Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения

Обсуждаются требования, предъявляемые к сверхширокополосному антенному элементу
 радиотелескопа на частотах ниже 200 МГц, принципы построения и возможности согласования
 такого пассивного короткого симметричного горизонтального вибратора с высокочастотным
 (ВЧ) трактом ант...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Радиофизика и радиоастрономия
Date:2010
Main Authors: Коноваленко, А.А., Жук, И.Н., Гридин, А.А., Бовкун, В.П., Бубнов, И.Н.
Format: Article
Language:Russian
Published: Радіоастрономічний інститут НАН України 2010
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98192
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Сверхширокополосный антенный элемент
 низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения / А.А. Коноваленко, И.Н. Жук, А.А. Гридин, В.П. Бовкун, И.Н. Бубнов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2010. — Т. 15, № 4. — С. 376-386. — Бібліогр.: 27 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860268879545106432
author Коноваленко, А.А.
Жук, И.Н.
Гридин, А.А.
Бовкун, В.П.
Бубнов, И.Н.
author_facet Коноваленко, А.А.
Жук, И.Н.
Гридин, А.А.
Бовкун, В.П.
Бубнов, И.Н.
citation_txt Сверхширокополосный антенный элемент
 низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения / А.А. Коноваленко, И.Н. Жук, А.А. Гридин, В.П. Бовкун, И.Н. Бубнов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2010. — Т. 15, № 4. — С. 376-386. — Бібліогр.: 27 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Радиофизика и радиоастрономия
description Обсуждаются требования, предъявляемые к сверхширокополосному антенному элементу
 радиотелескопа на частотах ниже 200 МГц, принципы построения и возможности согласования
 такого пассивного короткого симметричного горизонтального вибратора с высокочастотным
 (ВЧ) трактом антенной решетки радиотелескопа. Показано, что, несмотря на резкое изменение
 входного импеданса вибратора, удается в условиях высокой температуры небосвода добиться
 его согласования с ВЧ трактом при коэффициенте стоячей волны не хуже 3 в полосе частот
 от 12.5 до 60 МГц при ухудшении чувствительности антенны в этой полосе не более чем на 0.5 дБ
 относительно чувствительности согласованной с ВЧ трактом полуволновой антенны без потерь.
 Достигается это благодаря включению последовательно с входным сопротивлением антенного
 элемента дополнительного аттенюатора. Это приводит к выравниванию активной компоненты
 входного сопротивления антенного элемента в полосе частот от 12.5 до 60 МГц. В качестве
 плеча антенного элемента используются отрезки коаксиальной линии с общим центральным
 проводом, что обеспечивает в широком диапазоне частот значение коэффициента связи между
 отрезками линии (апериодическими контурами) в интервале [0.8, 1.0] и существенное подавление
 реактивной компоненты входного импеданса антенного элемента. Дискутуються вимоги до надширокосмугових антенних елементів радіотелескопа
 на частотах нижче 200 МГц, принципи побудови та можливість узгодження такого пасивного симетричного горизонтального вібратора
 з високочастотним (ВЧ) трактом антенної решітки радіотелескопа. Показано, що, незважаючи на різку зміну вхідного імпедансу вібратора, вдається за умов високої температури
 небозводу досягти його узгодження з ВЧ трактом з коефіцієнтом стоячої хвилі не гірше 3
 в усьому діапазоні від 12.5 до 60 МГц з погіршенням чутливості антени в межах цієї
 смуги частот не більше ніж на 0.5 дБ порівняно з чутливістю узгодженої з ВЧ трактом
 півхвильової антени без втрат. Досягається
 це завдяки включенню послідовно з вхідним
 опором антенного элемента додаткового аттенюатора. Це сприяє вирівнюванню активної
 компоненти вхідного опору антенного элемента у смузі частот від 12.5 до 60 МГц. У якості
 плеча вібратора використовуються відрізки коаксіальної лініїзі спільним центральним проводом, що забезпечує в широкому діапазоні частот значення коефіцієнта зв’язку між відрізками лінії (аперіодичними контурами) в межах
 [0.8 1.0] та суттєве зменшення реактивної
 компоненти вхідного імпеданса вібратора. The requirements to a super broadband antenna
 element of a radio telescope for frequencies
 lower than 200 MHz are discussed, as well
 as the construction principles and possibility for
 matching such a passive short horizontal dipole
 with a high frequency path of a radio telescope
 antenna array. It is shown that despite abrupt
 change of the input impedance of a dipole, it is
 possible to match it at high sky temperature with
 high frequency path if VSWR is no worse than 3
 in the frequency band 12.5 60 ÷ MHz with antenna
 sensitivity worsening less than by 0.5 dB in this
 band with respect to a half-wave lossless antenna
 matched with the high frequency path. This can
 be achieved due to an additional attenuator connected
 in series with the dipole input impedance
 that results in its active component matching within
 12.5 to 60 MHz. The coaxial line lengths with the
 common central core are used as a dipole arm.
 This allows the coupling coefficient between coaxial
 line lengths (aperiodic circuits) in the interval
 [0.8 1.0] and essential rejection of the reactive
 component of the antenna element input impedance
 in the wide frequency range.
