Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Топ:
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Техника безопасности при работе на пароконвектомате: К обслуживанию пароконвектомата допускаются лица, прошедшие технический минимум по эксплуатации оборудования...
Интересное:
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Дисциплины:
 2021-11-25 |
 29 |
из
5.00
|
Заказать работу |
|
|
|
|
Потребность в высоком угловом разрешении для радиоастрономических наблюдений привела к разработке интерферометров и антенных комплексов, которые играют все более важную роль в изучении источников с угловыми размерами в несколько дуговых минут и менее. Интерферометры обычно дают угловое разрешение в l/ L радиан, где l – длина волны, а L – наибольшее расстояние между антеннами в проекции на плоскость, если смотреть от радиоисточника. Для таких инструментов два эффекта снижают отклик на помехи. Они связаны с частотой колебания биений интенсивности, возникающих при объединении выходов двух антенн, а также с тем, что компоненты мешающего сигнала, полученного разными и широко разнесенными антеннами, претерпевают разную относительную задержку по времени до их объединения. Анализ этих эффектов более сложен, чем в случае отдельных антенн, рассмотренном в п. 4.3. Эти эффекты обсуждаются в работах [Thompson, 1982; Thompson et al., 1986 и 2001]. Вообще говоря, основной результат состоит в том, что эффективное время интеграции, в течение которого помехи влияют на измерение, снижается от общего времени наблюдения до среднего времени одного собственного колебания. Оно обычно меняется от нескольких секунд для компактной антенной решетки с L ~ 1000 l до времени менее миллисекунды для антенных комплексов, расположенных на разных континентах, с L ~ 107 l. Итак, в сравнении с одиночной радиоастрономической антенной интерферометр обладает помехоустойчивостью, которая повышается по мере увеличения размеров антенного комплекса, выраженных в длинах волн.
РИСУНОК 4.2
Пороговые уровни вредных помех для наблюдений непрерывного спектра
с использованием систем радиотелескопов нескольких типов
|
|
Расчетные пороговые уровни вредных помех для нескольких типовых антенных комплексов в режиме непрерывного спектра приведены на Рисунке 4.2. Ромбы обозначают VLA, нижняя кривая приведена для конфигурации D (наибольшее разнесение антенн 1 км), а верхняя кривая – для конфигурации А (наибольшее разнесение антенн 36 км). Квадраты обозначают антенный комплекс MERLIN, а белые кружки – VLBI (Таблица 4.3). Для VLA в Национальной радиоастрономической обсерватории в Нью-Мехико, Соединенные Штаты Америки, расстояния между антеннами составляют до 1 км в конфигурации D и до 36 км в конфигурации А. Для комплекса MERLIN радиоастрономических лабораторий Наффилда, Джодрелл Бэнк, Соединенное Королевство, эти расстояния доходят до 218 км. Результаты зависят от пространственного разнесения антенн, и поэтому для двух конфигураций VLA и для MERLIN получаются разные кривые. Эти результаты также основаны на предположении, что создающий помехи передатчик находится в стационарном положении относительно земли и что мощность сигнала помехи, принимаемого через боковые лепестки антенны, остается постоянной во все время наблюдения.
