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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ausrichtung der elektrischen
Achse des Antennensystems (Nachführachse) eines steuerbaren Radioteleskops mit sich
schneidenden Drehachsen mittels eines im Schnittpunkt der Drehachsen drehbar gelagerten
optischen Führungsinstruments, mit dem Lageabweichungen der elektrischen Achse der
Antenne (Nachführachse) von der Richtung einer durch das Führungsinstrument gegebenen
Achse (Führungsachse) mittels einer lichtelektrischen Vorrichtung als Ablage eines
Lichtzeigers gemessen und durch elektrische Fehlersignale, die die Antriebsmittel
der Drehachsen des Antennensystems steuern, selbsttätig korrigiert werden. Die Einrichtung
ist gemäß der Erfindung so getroffen, daß sie auch als Referenzsystem (Symmetrieachse)
für die geometrische Justierung der im allgemeinen rotationsparabolischen Antennenfläche
dienen kann.
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Die Einrichtung zur Antennennachführung ist bei bekannten Anlagen
dieser Art so ausgebildet, daß am Führungsinstrument ein Planspiegel vorgesehen
ist (vgl. den Aufsatz von B o w e n und Minnet »The Austrahan 210-foot Radio Telescope«
in der Zeitschrift »Proceedings of the IRE Australia«, V01.24, Nr: 2, Februar 1963,
S.98 bis 105, insbesondere S.103). Dem Spiegel gegenüber ist unter dem Scheitelpunkt
des parabolischen Antennenreflektors und mit ihm fest verbunden eine lichtelektrische
Vorrichtung angeordnet, die im wesentlichen aus einem Autokollimationsfernrohr besteht,
in dessen von dem genannten Planspiegel reflektierten Strahlengang zwei fotoelektrische
Einrichtungen eingeschaltet sind, die die Ablage des reflektierten Strahlenganges
von der Spiegelnormalen in zwei zueinander senkrechten Richtungen zumessen gestattet.
Bei einer solchen Ablage des Lichtzeigers werden von den lichtelektrischen Vorrichtungen
Fehlersignale erzeugt, die zur Nachführung des Antennensystems benutzt werden.
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Die Verknüpfung der optischen Achse des Führungsinstrumentes mit der
elektrischen Achse - des Antennensystems geschieht ini- allgemeinen in der Weise,
daß mit der Antenne ein elektrisches Ziel, dessen Lage im Raum bekannt ist und auf
das daher auch die optische Achse des Führungsinstrumentes , ausgerichtet werden
kann, anvisiert wird. Die lichtelektrischen Mittel des Führungsinstrumentes werden
dabei entsprechend -eingestellt. Die Bestimmung der Richtung der elektrischen Achse
des Antennensystems ist jedoch auf diese Art bei weitem nicht mit der Genauigkeit
möglich, mit der die Richtung der Achse eines optischen Instrumentes bestimmt werden
kann. Aus der Unkenntnis der - genauen Zuordnung zwischen elektrischer Achse des
Antennensystems und optischer Achse des Führungsinstrumentes ergibt sich daher eire
Einstellfehler, der in alle Richtungsmessungen eingeht.
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Voraussetzung für die Benutzung derartiger Führungsinstrumente ist
daher eine vorausgegangene exakte Justierung der Peflektöroberfläche und die Zuordnung
der durch diese Justierung definierten Symmetrieachse zur optischen Achse des Führungsinstrumentes.
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Der Erfindung liegt die Vorstellung zugrunde, daß die elektrische
Achse des Antennensystems mit großer Genauigkeit mit seiner geometrischen Symmetrieachse
zusammenfällt und daß daher durch Vorgabe dieser Symmetrieachse durch die optische
Achse des Führungsinstrumentes eine bessere Übereinstimmung von elektrischer Achse
und optischer Achse erreicht werden kann, als dies mit der bisher bekannten Einrichtung
möglich war.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Ausrichtung der
elektrischen Achse (Nachführachse) des Antennensystems eines steuerbaren Radioteleskops
der eingangs beschriebenen Art.