first_indexed 2025-12-07T19:04:28Z
format Article
fulltext Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №4, с. 376-386 ISSN 1027-9636 © А. А. Коноваленко, И. Н. Жук, А. А. Гридин, В. П. Бовкун, И. Н. Бубнов, 2010 УДК 523.164; 621.396.674 Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения А. А. Коноваленко, И. Н. Жук, А. А. Гридин, В. П. Бовкун, И. Н. Бубнов Радиоастрономический институт НАН Украины, ул. Краснознаменная, 4, г. Харьков, 61002, Украина Е-mail: akonov@ri.kharkov.ua.; boobnov@mail.ru Статья поступила в редакцию 14 мая 2010 г. Обсуждаются требования, предъявляемые к сверхширокополосному антенному элементу радиотелескопа на частотах ниже 200 МГц, принципы построения и возможности согласования такого пассивного короткого симметричного горизонтального вибратора с высокочастотным (ВЧ) трактом антенной решетки радиотелескопа. Показано, что, несмотря на резкое изменение входного импеданса вибратора, удается в условиях высокой температуры небосвода добиться его согласования с ВЧ трактом при коэффициенте стоячей волны не хуже 3 в полосе частот от 12.5 до 60 МГц при ухудшении чувствительности антенны в этой полосе не более чем на 0.5 дБ относительно чувствительности согласованной с ВЧ трактом полуволновой антенны без потерь. Достигается это благодаря включению последовательно с входным сопротивлением антенного элемента дополнительного аттенюатора. Это приводит к выравниванию активной компоненты входного сопротивления антенного элемента в полосе частот от 12.5 до 60 МГц. В качестве плеча антенного элемента используются отрезки коаксиальной линии с общим центральным проводом, что обеспечивает в широком диапазоне частот значение коэффициента связи между отрезками линии (апериодическими контурами) в интервале [0.8, 1.0] и существенное подавление реактивной компоненты входного импеданса антенного элемента. 1. Введение Развитие радиоастрономии стимулирует совершенствование антенной техники в широ- ком диапазоне частот. Попытка проникнуть в самые отдаленные уголки Вселенной дик- тует повышение чувствительности и разре- шающей способности радиотелескопов, а также смещение исследований в сторону низких частот. Наряду с апертурными антеннами все шире используются фазированные антенные решетки (ФАР). Во второй половине прошло- го столетия на смену узкополосным инструмен- там пришли широкополосные. Сорокалетний опыт эксплуатации одного из таких инстру- ментов – диапазонного декаметрового радио- телескопа УТР-2 [1], показал информативность этого диапазона и надежность инструмента. Он не только не исчерпал себя, но до сих пор остается крупнейшим декаметровым радио- телескопом, стимулирующим создание гигант- ских антенн-решеток с электрическим управ- лением диаграммой направленности (ДН), предназначенных для работы в радиотелеско- пах [2] на частотах ниже 200 МГц. Такие ФАР являются сложными, уникальными и дорогос- тоящими сооружениями. При их разработке серьезное внимание следует уделять соз- данию надежного и эффективного, но дос- таточно дешевого антенного элемента [2] и оптимальному размещению [3] элементов в апертуре ФАР. При большом количестве антенных элементов отмеченные факторы су- щественно сказываются на стоимости радио- телескопа. Повышение информативности ра- диотелескопов с ФАР достигается за счет уве- Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения 377Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №4 личения апертуры антенны и расширения рабочей полосы частот. Условно принято счи- тать узкополосными антенны [4] с рабочей полосой частот меньше 10 % номинальной частоты. Широкополосные антенны могут иметь полосу частот в интервале 10 50 %÷ номинальной частоты. Антенны с более широ- кой полосой частот называют диапазонными. В последнее время антенны, для которых отношение ξ разности крайних частот рабо- чего диапазона к их сумме лежит в интервале 0.25 1.0,≤ ξ ≤ называют сверхширокополос- ными [5]. К таким антенным элементам, на- пример, относятся вибратор Надененко [6] (0.25 0.63, 0.43),l≤ λ ≤ ξ = шунтовой вибратор Айзенберга (0.16 0.65, 0.6)l≤ λ ≤ ξ = и бико- нический вибратор (0.2 0.75,l≤ λ ≤ 0.58).ξ = Здесь l λ – отношение длины плеча вибрато- ра к длине волны. При 0.7ξ > антенны часто называют частотнонезависимыми. Примера- ми таких антенных элементов являются экви- угловые, спиральные и логопериодические антенны [4]. Основным недостатком упомя- нутых антенн могут быть большие размеры и металлоемкость, что ведет к возрастанию их стоимости и затрудняет использование в ФАР, так как расстояние между фазовыми центрами соседних антенных элементов ре- шетки не должно превышать min0.6λ [4]. Здесь minλ – минимальная длина волны рабочего диапазона волн. Сравнительно дешевый ан- тенный элемент с 0.7ξ > при коэффициенте стоячей волны (КСВ) не превышающем 2.5 во всем рабочем диапазоне длин волн предложен в работе [7]. Он имеет высоту min0.75λ и выполнен из отрезков проводящей трубы, внут- ри которых помещен проводящий стержень. Отрезки проводящей трубы соединены меж- ду собой реактивными сопротивлениями и об- разуют коаксиальную линию. По такому же принципу устроены сверхширокополосные вер- тикальные вибраторы [8-12]. Высота этих виб- раторов примерно равна минимальной длине волны. В одном из мировых проектов развития наземной радиоастрономии – LOFAR [2], для удешевления конструкции и расширения поло- сы пропускания при малых габаритах антенно- го элемента предлагается использовать актив- ный антенный элемент, выполненный в виде электрически неделимого устройства – собст- венно антенны и активного элемента – усили- теля [13, 14]. Применение усилителя позво- ляет уменьшить размер элемента, улучшить чувствительность приемных систем, а также осуществить согласование антенного элемен- та с высокочастотным (ВЧ) трактом в широ- ком диапазоне частот. Это является несом- ненным преимуществом таких антенн перед пассивными антеннами, в особенности на час- тотах выше 100 МГц, где температура вне- шних шумов антенны значительно ниже, чем в декаметровом диапазоне волн [4]. Под пас- сивными антеннами здесь подразумеваются антенные элементы без усилителей. Отноше- ние чувствительности активной и пассивной антенн определяется выражением [13]: ( )( )1 1 .