.01.048 09. SAZONOV, D. M., 2015. Multielement antenna systems. The matrix approach. Moscow, Russia: Radiotekhnika Publ. (in Russian). 10. TOKARSKY, P. L., 2007. Matrix Theory of Dissipative Antenna Arrays. In: 6th Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques (ICATT’07) Conference Proceedings. 17–21 Sept. 2007, Sevastopol, Ukraine, pp. 87–92. DOI: 10.1109/ ICATT.2007.4425122 11. BABAK, L. I., 1980. Determination of Microwave Cir- cuits Noise Characteristics. Radiotekhnika i Elertronika. vol. 25, no. 11, pp. 2380–2384 (in Russian). 12. BOSMA, H., 1967. On the Theory of Linear Noisy Sys- tems. Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven. DOI: 10.6100/IR109175 13. TOKARSKY, P. L., 2002. Wave Matrices in the Analysis of Noises of Dissipative Antenna Arrays. Telecommun. Radio Eng. vol. 57, no. 6-7, pp. 47–50. DOI: 10.1615/ TelecomRadEng.v57.i6-7.30 14. RAZEVIG, V. D. (ed.), POTAPOV, Y. V. and KURU- SHIN, A. A., 2003. Microwave devices design using Mi- crowave Office software. Moscow, Russia: Solon-Press Publ. (in Russian). 58 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 П. Л. Токарский и др. 15. KRYMKIN, V. V., 1971. The spectrum of background low frequency radio emission. Radiophys. Quantum Electron. vol. 14, is. 2, pp. 161–164. DOI: 10.1007/ BF01031395 16. WARNICK, K. F., IVASHINA, M. V., MAASKANT, R. and WOESTENBURG, B., 2010. Unified Definitions of Efficiencies and System Noise Temperature for Receiving Antenna Arrays. IEEE Trans. Antennas Propag. vol. 58, no. 6, pp. 2121–2125. DOI: 10.1109/TAP.2010.2046859 17. IVASHINA, M. V., MAASKANT, R. and WOESTEN- BURG, B., 2008. Equivalent System Representation to Model the Beam Sensitivity of Receiving Antenna Arrays. IEEE Antenn. Wireless Propag. Lett. vol. 7, pp. 733–737. DOI: 10.1109/LAWP.2008.2006917 18. HICKS, B. C., PARAVASTU-DALAL, N., STE- WART, K. P., ERICKSON, W. C., RAY, P. S., KAS- SIM, N. E., BURNS, S., CLARKE, T., SCHMITT, H., CRAIG, J., HARTMAN, J. and WEILER, K. W., 2012. A Wide-Band, Active Antenna System for Long Wavelength Radio Astronomy. Publ. Astron. Soc. Pac. vol. 124, no. 920, pp. 1090–1104. DOI: 10.1086/668121 19. ERICKSON, B., 2005. Integration Times [online]. Long Wavelength Array (LWA) Memo Series. [viewed 12 January 2018]. Available from: http://www.phys.unm.edu/ ~lwa/memos/memo/lwa0023.pdf 20. ZAKHARENKO, V., KONOVALENKO, A., ZARKA, P., ULYANOV, O., SIDORCHUK, M., STEPKIN, S., KO- LIADIN, V., KALINICHENKO, N., STANISLAVSKY, A., DOROVSKYY, V., SHEPELEV, V., BUBNOV, I., YE- RIN, S., MELNIK, V., KOVAL, A., SHEVCHUK, N., VASYLIEVA, I., MYLOSTNA, K., SHEVTSOVA, A., SKORYK, A., KRAVTSOV, I., VOLVACH, Y., PLA- KHOV, M., VASILENKO, N., VASYLKIVSKYI, Y., VAVRIV, D., VINOGRADOV, V., KOZHIN, R., KRAV- TSOV, A., BULAKH, E., KUZIN, A., VASILYEV, A., RYABOV, V., REZNICHENKO, A., BORTSOV, V., LISA- CHENKO, V., KVASOV, G., MUKHA, D., LITVINEN- KO, G., BRAZHENKO, A., VASHCHISHIN, R., PY- LAEV, O., KOSHOVYY, V., LOZINSKY, A., IVANTY- SHYN, O., RUCKER, H. O., PANCHENKO, M., FISCHER, G., LECACHEUX, A., DENIS, L., COFFRE, A. and GRIEßMEIER, J.-M., 2016. Digital Receivers for Low- Frequency Radio Telescopes UTR-2, URAN, GURT. J. Astron. Instrum. vol. 5, is. 4, id. 1641010. DOI: 10.1142/ S2251171716410105 P. L. Tokarsky, А. А. Konovalenko, S. N. Yerin, and I. N. Bubnov Institute of Radio Astronomy, National Academy of Sciences of Ukraine, 4, Mystetstv St., Kharkiv, 61002, Ukraine NOISE TEMPERATURE OF THE ACTIVE PHASED ARRAY OF THE GURT RADIO TELESCOPE Purpose: Theoretical and experimental investigations of noise temperature of a subarray being a part of the active phased array for the GURT – a low frequency radio telescope of new generation. Design/methodology/approach: A mathematical model of the active phased array is developed in the form of a cascade connec- tion of two noisy multiport networks, one of which is associa- ted with the dipole array antenna placed over imperfect ground, and the other with the beam-forming network. The electrical parameters of these multiport networks are described by the scattering matrices, and the noise parameters – by the covariance matrix of the spectral