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Die Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
im Scheitelpunkt des Antennensystems eine zwei parallele und entgegengesetzt gerichtete
optische Achsen aufweisende Vorrichtung angeordnet ist, deren eine Achse in Richtung
auf das Führungsinstrument weist und als Nachführachse für den das Antennensystem
und das Führungsinstrument verbindenden Lichtzeiger dient und deren andere Achse
in Richtung der elektrischen Achse des Antennensystems weist und als Symmetrieachse
während des Justiervorganges des Antennenreflektors dient.
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Die zwei entgegengesetzt gerichtete Achsen aufweisende Vorrichtung
kann dabei z. B. eine zweiseitig verspiegelte planplatte sein, wobei die beiden
Achsen durch die beiden entgegengesetzt gerichteten Spiegelnormalen gegeben sind.
Sie kann auch durch zwei Lichtzeiger; die entgegengesetzt gerichtet sind, verwirklicht
werden oder durch ähnliche Anordnungen, die die Bedingung erfüllen, daß sich mit
ihnen zwei Achsrichtungen festlegen oder bestimmen lassen.
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Aufbau und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ausbildung sollen an
Hand der F i g.1 und 2 erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 die Anordnung von Antennensystem
und Führungsinstrument und F i g. 2 einen möglichen Aufbau zur Vermessung des Antennensystems
in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Einrichtung.
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In der F i g. 1 ist 1= ein parabolisches Antennensystem, das um die
horizontale Achse ZZ' in den kräftigen Rollenlagern 2 schwenkbar ist. Mit 3 sind
Gegengewichte bezeichnet; die der Erleichterung der Drehbarkeit des Anteririensystems
dienen. Dei Turm 4, der Antenne und Höhenlager trägt, ruht auf den Rädern
5; die auf einem plangedrehten, mit dem Fundament 6 fest verbundenen Stahlkranz
7 rollen und eine Drehung des Antennensystems um die vertikale Achse HH'
ermöglichen: Die Drehung der Antennenanlage um die horizontale und die vertikale
Achse erfolgt durch motorische Antriebsmittel, die nicht dargestellt sind. Im Innern
des Turmes ist auf einem Pfeiler 8; der zur Vermeidung von Erschütterungsübertragungen
mit den die Antennenanlage tragenden Teilen- nicht direkt in Berührung steht, ein
Führungsinstrument 9 aufgestellt.
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Das hier äquatorial gelagerte Führungsinstrument ist um zwei senkrechte
Achsen, die Pol- und die Deklinationsachse, um das- gleiche Drehzentrum wie die
Antenne drehbar. An ihm sind parallel zu seiner optischen Achse zwei weitere Fernrohre
10; die mit lichtelektrischen Vorrichtungen zur Anzeige einer Lichtzeigerablage
in zwei zueinander senkrechten Richtungen ausgebildet sind, befestigt.
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In der Antennenfläche ist ein planparalleler Spiegel 11 mit den spiegelnden
Flächen 12 und 13 befestigt. Die Lage des Spiegels ist derart, daß der Mittelpunkt
seiner äußeren, dem Führungsinstrument abgewandten Spiegelfläche 12 im Scheitelpunkt
des parabolischen Antennensystems liegt und dessen
Spiegelnormale,
die, wie später beschrieben wird, zur Vermessung des Antennensystems benutzt wird,
in diesem Punkt die Paiabelachse definiert. Die innere. dem Führungsinstrument zugewandte
Oberfläche 13 des Spiegels 11 wird von den beiden lichtelektrischen Vorrichtungen
mit je einem Lichtzeiger beaufschlagt. Die Anordnung ist so getroffen, daß bei einer
Abweichung des Lichtzeigers von der Spiegelnormalen von den lichtelektrischen Vorrichtungen
Fehlersignale erzeugt werden, die als Regelimpulse auf die motorischen Mittel der
Achsentriebe in dem Sinne einwirken. daß die Abweichung verschwindet. Das Antennensystem
folgt also dem Führungsinstrument und stellt sich mit der durch die Spiegelnormale
vor-Gegebenen Achse genau in die Richtung des Führungsinstrumentes ein.