эпр эау A a yM R R Z W Z Z= + + Здесь ,AZ aZ – импедансы собственно ан- тенного элемента в активной и пассивной ан- тенне соответственно; yZ – входной импеданс активного элемента; ,эпрR эауR – эквивалент- ные шумовые сопротивления приемника и уси- лителя активной антенны соответственно; W – волновое сопротивление питающего фи- дера. В больших радиотелескопах с пассив- ными антенными элементами под эпрR сле- дует подразумевать эквивалентное шумовое сопротивление антенного усилителя, предназ- наченного для компенсации потерь в ФАР. В этом случае обычно .эпр эауR R≈ Для корот- ких антенных элементов реактивная состав- ляющая входного импеданса вибратора обыч- но большая, ,AZ W 1M > и чувствитель- ность активной антенны будет превосходить чувствительность пассивной антенны. Спецификой низкочастотного диапазона [15] является наличие наряду с высоким уровнем широкополосного радиоизлучения галакти- ческого фона сильных узкополосных помех от связных и вещательных радиостанций, амп- литуда которых во много раз превосходит амп- литуду сигнала радиоизлучения галактического фона. Это предъявляет дополнительные тре- бования к активной антенне. Она должна А. А. Коноваленко, И. Н. Жук, А. А. Гридин, В. П. Бовкун, И. Н. Бубнов 378 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №4 обеспечивать низкий уровень собственных шумов, надежную грозозащиту, стабильность параметров и высокий динамический диапа- зон для исключения нелинейных комбинаци- онных помех, не ниже 90 дБ/мкВ [16]. Для увеличения помехозащищенности приемных активных антенных элементов в работе [15] рекомендуется на входе усилителя включать аттенюатор, что для коротких антенных эле- ментов может приводить к заметному ухуд- шению чувствительности. Вместе с тем вно- симые дополнительные потери могут оказать- ся достаточными для удовлетворительного согласования пассивной антенны с ВЧ трак- том в заданном диапазоне частот. Для этого необходимо дополнительно принять меры по подавлению реактивной составляющей вход- ного импеданса антенного элемента AZ во всем рабочем диапазоне частот. При подавлении реактивной составляющей входного импеданса короткого антенного эле- мента AZ W≤ и при ~a yZ Z чувствитель- ность пассивной антенны будет мало отличать- ся от чувствительности активной антенны. В этом случае в антенне будут отсутствовать нелинейные искажения и пассивная антенна будет иметь те же параметры, что и активная антенна, но по надежности и стабильности параметров будет превосходить активную антенну, что весьма важно для больших теле- скопов. Поэтому, несмотря на очевидные до- стоинства активных антенн и прогресс в их разработке, создание пассивных сверхширо- кополосных антенных элементов для прием- ных ФАР до сих пор остается актуальной задачей. Целью статьи является разработка прин- ципов построения пассивного сверхширокопо- лосного антенного элемента для низкочас- тотного радиотелескопа. Главное внимание уделено особенностям работы таких антенн на частотах ниже 200 МГц, принципам пост- роения сверхширокополосных пассивных ан- тенных элементов, способных работать в этом диапазоне с высокой чувствительностью, а также выбору базовой модели антенного эле- мента для низкочастотного радиотелескопа. Результаты экспериментальных исследований параметров конкретных моделей сверхширо- кополосных антенных элементов для провер- ки реальных возможностей моделей будут из- ложены во второй части работы. 2. Особенности работы сверхширокополосных антенных элементов в составе больших радиотелескопов Среди простейших антенных элементов широкое распространение получили короткие горизонтальные вибраторы. Основной труд- ностью при создании сверхширокополосного пассивного антенного элемента является обеспечение требуемой полосы частот при заданных максимальных размерах антенно- го элемента. Максимальные размеры антен- ного элемента ограничены требованиями приемлемой ДН [4]: длина плеча уединенного симметричного вибратора не должна превы- шать min0.625 .λ Высота подвеса h горизон- тального вибратора над идеально проводящей плоскостью обычно выбирается в интервале 0.1 0.4h≤ λ ≤ [17]. При 0.4h λ > в ДН виб- ратора появляются провалы, а при высотах меньших 0.1λ сам вибратор, зазор и плоскость экрана дают характеристики, аналогичные характеристикам щелевого излучателя [17]. При максимальных зенитных углах сканиро- вания maxθ приемлемая ДН радиотелескопа ре- ализуется при расстояниях между фазовыми центрами соседних антенных элементов ре- шетки [4], не превышающих min max(1 sin )λ + θ для квадратной сетки расположения элемен- тов и ( )min max2 3 (1 sin )λ + θ для треуголь- ной сетки. Следовательно, для формирования приемлемой ДН радиотелескопов максималь- ная длина плеча горизонтального вибратора и высота его расположения над проводящей плоскостью не должна превышать min0.3λ и min0.4λ соответственно. Поэтому горизон- тальные симметричные вибраторы, построен- ные на базе известных разработок [7-12], из-за больших габаритов не могут использо- ваться в качестве сверхширокополосного ан- тенного элемента ФАР радиотелескопа. Вход- ной импеданс коротких вибраторов с доста- точной для практических целей точностью можно оценить из соотношения [18]: Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения 379Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №4 2sin ( ) ctg( ).