Сверхширокополосный антенный элемент низкочастотного радиотелескопа. 1. Принципы построения

Abstract

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.