ТАБЛИЦА 4.1
Пороговые уровни вредных помех для радиоастрономических наблюдений непрерывного спектра
| Центральная частота(2), (МГц) | Принятая ширина полосы(3), (МГц) | Минимальная шумовая температура антенны, TA (K) | Шумовая температура приемника, (K) | Чувствительность системы | Пороговые уровни помех(1) | ||||
| Температура | Спектральная плотность мощности | Входная мощность | п.п.м. | Спектральная п.п.м. | |||||
| D T (мК) | D P (дБ(Вт/Гц)) | D PH (дБВт) | SH D f (дБ(Вт/м2)) | SH (дБ(Вт/(м2 · Гц))) | |||||
| (1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) | (7) | (8) | (9) | |
| 13,385 25,610 73,8 151,525 325,3 408,05 611 1 413,5 1 665 2 695 4 995 10 650 15 375 22 355 23 800 31 550 43 000 89 000 150 000 224 000 270 000 335 000 420 000 670 000 875 000 940 000 | 0,05 0,12 1,6 2,95 6,6 3,9 6,0 27 10 10 10 100 50 290 400 500 1 000 8 000 8 000 8 000 8 000 8 000 8 000 8 000 8 000 8 000 | 50 000
15 000
750
150
40
25
20
12
12
12
12
12
15
35
15
18
25
12 | 60
60
60
60
60
60
60
10
10
10
10
10
15
30
30
65
65
30
30
43
50 | 5 000
972
14,3
2,73
0,87
0,96
0,73
0,095
0,16
0,16
0,16
0,049
0,095
0,085
0,050
0,083
0,064
0,011
0,011
0,016
0,019 | –222
–229
–247
–254
–259
–259
–260
–269
–267
–267
–267
–272
–269
–269
–271
–269
–271
–274
–278
–277
–276 | –185
–188
–195
–199
–201
–203
–202
–205
–207
–207
–207
–202
–202
–195
–195
–192
–191
–189
–189
–188
–187 | –201 –199 –196 –194 –189 –189 –185 –180 –181 –177 –171 –160 –156 –146 –147 –141 –137 –129 –124 –119 –117 –113 –109 –103 –100 –98 | –248 –249 –258 –259 –258 –255 –253 –255 –251 –247 –241 –240 –233 –231 –233 –228 –227 –228 –223 –218 –216 –212 –208 –202 –199 –197 | |
| (1) Принято время интеграции 2000 с при использовании времени интеграции 15 мин, 1, 2, 5 или 10 ч; приведенные значения в таблице следует скорректировать соответственно на +1,7; –1,3; –2,8; –4,8 или –6,3 дБ. Указанные уровни помех относятся к измерению с приемом одиночной антенной общей мощности. Для других типов измерений могут годиться менее жесткие уровни, как указано в п. 4.4. Для передатчиков на геостационарной орбите желательно скорректировать уровни на –15 дБ (т. е. уровни оказываются на 15 дБ ниже), как описано в п. 4.7.3.
(2) Эта таблица не предназначена для указания полного списка радиоастрономических полос, а в ней приведены только характерные примеры в спектре. Расчет уровней помех основан на центральной частоте, приведенной в столбце (1), хотя не все районы имеют одинаковые распределения. (3) На частотах выше 71 ГГц в столбце (2) использовано значение 8 ГГц, которое характерно для ширины полосы, обычно используемой для наблюдений непрерывного спектра в этом диапазоне. | |||||||||
таблица 4.2
Пороговые уровни вредных помех для радиоастрономических наблюдений спектральных линий
| Центральная частота(2), (МГц) | Принятая ширина канала (кГц) | Минимальная шумовая температура антенны, (K) | Шумовая (K) | Чувствительность системы (флуктуации шума) | Пороговые уровни помех(1) | ||||
| Температура | Спектральная плотность мощности | Входная мощность | папам. | Спектральная папам. | |||||
| D T (мкк) | D P (дБ(Вт/Гц)) | D PH (два) | SH D f (дБ(Вт/м2)) | SH (дБ (Вт/ (м2 · Гц))) | |||||
| (1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) | (7) | (8) | (9) | |