вхZ R kl jw klΣ= − Здесь l – длина плеча вибратора; 2k = π λ – волновое число; w – волновое сопротивление вибратора, рассчитанное с учетом взаимной связи вибраторов решетки и их зеркальных изображений; 11 вносR R RΣ = + – активная составляющая собственного сопротивления излучения и вносимого всеми остальными виб- раторами решетки и всеми зеркальными изоб- ражениями, в том числе и собственным зер- кальным изображением, приведенная к пуч- ности тока. Полное сопротивление i-го вибратора iZ антенной решетки с учетом вносимых сопро- тивлений от остальных вибраторов решетки равно [18]: 1 1 2 2( ) ( ) ...i i i i i iiZ I I Z I I Z Z= + + + + ... ( ) ,N i iNI I Z+ + (1) где iI – ток i-го вибратора; iiZ – собственное сопротивление i-го вибратора; ikZ – взаимное сопротивление i-го и k-го вибраторов решетки. Взаимное сопротивление ik ik ikZ R jX= + двух одинаковых симметричных вибраторов с длиной плеча min0.4l ≤ λ при расстоянии между центрами вибраторов 0 2R l≥ можно оценить с точностью 2 5 %÷ по формуле [19]: 30(1 cos ) ( 2),ikZ j kl F l= − где [ ][ ]1 2( 2) ( ) ( ) 1 2cos( )F l R R kl= ϕ + ϕ − + 3 4( ) ( );R R+ϕ + ϕ [ ]( ) cos( ) sin( ) ( );i i i iR kR j kR kRϕ = − 2 2 2 1 1( 2) ;R H l d= + + 2 2 2 2 1( 2) ;R H l d= − + 2 2 2 3 1( 3 2) ;R H l d= + + 2 2 2 4 1( 3 2) ;R H l d= − + d – расстояние между рядами, в которых рас- положены i-й и k-й вибраторы; 1H – расстоя- ние между проекциями центров i-го и k-го вибраторов на линию вдоль ряда вибраторов решетки. В длинноволновой части рабочего диапа- зона волн сверхширокополосного антенного элемента длина плеча l вибратора ФАР значи- тельно меньше длины волны ,λ а расстояние между фазовыми центрами соседних вибра- торов решетки не превышает 0.4 .λ Плечо такого вибратора представляет собой апери- одический контур, реактивная составляющая импеданса которого носит емкостной характер. Если воспользоваться идеей, предложенной в [7], и разбить плечо вибратора на несколько отрезков коаксиальной линии с общим цент- ральным проводником, то можно обеспечить одинаковые токи в отрезках коаксиальной ли- нии, а следовательно, реализовать оптималь- ную связь для подавления реактивной состав- ляющей апериодических контуров. Такое раз- биение плеча вибратора на несколько отрез- ков коаксиальной линии приводит к тому, что даже в коротковолновой части рабочего диа- пазона отрезки коаксиальной линии представ- ляют собой апериодические контуры с емко- стным импедансом. Поскольку общая длина плеча вибратора при таком разбиении не из- меняется, активная составляющая сопротив- ления излучения также остается прежней. В длинноволновой части рабочего диапазона можно полагать 4 11 20( )R kl= [18], а вносимые сопротивления от соседних вибраторов решет- ки считать положительными. Из (1) видно, что в “густой” решетке, когда расстояние между фазовыми центрами соседних вибраторов не превышает 0.4 ,λ из-за влияния соседних вибраторов при синфазных токах RΣ возраста- ет, а за счет противофазности токов в вибрато- ре и его зеркальном изображении RΣ умень- шается. Следовательно, минимальное актив- ное сопротивление излучения реализуется в ко- ротком уединенном антенном элементе. Входное сопротивление 0RΣ уединенно- го горизонтального вибратора с длиной плеча 00.25 ,l = λ расположенного на высоте min0.4 ,h = λ в зависимости от 0λ λ приведе- но на рис. 1. Здесь 0λ – длина волны, на ко- А. А. Коноваленко, И. Н. Жук, А. А. Гридин, В. П. Бовкун, И. Н. Бубнов 380 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №4 торой реализуется первый последовательный резонанс плеча вибратора. Видно, что в ин- тервале 00.2 1.2< λ λ < входное сопротивле- ние изменяется от 0 до 130 Ом. Следователь- но, для согласования такого антенного элемен- та с ВЧ трактом необходимо позаботиться не только о подавлении реактивной составляю- щей входного импеданса вибратора, но и о вы- равнивании его активной составляющей в ра- бочем диапазоне длин волн. Выровнять ак- тивную составляющую входного импеданса вибратора в рабочем диапазоне длин волн можно путем включения дополнительного со- противления дR последовательно с сопротив- лением излучения вибратора, хотя это может вызвать ухудшение его чувствительности. Если плечи вибратора состоят из отрезков коаксиальной линии с общим центральным проводником, нагруженной на конце сопротив- лением, равным волновому, то такими допол- нительными сопротивлениями являются актив- ные составляющие входных импедансов этих линий. Подчеркнем, что такие отрезки коак- сиальной линии способствуют не только вы- равниванию входного сопротивления вибрато- ра в рабочем диапазоне волн, но и выравнива- нию тока вдоль плеча вибратора, а следова- тельно, повышению его эффективности. Под чувствительностью приемной антен- ной системы будем подразумевать, следуя [4], величину S, равную [ ]( ) ,я oS D Т Т N= η η + − η где N – фактор шума приемной системы; ,oT яT – температура окружающей среды и яр- костная температура внешних шумов небо- свода соответственно, К; η – КПД антенны с учетом рассогласования антенны с питаю- щим фидером; Dη – коэффициент усиления антенны. КПД антенны η равен [18] ( )( )2 0 1 ,вхR RΣη = − Γ где 0вх дR R RΣ= + – входное сопротивление вибратора, 0RΣ и дR – приведенные ко входу сопротивления излучения и потерь соответст- венно; Γ – коэффициент отражения на входе ВЧ тракта. Модуль коэффициента отражения для ли- нии без потерь равен [18] { }1 22 2 2 2( ) ( ) ,вх вх вх вхR W X R W X⎡ ⎤ ⎡ ⎤Γ = − + + +⎣ ⎦ ⎣ ⎦ где ,вхX W – реактивная составляющая вход- ного импеданса вибратора и волновое сопро- тивление линии соответственно. Степень согласования антенны с ВЧ трак- том обычно характеризуется КСВ [18]: ( ) ( )KCB 1 1 .= + Γ − Γ Тогда множитель 21− Γ можно записать в виде: 2 21 4KCB (1 KCB) .− Γ = + Максимальная чувствительность вибрато- ра maxS реализуется при 1.η = Обозначим через max10 lg( )S SΔ = ⋅ (в де- цибелах) – ухудшение чувствительности виб- ратора с дополнительными сопротивлениями Рис. 1. Входное сопротивление 0 RΣ уединен- ного горизонтального вибратора с длиной плеча 0l 0.25 ,= λ расположенного на высоте . minh 0 4 ,= λ в зависимости от 0λ λ Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения 381Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №4 по сравнению с чувствительностью согласо- ванного с ВЧ трактом полуволнового вибра- тора без дополнительных потерь. Для опреде- ленности будем полагать 300oT = К, фактор шума 2.N = Температура небосвода на частотах выше 10 МГц в основном определяется радиоизлу- чением космических источников и Галактики и всегда превышает температуру “холодных” областей в Галактике, которую можно оце- нить из соотношения [20, 21]: 8 2.561.22 10 ,ягT f −= ⋅ где f – частота МГц; ягT – яркостная темпе- ратура радиоизлучения Галактики в направ- лении на ее полюс, К. Задаваясь максимально допустимым зна- чением ,Δ можно оценить максимальную ширину рабочего диапазона частот. Оценим ожидаемые значения КСВ, КПД и