beams

Розрахунок діаграм спрямованості РАТАН-600

для спостережень Сонця

Для розрахунку діаграм спрямованості РАТАН-600 можна використовувати алгоритм Гельфрейха [1,2] або алгоритм Коржавіна (неопубліковані).

Алгоритм Коржавіна реалізований в програмі bp1 (Верходанов О., С ++) [3] і у Майорової Л. (33GSO, Fortran)

Алгоритм Гельфрейха реалізований, наприклад, у Л. Опейкіной (на Фортране) для розрахунку діаграм для режиму геліографа, а також в програмі Beamsu (на С ++ Builder).

Нижче наведені приклади розрахунку діаграм за допомогою цієї програми.

1. Розрахунок ДНА за допомогою програми Beamsu (при спостереженнях на північному секторі)

Програма написана на С ++ Builder під Windows і має віконний інтерфейс, в якому вводяться всі необхідні вхідні параметри. У програмі реалізований алгоритм Гельфрейха Г.Б. [12].
Для початку роботи, в каталозі, в якому знаходиться програма, потрібно створити вхідний файл з ім'ям input.dat, що містить два рядки:
wl ag am as hg hm hs afg afm afs f nd n1 n2 nx ny dx dy dnn drnn df
8.01 293 6 31.1 8 42 43.2 180 0 0.0 8.403 1 1 900 42 42 10.0 10.0 600 0.0 0.0
Перший рядок описує імена змінних, і є коментарем. У другу потрібно записати значення змінних. тут:
wl- довжина хвилі
ag, am, as - градуси, мінути, секунди дуги азимута джерела,
hg, hm, hs - градуси, мінути, секунди дуги висоти джерела над горизонтом,
afg, afm, afs - градуси, мінути, секунди дуги азимута фокусної точки,
f- відстань фокусної точки до центру антени, в горизонтальній площині в метрах,
nd - крок обчислення діаграми,
n1, n2 - номера першого і останнього щитів в синфазной установці,
nx, ny - кількість точок по осях,
dx, dy - розмір осередків сітки,
dnn - номер опорного щита,
drnn - добавка до радіусу опорного щита,
df - зсув частоти.
Зміна відстаней між числами не має особливого значення, проте важливо не переплутати формати чисел (цілі з речовими). При першому запуску програма зчитує ці параметри з файлу.

Мал. 3 Загальний вигляд вікна програми Beamsu для розрахунку ДНА РАТАН-600.

Для розрахунку двовимірного зображення ДНА треба послідовно натиснути кнопки [1Set Calc] і [2Beam Calc]. При натисканні на першу кнопку відбувається розрахунок установки антени. Результати записуються в файли, імена яких можна коригувати. За замовчуванням даються імена mel.dat, radii.dat, angles.dat. При натисканні на другу кнопку створюється файл dia.dat з двовимірної діаграмою. Між цими двома кроками при необхідності можна змінити значення змінних в групі General parameters і перерахувати діаграму, натиснувши третю кнопку Recalc. Тимчасовий файл log1. $$$ буде містити повідомлення про помилки. При розрахунку діаграм для декількох установок в режимі естафети (або естафети із зонуванням) потрібно змінити назву файлу, в який буде записуватися розрахована ДНА (наприклад, dia01.dat dia02.dat і т.д.), а також скорегувати координати джерела і фокусу. Змінювати вхідний файл input.dat або перезавантажувати його при цьому не потрібно.

a b

Мал. 4 Розрахунок ДНА РАТАН-600 для різних режимів спостереження програмою Beamsu: a) при спостереженнях Сонця в режимі естафети b) при спостереженнях Сонця в режимі геліографа, синфазна установка.

Програма картографування використовує центральний перетин діаграми, розрахованої за програмою Beamsu. Це перетин записується в файл goldia.dat, і відображається в графічному вікні програми при натисканні на кнопку Plot (рис. 3). Файл з ДНА повинен знаходитися в одному каталозі з вхідними даними для програми RAIS.

2. Розрахунок ДНА за допомогою програми bp1

Для спостережень в системі ЮП, розрахунок ДНА проводиться програмою bp1 [13], яка встановлена, зокрема, на сервері rs.ratan.sao.ru і brown.nord.nw.ru, і має близько 20 ключів, які докладно описані в manual .

На сайті ПРОГНОЗ представлений веб-інтерфейс для розрахунку ДНА за цією програмою, з огрніченним набором ключів, для Південного сектора з перископ.

При роботі з програмою RAIS для двовимірного картографування, при завантаженні набору сканів створює ся командний файл, що містить рядок з потрібними ключами. Наприклад, файл для довжини хвилі 3.83 см має ім'я bp3_83 і містить рядок:
bp1 -d -F beam3_83cm.dat -S0.2 -H22.7962 -N-1 -W3.83142 -k
Якщо програма знайде в робочому каталозі скани на декількох довжинах хвиль, вона створює ще один пакетний файл, з ім'ям bp2, в якому містяться командні рядки для розрахунку ДНА на всіх знайдених довжинах хвиль. Потрібно скопіювати цей файл на сервер, додати файлу атрибут "виконуваний" і запустити на виконання. В результаті будуть створені FITS файли з іменами типу beam3_83cm.fit. Ці файли слід скопіювати назад в каталог зі скані.

В принципі, немає необхідності розраховувати діаграми кожен раз заново, оскільки в режимі Ю + П ДНА на одній і тій же хвилі не змінюється з часом. Уставки (параболи) для кругового рефлектора, як правило, використовуються одні й ті ж, змінюється тільки висота плоского відбивача. Зміна відбувається за крок між відліками в реєстрації, через різній швидкості проходження Сонця через ДНА, оскільки в дні літнього та зимового сонцестояння повне час проходження Сонця через все азимути від 30о до -30о становить 4.5 годин, а в дні равноденствій- 4 години. Корекція кроку ДНА виконується вже в самій програмі картографування. Крім того, ми користуємося наближенням, в якому ДНА в азимутах можна вважати постійною.

У зв'язку з цим, в програмі RAIS використовується банк даних розрахованих ДНА на все довжини хвиль. Якщо програма не знаходить потрібної ДНА в поточному каталозі, вона бере її з каталогу за замовчуванням (наприклад, beams), зазначеному в RAIS.

a b

Мал. 5 a) Одномірні ДНА для ЮП на 30 довжинах хвиль від 1.92 см до 17.96 см. B) Одномірні перетину ДНА для СЕВ на хвилі 8.01 см для різних установок в режимі естафети

література

1. Гельфрейх Г.Б. Радіоастрономічний спосіб юстирування антен змінного профілю. Изв. ГАО АН СРСР, 1972, N 188.
2. Гельфрейх Г.Б. Про один алгоритм розрахунку діаграми спрямованості антени типу РАТАН-600 з урахуванням аберацій і поляризаційних
ефектів. Айстр. досл. (Изв. САО АН СРСР), 1977, N 9.
3. Верходанов О.В. Інтерактивна первинна графічна обробка одновимірних векторів даних в оболонці X-window під ОС UNIX на РАТАН-600. Програма fgr - версія 2.1. Препринт САО РАН No 106. C.1-57. Нижній Архиз. 1995.

4. С.Х. Тохчукова, Реалізація методу многоазімутальних спостережень Сонця на РАТАН-600 "// Препринт САО РАН, Нижній Архиз, 2002 N174, с.1-27.