| 327 1 420 1 612 1 665 4 830 14 500 22 200 23 700 43 000 48 000 88 600 150 000 220 000 265 000 335 000 420 000 670 000 875 000 940 000 | 10 20 20 20 50 150 250 250 500 500 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 | 40 12 12 12 12 15 35 35 25 30 12 14 20 25 55 95 185 175 235 | 60 10 10 10 10 15 30 30 65 65 30 30 43 50 64 80 130 170 180 | 22,3 3,48 3,48 3,48 2,20 1,73 2,91 2,91 2,84 3,00 0,94 0,98 1,41 1,68 2,66 3,91 7,04 7,71 9,28 | –245 –253 –253 –253 –255 –256 –254 –254 –254 –254 –259 –259 –257 –256 –254 –253 –250 –250 –249 | –215 –220 –220 –220 –218 –214 –210 –210 –207 –207 –209 –209 –207 –206 –204 –203 –200 –200 –199 | –204 –196 –194 –194 –183 –169 –162 –161 –153 –152 –148 –144 –139 –137 –132 –129 –122 –119 –118 | –244 –239 –238 –237 –230 –221 –216 –215 –210 –209 –208 –204 –199 –197 –192 –189 –182 –179 –178 | |
| (1) Принято время интеграции 2000 с при использовании времени интеграции 15 мин, 1, 2, 5 или 10 ч; приведенные значения в таблице следует скорректировать соответственно на +1,7; –1,3; –2,8; –4,8 или –6,3 дБ. Указанные уровни помех относятся к измерению с приемом одиночной антенной общей мощности. Для других типов измерений могут годиться менее жесткие уровни, как указано в п. 4.4. Для передатчиков на геостационарной орбите желательно скорректировать уровни на –15 дБ (т. е. уровни оказываются на 15 дБ ниже), как описано в п. 4.7.3.
(2) Эта таблица не рассчитана на указание полного списка радиоастрономических полос, а в ней приведены только характерные примеры в спектре. | |||||||||
Описание столбцов в Таблицах 4.1 и 4.2
Столбец
(1) Центральная частота полосы частот, распределенной для радиоастрономии (Таблица 4.1), или номинальная частота спектральной линии (Таблица 4.2).
(2) Принятая или распределенная ширина полосы (Таблица 4.1) или принятая типичная ширина канала, используемая для наблюдений спектральной линии (Таблица 4.2).
(3) Минимальная шумовая температура антенны, в которую свой вклад внесли ионосфера, атмосфера Земли, излучение Земли, а также излучение галактики и космическое фоновое излучение.
(4) Шумовая температура приемника, характерная для высокочувствительной системы. Для частот выше 1 ГГц эти значения относятся к криогенным приемникам.
(5) Общая чувствительность системы в милликельвинах, рассчитанная по уравнению (4.6) с использованием сочетания шумовой температуры антенны и приемника, указанной ширины полосы и времени интеграции 2000 с.
|
|
(6) Совпадает с приведенным выше в (5), но выражено в спектральной плотности мощности шума с помощью уравнения D Ps = k D T, где k = 1,38 ´ 10–23 (Дж/K) (постоянная Больцмана). Значения D Ps приведены в децибелах.
(7) Уровень мощности на входе приемника, считающийся вредным для высокочувствительных наблюдений (D PH). Данный критерий обсуждается п. 4.2.3, и в расчетах представлен как D PH = 0,1 D P D f. Значения D PH приведены в децибелах.
(8) Плотность потока мощности п.п.м, требуемая для получения уровня мощности D PH в системе приема с изотропной приемной антенной. Значения SH D f приведены в децибелах.
(9) Спектральная плотность потока мощности с.п.п.м., требуемая для получения уровня мощности D PH в полосе приема (Таблица 4.1) или в канале спектральной линии (Таблица 4.2) с изотропной приемной антенной. Значения SH приведены в децибелах. Для получения надлежащих уровней мощности в опорной полосе шириной 4 кГц или 1 МГц следует добавить соответственно 36 или 60 дБ.