Δ для горизонтального вибратора с длиной плеча 00.25 ,l = λ расположенного на высоте min0.4h = λ над идеально проводящей плоско- стью, при 0 6λ = м и включении дополнитель- ного сопротивления 10,дR = 30 и 50 Ом при условии полного подавления реактивной сос- тавляющей входного импеданса. Результаты оценок приведены на рис. 2 для 50-омного питающего фидера и на рис. 3 для 75-омного питающего фидера. Видно, что при включении дополнительного сопротивления 30дR = Ом (средние кривые) для 50-омного и 75-омного питающих фидеров в рабочем диапазоне длин волн от 00.2λ λ до 01.2 ,λ λ т. е. 10 60÷ МГц, наблюдается удовлетворительное согласование вибратора с питающим фидером и ухудшение чувствительности не более чем на 1.5 дБ. Для 75-омного питающего фидера ухудшение чувствительности в диапазоне 12.5 60÷ МГц не превышает 0.5 дБ при КСВ во всем диапа- зоне не хуже 2.5. Следовательно, при подавле- нии реактивной составляющей входного им- педанса вибратора имеется принципиальная возможность создания сверхширокополос- ного пассивного антенного элемента для низ- кочастотного радиотелескопа. Рис. 2. Зависимость КСВ (а), КПД (б) вибратора от 0λ λ и ухудшение чувствительности Δ (в) от частоты при 0l 0.25 ,= λ 0 6λ = м, . minh 0 4= λ и включении приведенных ко входу дополнитель- ных сопротивлений 10, 30 и 50 Ом (верхняя, сред- няя и нижняя кривые соответственно) для 50-ом- ного питающего фидера А. А. Коноваленко, И. Н. Жук, А. А. Гридин, В. П. Бовкун, И. Н. Бубнов 382 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №4 3. Модель сверхширокополосного антенного элемента В Радиоастрономическом институте НАН Украины накоплен значительный опыт создания коротких многополосных антенн высокой эффек- тивности [22-26]. Разработанные в [23-26] короткие многополосные антенны имеют высокий КПД и предназначены для эффектив- ной работы в приемо-передающем режиме. Они позволяют реализовать эффективную ра- боту в ряде поддиапазонов, однако из-за ис- пользования резонансного режима, высокой добротности и отсутствия индивидуальной регулировки связи между парциальными ко- лебательными системами не могут макси- мально расширить полосу пропускания час- тот поддиапазонов. В [23] изложены принципы построения та- ких антенн и показано, что при нерезонансном режиме работы вибраторной цепи и низкой добротности достижимые рабочие полосы пропускания частот поддиапазонов при опти- мальной связи между парциальными колеба- тельными системами (состоящими из набора отрезков коаксиальной линии) в основном ог- раничиваются рассогласованием по активной составляющей входного импеданса и доста- точны для реализации сплошной рабочей по- лосы частот. Для ФАР радиотелескопа в диапазоне 10 200÷ МГц в качестве базовой модели ан- тенного элемента выберем симметричный многополосный горизонтальный вибратор с детерминированными потерями. Длина пле- ча вибратора min0.3 ,l ≤ λ высота подвеса над проводящим экраном min0.4 .h ≤ λ Подчеркнем, что для таких вибраторов активная составля- ющая входного импеданса практически не зависит от диаметра плеча вибратора [4, 22] и при его выборе следует руководствоваться только соображениями механической проч- ности, стоимости и надежности. Многополосность вибратора реализуется за счет разбиения плеча вибратора на отрезки коаксиальной линии с общим центральным проводником. Отрезки коаксиальной линии намного короче длины волны и представляют собой апериодические контуры, импеданс ко- Рис. 3. Зависимость КСВ (а), КПД (б) вибратора от 0λ λ и ухудшение чувствительности Δ (в) от частоты при 0l 0.25 ,= λ 0 6λ = м, . minh 0 4= λ и включении приведенных ко входу дополнитель- ных сопротивлений 10, 30 и 50 Ом (верхняя, сред- няя и нижняя кривые соответственно) для 75-ом- ного питающего фидера Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения 383Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №4 торых имеет емкостной характер. Поэтому связь между ними емкостная и не зависит от частоты. При надлежащем выборе числа отрезков коаксиальной линии и введении дополнительных потерь можно реализовать рабочую полосу частот антенного элемента. Конструкция одного из возможных вариантов такой модели представлен на рис. 4. В ней цепи согласования вибратора с ВЧ трактом (первичная цепь) представлены коаксиаль- ными линиями, нагруженными волновыми сопротивлениями ,лW и симметрирующим устройством СУ. Собственно плечо вибра- тора (вибраторная цепь) представлено наруж- ными поверхностями n отрезков коаксиальной линии, соединенных между собой реактивным сопротивлением .ikX Длина каждого плеча вибратора l равна 1 2 1 ( 1) , n i i l n l l l = = − Δ + Δ + ∑ где il – длина i-го отрезка, 1lΔ – зазоры между отрезками коаксиальной линии, 22 lΔ – зазор между плечами вибратора. Плечи вибратора соединены между собой реактивным сопротивлением .шX Значения ikX и шX выбираются из условия максималь- ного подавления реактивной составляющей входного импеданса, а нагрузка и волновое сопротивление линии – из условия обеспече- ния необходимых потерь и требуемой связи между отрезками коаксиальных линий. Так как ikX являются одновременно элемен- тами внешней и внутренней поверхности оплет- ки коаксиальной линии, то их значение должно слабо влиять на параметры коаксиальной линии, что реализуется при .ik лX W При такой реализации коэффициент связи оплетки отрезка коаксиальной линии с централь- ным проводником близок к единице (см., на- пример, [18]). Оценим коэффициент связи меж- ду двумя соседними отрезками коаксиальной линии с общим центральным проводником (рис. 4). Для определенности будем полагать, что плечо вибратора длиной 00.25l = λ сос- тоит из четырех одинаковых отрезков коакси- альной линии, заполненной диэлектриком с от- носительной диэлектрической проницаемостью 2.4.rε = Обозначим через r, 0R и R радиусы внутреннего проводника линии, внешней и внутренней поверхности оплетки соот- ветственно; 1,l 1lΔ и 2lΔ – длина отрезка коаксиальной линии, зазор между отрезками и половина зазора между плечами вибратора. Будем полагать 1 00.06 ,l = λ 1 00.001 ,lΔ = λ 2 00.007 ,lΔ = λ 00.0015 ,r = λ 00.0017 ,R = λ 0 00.0019 .R = λ Для таких отрезков реактивная составляющая импеданса