densities of noise waves. The calculation expressions are obtained which allow analyzing the GURT sub- array noise temperature with correct account for all internal noise sources and their mutual correlation which is caused by interac- tion of dipoles in the array. Findings: Numerical and experimental studies of the noise tem- perature at the subarray output of the GURT active phased antenna array have been performed. These studies made it pos- sible to estimate the relation between the external and inter- nal noise temperatures in a wide frequency range from 8 to 80 MHz when scanning the subarray beam in the upper hemisphere. It is shown that the external noise temperature at the subarray output is more than 6 dB higher than the inter- nal one in the bandwidth of about 65 MHz. Good agreement between the results of calculation and experiment is obtained, that validates the developed model of the GURT subarray and the effectiveness of the proposed technique for numerical ana- lysis of its parameters. Conclusions: The studies described here confirm the possibility of effective use of this subarray as the base cell of a large phased antenna array for the low frequency radio telescope, as well as the standalone antenna of the radio telescope when radio astronomical observations do not require high angular re- solution. The results of this work can be useful in the develop- ment and studies of active phased antenna arrays for the deca- meter and meter wave ranges. Key words: radio telescope, active phased antenna array, sub- array, beam scanning, noise temperature, scattering matrix, covariance matrix П. Л. Токарський, О. О. Коноваленко, С. М. Єрін, І. М. Бубнов Радіоастрономічний інститут НАН України, вул. Мистецтв, 4, м. Харків, 61002, Україна ШУМОВА ТЕМПЕРАТУРА АКТИВНОЇ ФАЗОВАНОЇ АНТЕННОЇ РЕШІТКИ РАДІОТЕЛЕСКОПА ГУРТ Предмет і мета роботи: Теоретичні й експериментальні дослідження шумової температури субрешітки активної фазованої антенної решітки (АФАР) низькочастотного ра- діотелескопа нового покоління ГУРТ. Методи та методологія: Розроблено математичну модель АФАР у вигляді каскадного з’єднання двох шумних багато- полюсників, один з яких поставлено у відповідність решітці диполів над реальним ґрунтом, а інший – діаграмоутворю- вальній схемі. Електричні параметри цих багатополюсників описуються матрицями розсіяння, а шумові – коваріаційни- ми матрицями спектральних густин шумових хвиль. Одер- жано розрахункові співвідношення, які дозволяють викону- ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 23, № 1, 2018 59 Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ вати аналіз повної шумової температури субрешітки АФАР радіотелескопа ГУРТ із коректним урахуванням усіх наяв- них у ній джерел шуму та їх взаємної кореляції, зумовленої взаємодією диполів у решітці. Результати: Виконано числові й експериментальні дос- лідження шумової температури на виході субрешітки АФАР радіотелескопа ГУРТ, які дозволили оцінити співвід- ношення між температурами зовнішніх і власних шумів у ро- бочому діапазоні частот від 8 до 80 МГц при скануванні променя у верхній півсфері. Показано, що зовнішня шумова температура субрешітки перевищує на понад 6 дБ власну у смузі частот шириною близько 65 МГц. Отримано хороший збіг результатів розрахунків і експерименту, що підтверджує коректність розробленої моделі субрешітки й ефективності запропонованої методики числового аналізу її параметрів. Висновок: Дослідження, виконані в роботі, підтверджують можливість ефективного використання даної субрешітки як базової комірки АФАР низькочастотного радіотелескопа, а у випадках, коли радіоастрономічні спостереження не по- требують високого кутового розрізнення, як самостійної ан- тени радіотелескопа. Результати цієї роботи можуть бути корисними у розробці й дослідженнях АФАР декаметрового та метрового діапазонів хвиль. Ключові слова: радіотелескоп, активна фазована антенна ре- шітка, сканування променя, шумова температура, матриця розсіяння, коваріаційна матриця Статья поступила в редакцию 15.01.2018

Шумовая температура активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ

Репозитарії

Схожі ресурси