針對(duì)明安圖射電頻譜日像儀（Mingantu spectral radioheliograph, MUSER）天線高指向精度動(dòng)態(tài)跟蹤要求,同時(shí)為降低非理想因素對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)天線指向測(cè)量影響,提出校準(zhǔn)天線指向的組合方法.先用網(wǎng)格法測(cè)量天線的雙圓極化多頻率通道立體方向圖定性評(píng)估系統(tǒng)測(cè)量鏈路狀態(tài),后對(duì)太陽(yáng)運(yùn)行軌道進(jìn)行十字跟蹤掃描測(cè)量天線指向偏差,再用最小二乘法擬合獲得天線指向模型的8個(gè)參數(shù).國(guó)家天文臺(tái)明安圖觀測(cè)基地的2臺(tái)20 m地平式天線將在MUSER系統(tǒng)觀測(cè)和校準(zhǔn)中起重要作用.對(duì)20 m天線跟蹤指向進(jìn)行了校準(zhǔn),指向偏差均方根從12’改善到4.4’,驗(yàn)證了方法的可行性,為類似復(fù)雜系統(tǒng)的相關(guān)工作提供了借鑒和參考. 

【文章來(lái)源】：電波科學(xué)學(xué)報(bào). 2019,34(02)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

圖２十字跟蹤掃描時(shí)間和指向?qū)?yīng)關(guān)系Ｆｉｇ．２Ｔｉｍｅｖｓ．ｐｏｉｎｔｉｎｇｉｎｃｒｏｓｓｓｃａｎｎｉｎｇ

ｂ）中接收功率值反映了天線指向的偏離，紅色和黑色線分別表示天線指向偏離和理想情況．太陽(yáng)軌道可精確計(jì)算，由天線指向無(wú)偏時(shí)掃過太陽(yáng)接收功率的理想最大值時(shí)間和有偏時(shí)實(shí)際記錄的最大值時(shí)間以及天線運(yùn)動(dòng)速度，可計(jì)算出偏差，因此接收系統(tǒng)記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)要有精確的時(shí)間標(biāo)簽．圖２給出測(cè)量中的時(shí)間和十字掃描指向?qū)?yīng)關(guān)系．十字跟蹤掃描太陽(yáng)軌道時(shí)，天線指向有偏一方面反映在接收功率最大值時(shí)間與無(wú)偏時(shí)不一致，另一方面功率峰值對(duì)應(yīng)方位俯仰方向的偏差大小有高低起伏．圖３中給出沿太陽(yáng)理論運(yùn)行軌道（紅線，２０１８．０３．１４）跟蹤掃描的軌跡（藍(lán)線）．圖４天線監(jiān)控界面實(shí)時(shí)顯示了２０ｍ天線沿太陽(yáng)軌道跟蹤目標(biāo)和沿太陽(yáng)軌道十字跟蹤掃描軌跡．（ａ）單十字掃描軌跡示意圖（ａ）Ｓｉｎｇｌｅｃｒｏｓｓ－ｓｃａｎｃｅｎｔｅｒｅｄｏｎ（ｂｌａｃｋｌｉｎｅ）ａｎｄａｗａｙ（ｒｅｄｌｉｎｅ）ｆｒｏｍｔｈｅＳｕｎ（ｂ）天線指向修正前（左）、后（右）接收功率值（ｂ）Ｒｅｃｅｉｖｅｄｐｏｗｅｒｖａｌｕｅｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆａｎｔｅｎｎａｐｏｉｎｔｉｎｇ圖１十字跟蹤掃描修正天線指向原理Ｆｉｇ．１Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｐｏｉｎｔｉｎｇｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｗｉｔｈｃｒｏｓｓｓｃａｎｎｉｎｇ圖２十字跟蹤掃描時(shí)間和指向?qū)?yīng)關(guān)系Ｆｉｇ．２Ｔｉｍｅｖｓ．ｐｏｉｎｔｉｎｇｉｎｃｒｏｓｓｓｃａｎｎｉｎｇ圖３沿太陽(yáng)運(yùn)行軌道十字跟蹤掃描軌跡Ｆｉｇ．３Ｃｒｏｓｓｓｃａｎｎｉｎｇａｎｄｔｒａｃｋｉｎｇａｌｏｎｇｓｏｌａｒｏｒｂｉｔ

上局部很小的變化對(duì)測(cè)量影響不大．在分米波段觀測(cè)太陽(yáng)，一般不考慮大氣的影響．掃描網(wǎng)格在以太陽(yáng)理論位置中心對(duì)稱的±５°范圍，網(wǎng)格步距可調(diào)，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)指向坐標(biāo)，控制天線掃描網(wǎng)格．采用０．１°步距時(shí)共１００×１００個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，掃描時(shí)間約３ｈ．利用ＭＵＳＥＲ低頻陣接收系統(tǒng)，可同時(shí)獲得４００～２０００ＭＨｚ內(nèi)６４個(gè)２５ＭＨｚ帶寬左、右旋圓極化的６４×２個(gè)自相關(guān)功率立體方向圖．立體方向圖和指向偏差測(cè)量系統(tǒng)組成見圖６．圖６天線測(cè)量系統(tǒng)框圖Ｆｉｇ．６Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｏｆ２０ｍａｎｔｅｎｎａａｎｄＭＵＳＥＲ４．５ｍａｎｔｅｎｎａｓ２立體方向圖測(cè)量用２０ｍ天線和ＭＵＳＥＲ低頻陣接收系統(tǒng)對(duì)寧?kù)o太陽(yáng)、同步軌道衛(wèi)星及強(qiáng)射電源ＣｙｇＡ進(jìn)行立體方向圖測(cè)量．圖７為以兩顆地球同步軌道衛(wèi)星的位置為中心位置的左、右旋圓極化立體方向圖．同步軌道衛(wèi)星位置可根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)地理經(jīng)緯度通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查詢．一般來(lái)說，方向圖上最大值位置相對(duì)于中心位置為天線的指向偏差．但圖７表明，方向圖不對(duì)稱、雙極化方向圖中心不一致、衛(wèi)星之間也不一致，而因衛(wèi)星漂移、實(shí)時(shí)查詢的準(zhǔn)確位置也不精確，因此，這類衛(wèi)星無(wú)法作為校準(zhǔn)源得到天線的準(zhǔn)確指向偏差．而對(duì)位置非常精確的強(qiáng)射電源如ＣｙｇＡ，立體方向圖測(cè)量則顯示信噪比低且極易受到干擾影響，如圖８所示．１６１第２期耿立紅，等：基于立體方向圖和十字跟蹤掃描法校準(zhǔn)天線指向

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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