апериодического контура, образованного отрезком коаксиальной линии, носит емкостной характер и существен- но больше активной составляющей, поэтому между отрезками коаксиальной линии реали- зуется емкостная связь. Коэффициент связи между такими двумя одинаковыми апериоди- ческими контурами свК не зависит от частоты и равен [18] 12 0 12( ) ,свК C C C= + где 0C – собственная емкость трубки длиной 1l и радиусом 0 ,R 12C – суммарная емкость связи между отрезками коаксиальной линии. Рис. 4. Модель сверхширокополосного вибратора А. А. Коноваленко, И. Н. Жук, А. А. Гридин, В. П. Бовкун, И. Н. Бубнов 384 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №4 Так как в нашем случае 1 0 20,l R > то соб- ственную емкость такой трубки с точностью не хуже 1 % можно найти из соотношения [27]: [ ] 1 0 1 1 02 ln(2 ) 1C l l R −= πε − × [ ]{ }22 1 01 (1 12) ln(2 ) 1 ,l R× + − π − где ε – диэлектрическая проницаемость ок- ружающей среды. Емкостная связь состоит из емкостей двух цилиндрических конденсаторов, образованных отрезками коаксиальной линии, включенных последовательно, емкости связи между внеш- ними поверхностями оплеток отрезков коак- сиальной линии и дополнительной емкостью ,кC включаемой между отрезками коаксиаль- ной линии. Учитывая, что центральный проводник и диэлектрик, заполняющий коаксиальную линию, непрерывны вдоль плеча вибратора, а также что 1 1,l lΔ емкость связи 12C можно найти из соотношения [27]: [ ]12 1 1 0.34 ln( )C l R R r= πε + + [ ]2 1 1 0 1 1ln( ) 1 2 .кl l R l l C+ πε − + Δ + Здесь 1ε и 2ε – диэлектрические проницае- мости среды внутри и вне коаксиальной линии. Полагая 1 2 2.4,ε ε = 1 00.06 ,l = λ 1 00.001 ,lΔ = λ 00.0015 ,r = λ 00.0017 ,R = λ 0 00.0019 ,R = λ имеем: 0 2 00.0388 ,C = πε λ 12 2 00.167 .кC C= πε λ + Видно, что при 0кС = коэффициент связи близок к 0.8 и растет с увеличением ,кС всегда оставаясь меньше единицы: 0.8 1.свK≤ < Так как эквивалентное реактивное сопро- тивление двух контуров 2 1 2 ,ое свX X K X= − то при одинаковых 1X и 2X реактивная сос- тавляющая будет уменьшаться не более чем в три раза. Здесь 1X и 2X – реактивные сос- тавляющие импеданса одного и второго кон- туров соответственно. Для более глубокого подавления необходимо будет регулировать длины отрезков коаксиальной линии. Однако бесспорно, что имеется принципиальная воз- можность подавить реактивную составляю- щую до требуемого уровня. Конкретные модели и их реальные парамет- ры будут рассмотрены во второй части работы. 4. Заключение В работе предложены и проанализированы принципы построения сверхширокополосных антенных элементов для низкочастотного ра- диотелескопа и описана модель одного из вари- антов пассивного антенного элемента. Можно ожидать, что она удовлетворяет требова- ниям, предъявляемым к антенным элементам больших низкочастотных радиотелескопов. Для выравнивания активной составляющей входного импеданса вибратора в пределах ра- бочего диапазона частот в вибраторную цепь антенны вводятся необходимой величины до- полнительные потери, а для подавления реак- тивной составляющей входного импеданса пле- чи вибратора выполняются из отрезков коакси- альной линии с общим внутренним проводником (собирающей линией). Отрезки коаксиальной линии образуют парциальные апериодические контуры, связанные между собой сверхшироко- полосной оптимальной связью, необходи- мой для подавления реактивного сопротивления. Оценка параметров предложенной модели виб- ратора подтвердила способность ее эффектив- ной работы, а стоимость вибратора может кон- курировать со стоимостью активной антенны. Показано, что при реализации такого вибратора на базе отрезков коаксиальной линии можно обеспечить эффективную работу антенного эле- мента в диапазоне от 12.5 до 60 МГц при ухуд- шении чувствительности антенны не более чем на 0.5 дБ по сравнению с чувствительностью полуволнового вибратора. Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения 385Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №4 Литература 1. Брауде С. Я., Мень А. В., Содин Л. Г. Радиоте- лескоп декаметрового диапазона волн УТР-2 // Ан- тенны. – М.: Связь. – 1978. – Вып. 26. – С. 3-14. 2. Коноваленко А. А. Перспективы низкочастотной радиоастрономии // Радиофизика и радиоастро- номия. – 2005. – Т. 10, спец. выпуск. – С. S86-S114. 3. Содин Л. Г. Некоторые проблемы теории фази- рованных решеток, актуальные для радиоастроно- мии // Радиофизика и радиоастрономия. – 2005. – Т. 10, спец. выпуск. – С. S128-S142. 4. Сазонов Д. М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб- ник для радиотехнических специальностей вузов. – М.: Высшая школа, 1988. – 432 с. 5. Иммореев И. Я., Синявин А. Н. Излучение сверх- широкополосных сигналов. // Антенны. – М.: Связь. – 2001. – Вып. 1(47). – С. 8-16. 6. Кочержевский Г. Н. Антенно-фидерные уст- ройства. – М.: Связь, 1972. – 472 с. 7. Пат. 2042991 С1 Россия, МКИ 6H01 Q9/18. Антенна. / Б. В. Беклешов, В. А. Кундышев, О. Б. Миротворский; Войсковая часть 60130. – №5068306/09; Заявл. 13.10.92; Опубл. 27.08.95; Бюл. № 24. – 5 с. 8. Антенна: А. с. 1626289 А1 СССР МКИ 5H01 Q9/02, 5H01 Q9/18. / В. Б. Ахмедов, Н. М. Корчевс- кий, А. Ф. Зотов, Я. М. Фальдман и Е. А. Хаджиогло (СССР). – №4403690/09; 4472072/09; Заявл. 04.04.88; Опубл. 07.02.91, Бюл. № 5. – 2 с. 9. Пат. 2058635 С1 Россия, МКИ 6H01 Q9/00, Q9/18. Антенна. / В. Б. Ахмедов, Е. А. Хаджиогло; Конструкторское бюро “Связьморпроект”. – № 4803448.09; Заявл. 20.03.90; Опубл. 20.04.96; Бюл. № 11. – 6 с. 10. Пат. 2046470 С1 Россия, МКИ 6H01 Q9/18. Ан- тенна. / В. Б. Ахмедов, Е. А. Хаджиогло, Н. М. Кор- чевский, В. Т. Бекусов; Конструкторское бюро “Связьморпроект”. – №5038196/09; Заявл. 15.08.91; Опубл. 20.10.95; Бюл. № 29. – 7 с. 11. Антенна: А. с. 1601669 А1 СССР, МКИ 5H01 Q9/02. / В. Б. Ахмедов, О. Б. Миротворский, Н. М. Кор- чевский (СССР). – №4286613/24-09; 4345120/24-09; Заявл. 20.07.87; Опубл. 23.10.90, Бюл. № 39. – 2 с. 12. Антенна: А. с. 1735946 А1 СССР, МКИ 5H01 Q9/02. / В. Б. Ахмедов, В. Т. Бекусов, Е. А. Хаджиогло (СССР). – №4738374/09; Заявл. 13.09.89; Опубл. 