В случае VLBI, когда антенны разнесены очень широко, что делает вероятность возникновения коррелированных помех очень низкой, приведенные выше соображения обычно не годятся. (Исключение может составлять спутник на геостационарной орбите, который одновременно виден с нескольких станций VLBI.) При этом порог помех определяется уровнем, при котором помехи начинают ухудшать измеренную корреляцию сигналов от двух антенн. В качестве такого порога можно использовать уровень помех, равный 1% мощности шума системы в приемнике [Thompson et al., 1986 и 2001]. (Следует отметить, что этот уровень намного выше 10% от флуктуаций шума после детектирования и интеграции, как в критерии для общей мощности системы при использовании одиночной антенны.) Значения порога для VLBI, основанные на критерии 1% от мощности шума и выраженные через спектральную плотность потока мощности, равны
1,930 × 10–23 (TA + TR) f 2 и приведены в децибелах в Таблице 4.3, а также в виде графика на Рисунке 4.2. Использованные температурные значения системы совпадают с Таблицами 4.1 и 4.2, а также использован множитель 1,4, чтобы учесть возможности квантования при цифровой выборке, используемой для записи данных. Результаты не зависят от конкретного разнесения антенн. Во всех случаях предполагается, что мешающий сигнал принимается в боковых лепестках с усилением 0 дБи. Нижняя кривая показывает для сравнения значения для наблюдений общей мощности (одиночная антенна) из Таблицы 4.1.
ТАБЛИЦА 4.3
Пороговые уровни помех для наблюдений с помощью VLBI
| Центральная частота (МГц) | Уровень вредных помех (дБ(Вт/(м2 · Гц))) |
| 325,3 | –217 |
| 611 | –212 |
| 1 413,5 | –211 |
| 2 695 | –205 |
| 4 995 | –200 |
| 8 400 | –196 |
| 10 650 | –193 |
| 15 375 | –189 |
| 23 800 | –183 |
| 43 000 | –175 |
| 89 000 | –172 |
| 150 000 | –167 |
| 224 000 | –162 |
| 270 000 | –160 |
Для получения представления о чувствительности систем VLBI к помехам необходимо отметить, что Рисунок 4.1 дает пороговые уровни вредных помех для VLBI приблизительно на 40 дБ выше, чем для систем наблюдения общей мощности в непрерывном спектре на той же частоте. Область между кривой для VLBI и кривой общей мощности охватывает интервал пороговых уровней для всех типов радиотелескопов. Необходимо подчеркнуть, что применение интерферометров и антенных комплексов обычно пригодно для исследования дискретных источников высокой яркости с угловыми размерами не более нескольких дуговых минут для комплексов типа VLA или нескольких десятков дуговых секунд для VLBI. Поэтому результаты для общей мощности, приведенные в Таблицах 4.1 и 4.2, остаются действительными для решения общих проблем защиты радиоастрономии.
|
|
Пульсары
Характеристики пульсаров описываются в главе 2. Обычно при наблюдениях пульсаров используют систему приема спектральных линий, чтобы можно было совместить по времени сигналы в различных частотных каналах для устранения эффекта дисперсии частоты и затем соединить их. При поисках пульсаров данные записывают и затем проводят поиск, используя набор значений дисперсии и набор значений частоты повторения импульсов. Влияние дисперсионной поправки на возможную помеху приводит к стиранию всех резких изменений по времени, но это существенно не влияет на среднеквадратичный уровень помех. После определения дисперсии и частоты повторения импульсы можно совместить по времени и усреднить, чтобы исследовать форму импульса и повысить точность измерений по времени. При рассмотрении чувствительности к вредным помехам для таких наблюдений ширину полосы принимают равной полной полосе пропускания приемника, но эффективное время интеграции берут равным времени присутствия импульса. Таким образом, порог вредных помех оказывается равным значению для непрерывного спектра, деленному на корень квадратный из отрезка времени, в течение которого присутствует импульс. Этот отрезок времени равен продолжительности импульса, деленной на период повторения, и находится в диапазоне от нескольких процентов до нескольких десятков процентов. Таким образом, пороговые уровни вредных помех для наблюдения пульсаров на 2–10 дБ больше соответствующих значений для непрерывного спектра, приведенных в Таблице 4.1. Наблюдения пульсаров обычно проводят с помощью больших антенн, которые используют и для обычных наблюдений общей мощности, и поэтому не накладывается никаких специальных ограничений на общие требования к защите от помех.
|
|
|
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!