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Es kann auch zweckmäßig sein, die lichtelektrische Vorrichtung - wie
bei der eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung - nicht am Führungsinstrument.
sondern am Träger des Antennensystems zu befestigen. Dann muß am Führungsinstrument
ebenfalls ein Spiegel befestigt werden, dessen Normale die optische Achse des Führungsinstrumentes
definiert. Die lichtelektrische Einrichtung muß dann so ausgebildet werden, daß
sie die Richtungsdifferenz zwischen der Spiegelnormalen 13 (F i g. 1) und der Spiegelnormalen
des auf dem Führungsinstrument befestigten Spiegels zu messen erlaubt.
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In der F i g. 2 ist als Beispiel eine mögliche Anordnung dargestellt,
die zur Vermessung der Reflektorfläche des Antennensystems dient. Eine über der
Antennenfläche angebrachte, um eine senkrechte mit der Paraboloidachse identische
Achse drehbare Aufnahme 20 dient zur Befestigung eines optischen Instrumentes. das
aus zwei Fernrohren 21 und 22 besteht. Das Fernrohr 22 ist um eine Achse X-X, die
senkrecht auf der Zeichenebene steht, mikrometrisch drehbar. Die Achse trägt einen
Teilkreis 23, an dem der Winkel zwischen den beiden Fernrohren 21 und 22 abgelesen
werden kann. 24 ist eine Planplatte, deren Oberseite teildurchlässig verspiegelt
ist und die mit definierter Schrägwinkellage mit der drehbaren Aufnahme 20 fest
verbunden ist. Das Fernrohr 22 ist mit einer Objektivplanplatte 25, einem Objektiv
26 und einem Okular 27 versehen. Das Fernrohr 21 enthält ein Okular 28, ein Objektiv
29, eine Beleuchtungslampe 30 sowie eine Spiegelplatte 31 und einen Strahlenteilerwürfel
32.
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Zur Vermessung der Antennenpunkte wird das Autokollimationsfernrohr
21 senkrecht zur Spiegelfläche-11, d. h. in Richtung der Normalen des Spiegels 11
ausgerichtet und dann über die teildurchlässige Planplatte 24 ein Antennenpunkt
P anvisiert. Der .gleiche Meßpunkt wird auch mit dem Fernrohr 22 angeschnitten und
der Winkel a zwischen beiden Fernrohren bestimmt. Durch diesen Winkel a, den bekannten.
vorher bestimmten Winkel (1, der sich aus der Stellung der teildurchlässigen Planplatte
24 ergibt, und der gemessenen Entfernung b zwischen Spiegel 24 und Fernrohr 22 ist
der Meßpunkt bezüglich seiner Richtung und Entfernung eindeutig festgelegt. Da die
Planplatte 24 und das optische Instrument 21, 22 in der Aufnahme 20 drehbar angeordnet
sind, läßt sich auf diese Weise ein Breitenkreis der Parabelfläche ausmessen. Unter
Veränderung der Schrägstellung der Planplatte 24 sind auf gleiche Weise andere Breitenkreise
ausmeßbar, die sämtlich an die Normale des Spiegels 11 angeschlossen sind. Die einzelnen
Punkte der parabolischen Antennenfläche können auf Grund dieser Vermessung so lange
korrigiert werden, bis die mittlere Paraboloidachse mit der Spiegelnormalen übereinstimmt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß die Symmetrieachse
des Antennensystems mit großer Genauigkeit in die Richtung der durch die optische
Vorrichtung vorgegebenen Achse und damit in die Richtung der optischen Achse des
Führungsinstrumentes ausgerichtet werden kann. Durch die Symmetrieachse des Antennensystems
ist die elektrische Achse mit wesentlich größerer Genauigkeit definiert. als es
nach einer elektrischen Methode, wie etwa die Benutzung eines Strahlers bekannter
Lage und die Ausrichtung der Antenne auf maximale Empfangsenergie möglich wäre.
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Es ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Anordnung nicht auf die
im Ausführungsbeispiel angegebene parabolische Antenne beschränkt ist, sondern in
allen Fällen angewendet werden kann, in denen die elektrische Achse eines Antennensystems
durch die Vermessung der Antenne in bezug auf eine vorgegebene Symmetrieachse erfolgen
kann und eine lichtelektrische Einrichtung zur Nachführung der Antenne in eine vorgegebene
Richtung vorgesehen ist.