23.05.92, Бюл. № 19. – 3 с. 13. Цыбаев Б. Г., Романов Б. С. Антенны-усили- тели. – М.: Сов. радио, 1980. – 240 с. 14. Цыбаев Б. Г. Развитие теории и техники активных антенн для решения задач навигации, посадки и управления воздушным движением самолетов // Радиотехника. – 1999. – №2. – С. 23-29. 15. Бульбин Ю. В., Буянов Ю. И., Головин А. Г., Ло- гиш Н. Н. Влияние КПД вибратора на помехозащи- щенность приемной активной антенны // Электро- динамика и распространение волн. Межвузовский тематический сборник. – Томск: Изд. Томского университета. – 1980. – Вып. 1. – С. 86-90. 16. Абранин Э. П., Брук Ю. М., Захаренко В. В., Коно- валенко А. А. Структура и параметры новой систе- мы антенного усиления радиотелескопа УТР-2 // Радиофизика и радиоастрономия. – 1997. – Т. 2, №1. – С. 95-102. 17. Сканирующие антенные системы СВЧ. Т. 2. / Перев. с англ. под ред. Г. Т. Маркова и А. Ф. Чапли- на. – М.: Сов. Радио, 1969. – 496 с. 18. Коротковолновые антенны / Г. З. Айзенберг, С. П. Белоусов, Э. М. Журбенко и др. / Под ред. Г. З. Айзенберга. – М.: Радио и Связь, 1985. – 536 с. 19. Айзенберг Г. З. Коротковолновые антенны. – М.: Связьиздат, 1962. – 816 с. 20. Крымкин В. В. Спектр низкочастотного радиоиз- лучения фона // Изв. вузов. Радиофизика. – 1971. – Т. 14, №2. – С. 199-206. 21. Жук И. Н. Распределение радиояркости галакти- ческого фона в декаметровом диапазоне радио- волн // Изв. вузов. Радиофизика. – 1973. – Т. 16, №5. – С. 754-758. 22. Гридин А. А., Кочин В. Н., Нечаев Ю. Б., Про- свирнин С. Л. Характеристики короткого вибрато- ра, нагруженного на вершине тонким металли- ческим диском // Радиотехника и электроника. – 1994. – Вып. 8-9. – С. 1285-1293. 23. Бовкун В. П., Гридин А. А., Жук И. Н. Короткая многочастотная вибраторная антенна. 1. Принцип построения // Радиофизика и радиоастрономия. – 1999. – Т. 4, №4. – С. 299-310. 24. Пат. 1806429 А3 СССР, МПК 5Н01 Q9/42. Малога- баритная антенна. / В. П. Бовкун, А. А. Гридин, И. Н. Жук (Украина); Радиоастрономический ин- ститут АН Украины. – №4911586; Заявл. 03.01.91; Опубл. 30.03.93; Бюл. № 12. – 3 с. 25. Пат. № 2220481 С2 Россия, МПК 7Н01 Q9/38. Мно- гочастотная низкопрофильная антенна. / В. П. Бов- кун, А. А. Гридин, И. Н. Жук (Украина); Радиоаст- рономический институт НАН Украины. – №2000112896/09 (013675); Заявл. 24.05.2000; Опубл. 27.12.2003; Бюл. № 36. – 7 с. 26. Многочастотная малогабаритная антенна: А.с. 1705928 А1 СССР, МКИ 5Н01 Q9/42. Малогабарит- ная антенна. / В. П. Бовкун, А. А. Гридин, И. Н. Жук (Украина); Радиоастрономический институт АН Украины. – №4685222/09; Заявл. 25.04.89; Опубл. 15.01.92, Бюл. № 2. – 9 с. 27. Иоссель Ю. Я., Качанов Э. С., Струнский М. Г. Расчет электрической емкости. – Л.: Энергоиздат, 1981. – 288 с. А. А. Коноваленко, И. Н. Жук, А. А. Гридин, В. П. Бовкун, И. Н. Бубнов 386 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №4 Надширокосмуговий антенний елемент низькочастотного радіотелескопа. 1. Принципи побудови О. О. Коноваленко, І. М. Жук, А. О. Гридін, В. П. Бовкун, І. М. Бубнов Дискутуються вимоги до надширокосму- гових антенних елементів радіотелескопа на частотах нижче 200 МГц, принципи побудо- ви та можливість узгодження такого пасивно- го симетричного горизонтального вібратора з високочастотним (ВЧ) трактом антенної ре- шітки радіотелескопа. Показано, що, незва- жаючи на різку зміну вхідного імпедансу вібра- тора, вдається за умов високої температури небозводу досягти його узгодження з ВЧ трак- том з коефіцієнтом стоячої хвилі не гірше 3 в усьому діапазоні від 12.5 до 60 МГц з по- гіршенням чутливості антени в межах цієї смуги частот не більше ніж на 0.5 дБ порівня- но з чутливістю узгодженої з ВЧ трактом півхвильової антени без втрат. Досягається це завдяки включенню послідовно з вхідним опором антенного элемента додаткового ат- тенюатора. Це сприяє вирівнюванню активної компоненти вхідного опору антенного элемен- та у смузі частот від 12.5 до 60 МГц. У якості плеча вібратора використовуються відрізки ко- аксіальної лінії зі спільним центральним прово- дом, що забезпечує в широкому діапазоні ча- стот значення коефіцієнта зв’язку між відрізка- ми лінії (аперіодичними контурами) в межах [0.8 1.0] та суттєве зменшення реактивної компоненти вхідного імпеданса вібратора. Super Broadband Antenna Element of a Low-Frequency Radio Telescope. 1. Construction Principles A. A. Konovalenko, I. N. Zhouck, A. A. Gridin, V. P. Bovkoon, and I. N. Bubnov The requirements to a super broadband an- tenna element of a radio telescope for frequen- cies lower than 200 MHz are discussed, as well as the construction principles and possibility for matching such a passive short horizontal dipole with a high frequency path of a radio telescope antenna array. It is shown that despite abrupt change of the input impedance of a dipole, it is possible to match it at high sky temperature with high frequency path if VSWR is no worse than 3 in the frequency band 12.5 60÷ MHz with anten- na sensitivity worsening less than by 0.5 dB in this band with respect to a half-wave lossless antenna matched with the high frequency path. This can be achieved due to an additional attenuator con- nected in series with the dipole input impedance that results in its active component matching within 12.5 to 60 MHz. The coaxial line lengths with the common central core are used as a dipole arm. This allows the coupling coefficient between co- axial line lengths (aperiodic circuits) in the interval [0.8 1.0] and essential rejection of the reactive component of the antenna element input impe- dance in the wide frequency range.
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98192
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1027-9636
language Russian
last_indexed 2025-12-07T19:04:28Z
publishDate 2010
publisher Радіоастрономічний інститут НАН України
record_format dspace
spelling Коноваленко, А.А.
Жук, И.Н.
Гридин, А.А.
Бовкун, В.П.
Бубнов, И.Н.
2016-04-10T14:05:25Z
2016-04-10T14:05:25Z
2010
Сверхширокополосный антенный элемент&#xd; низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения / А.А. Коноваленко, И.Н. Жук, А.А. Гридин, В.П. Бовкун, И.Н. Бубнов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2010. — Т. 15, № 4. — С. 376-386. — Бібліогр.: 27 назв. — рос.
1027-9636
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98192
523.164; 621.396.674
Обсуждаются требования, предъявляемые к сверхширокополосному антенному элементу&#xd; радиотелескопа на частотах ниже 200 МГц, принципы построения и возможности согласования&#xd; такого пассивного короткого симметричного горизонтального вибратора с высокочастотным&#xd; (ВЧ) трактом антенной решетки радиотелескопа. Показано, что, несмотря на резкое изменение&#xd; входного импеданса вибратора, удается в условиях высокой температуры небосвода добиться&#xd; его согласования с ВЧ трактом при коэффициенте стоячей волны не хуже 3 в полосе частот&#xd; от 12.5 до 60 МГц при ухудшении чувствительности антенны в этой полосе не более чем на 0.5 дБ&#xd; относительно чувствительности согласованной с ВЧ трактом полуволновой антенны без потерь.&#xd; Достигается это благодаря включению последовательно с входным сопротивлением антенного&#xd; элемента дополнительного аттенюатора. Это приводит к выравниванию активной компоненты&#xd; входного сопротивления антенного элемента в полосе частот от 12.5 до 60 МГц. В качестве&#xd; плеча антенного элемента используются отрезки коаксиальной линии с общим центральным&#xd; проводом, что обеспечивает в широком диапазоне частот значение коэффициента связи между&#xd; отрезками линии (апериодическими контурами) в интервале [0.8, 1.0] и существенное подавление&#xd; реактивной компоненты входного импеданса антенного элемента.
Дискутуються вимоги до надширокосмугових антенних елементів радіотелескопа&#xd; на частотах нижче 200 МГц, принципи побудови та можливість узгодження такого пасивного симетричного горизонтального вібратора&#xd; з високочастотним (ВЧ) трактом антенної решітки радіотелескопа. Показано, що, незважаючи на різку зміну вхідного імпедансу вібратора, вдається за умов високої температури&#xd; небозводу досягти його узгодження з ВЧ трактом з коефіцієнтом стоячої хвилі не гірше 3&#xd; в усьому діапазоні від 12.5 до 60 МГц з погіршенням чутливості антени в межах цієї&#xd; смуги частот не більше ніж на 0.5 дБ порівняно з чутливістю узгодженої з ВЧ трактом&#xd; півхвильової антени без втрат. Досягається&#xd; це завдяки включенню послідовно з вхідним&#xd; опором антенного элемента додаткового аттенюатора. Це сприяє вирівнюванню активної&#xd; компоненти вхідного опору антенного элемента у смузі частот від 12.5 до 60 МГц. У якості&#xd; плеча вібратора використовуються відрізки коаксіальної лініїзі спільним центральним проводом, що забезпечує в широкому діапазоні частот значення коефіцієнта зв’язку між відрізками лінії (аперіодичними контурами) в межах&#xd; [0.8 1.0] та суттєве зменшення реактивної&#xd; компоненти вхідного імпеданса вібратора.
The requirements to a super broadband antenna&#xd; element of a radio telescope for frequencies&#xd; lower than 200 MHz are discussed, as well&#xd; as the construction principles and possibility for&#xd; matching such a passive short horizontal dipole&#xd; with a high frequency path of a radio telescope&#xd; antenna array. It is shown that despite abrupt&#xd; change of the input impedance of a dipole, it is&#xd; possible to match it at high sky temperature with&#xd; high frequency path if VSWR is no worse than 3&#xd; in the frequency band 12.5 60 ÷ MHz with antenna&#xd; sensitivity worsening less than by 0.5 dB in this&#xd; band with respect to a half-wave lossless antenna&#xd; matched with the high frequency path. This can&#xd; be achieved due to an additional attenuator connected&#xd; in series with the dipole input impedance&#xd; that results in its active component matching within&#xd; 12.5 to 60 MHz. The coaxial line lengths with the&#xd; common central core are used as a dipole arm.&#xd; This allows the coupling coefficient between coaxial&#xd; line lengths (aperiodic circuits) in the interval&#xd; [0.8 1.0] and essential rejection of the reactive&#xd; component of the antenna element input impedance&#xd; in the wide frequency range.
ru
Радіоастрономічний інститут НАН України
Радиофизика и радиоастрономия
Радиоастрономия и астрофизика
Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения
Надширокосмуговий антенний елемент низькочастотного радіотелескопа. 1. Принципи побудови
Super Broadband Antenna Element of a Low-Frequency Radio Telescope. 1. Construction Principles
Article
published earlier
spellingShingle Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения
Коноваленко, А.А.
Жук, И.Н.
Гридин, А.А.
Бовкун, В.П.
Бубнов, И.Н.
Радиоастрономия и астрофизика
title Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения
title_alt Надширокосмуговий антенний елемент низькочастотного радіотелескопа. 1. Принципи побудови
Super Broadband Antenna Element of a Low-Frequency Radio Telescope. 1. Construction Principles
title_full Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения
title_fullStr Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения
title_full_unstemmed Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения
title_short Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения
title_sort сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. принципы построения
topic Радиоастрономия и астрофизика
topic_facet Радиоастрономия и астрофизика
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98192
work_keys_str_mv AT konovalenkoaa sverhširokopolosnyiantennyiélementnizkočastotnogoradioteleskopa1principypostroeniâ
AT žukin sverhširokopolosnyiantennyiélementnizkočastotnogoradioteleskopa1principypostroeniâ
AT gridinaa sverhširokopolosnyiantennyiélementnizkočastotnogoradioteleskopa1principypostroeniâ
AT bovkunvp sverhširokopolosnyiantennyiélementnizkočastotnogoradioteleskopa1principypostroeniâ
AT bubnovin sverhširokopolosnyiantennyiélementnizkočastotnogoradioteleskopa1principypostroeniâ
AT konovalenkoaa nadširokosmugoviiantenniielementnizʹkočastotnogoradíoteleskopa1principipobudovi
AT žukin nadširokosmugoviiantenniielementnizʹkočastotnogoradíoteleskopa1principipobudovi
AT gridinaa nadširokosmugoviiantenniielementnizʹkočastotnogoradíoteleskopa1principipobudovi
AT bovkunvp nadširokosmugoviiantenniielementnizʹkočastotnogoradíoteleskopa1principipobudovi
AT bubnovin nadširokosmugoviiantenniielementnizʹkočastotnogoradíoteleskopa1principipobudovi
AT konovalenkoaa superbroadbandantennaelementofalowfrequencyradiotelescope1constructionprinciples
AT žukin superbroadbandantennaelementofalowfrequencyradiotelescope1constructionprinciples
AT gridinaa superbroadbandantennaelementofalowfrequencyradiotelescope1constructionprinciples
AT bovkunvp superbroadbandantennaelementofalowfrequencyradiotelescope1constructionprinciples
AT bubnovin superbroadbandantennaelementofalowfrequencyradiotelescope1constructionprinciples