АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЕМ ИЗЛУЧЕНИЯ

Оптические антенные системы

Действие оптической антенной системы (телескопа) аналогично действию антенны СВЧ, собирающей падающую на неё энергию, которая затем по волноводу или коаксиальной линии передаётся к приёмнику. Основное назначение телескопа, как и антенны СВЧ, заключается в том, чтобы собрать большее количество энергии и уменьшить угол зрения оптической системы.

Существует практический предел угла зрения наземных телескопов, обусловленный атмосферными мерцаниями, которые ограничивают угловое разрешение. Поэтому теоретическое значение угла зрения или угловой разрешающей способности телескопа на практике не имеет значения. Преимущество больших телескопов заключается в их способности собирать большую энергию оптического излучения. Теоретический угол зрения телескопа с диаметром 10 см составляет 2", что является предельным значением для земных условий. Даже для наземного телескопа с диаметром 1,2 м эффективный угол зрения не будет меньше, но площадь поверхности, собирающей оптическое излучение, у него в 144 раза больше.

Угловая разрешающая способность часто называется разрешающей силой, значение которой 1,22 • Я_опт/^пр определяется длиной волны Д_опт и диаметром D_np приёмной оптики.

Телескоп увеличивает кажущееся угловое расстояние между изображениями отдалённых объектов.

Существует несколько основных типов телескопов. На рис. 7.1 показана схема телескопа Кеплера. Параллельный пучок падающего света принимается объективом, затем собирается в фокусе окуляра, из которого вновь выходит параллельный пучок. Плотность выходящего излучения больше плотности падающего, а угол, в котором принимается приходящее излучение, меньше чем в отсутствие телескопа.

Важно отметить, что для систем оптической связи, где несущественна передача пространственного изображения, отпадает необходимость во втором элементе телескопа. Если поместить фотодетектор в фокусе объектива F₀q, то в него попадёт всё принимаемое излучение. Поэтому, когда сигнал зависит только от времени и не меняется в пространстве, нет необходимости использовать сложную телескопическую систему, устраняющую искажения изображения.

Рис. 7.1. Схема телескопа Кеплера

На рис. 7.2 приведена схема телескопа Галилея. Она отличается от схемы телескопа Кеплера тем, что фокусное расстояние телескопа Кеплера положительно, а телескопа Галилея отрицательно.

Рис. 7.2. Схема телескопа Галилея

Существуют также другие типы телескопов. Схема телескопа Ньютона показана на рис. 7.3, а схема телескопа Грегори - на рис. 7.4.

Наибольшее распространение в оптических системах связи получили зеркальные антенны типа Кассегрена (рис. 7.5).

Следует помнить, что зеркальные антенны типа Кассегрена не могут быть исправлены в отношении астигматизма. По этой причине угол зрения зеркальных антенн Кассегрена не превышает 2 ... 3°.

Рис. 7.3. Схема телескопа Ньютона

Рис. 7.4. Схема телескопа Грегори

Рис. 7.5. Схема телескопа Кассегрена

Известно, что размер кружка рассеяния безаберрационной оптической системы, определяемый только дифракционными явлениями на входном зрачке в видимой области спектра 400 ... 700 нм, составляет ^гэфф ⁼ 2 ... 4 мкм. В оптических системах Кассегрена, вследствие присущих системе аберраций, удаётся спроектировать бесконечно удалённый источник излучения в кружок рассеяния с эффективным радиусом в 15 мкм.

Варианты выноса фокальной поверхности у телескопа системы Кассегрена представлены на рис. 7.6, где 1 - главное зеркало; 2 - вторичное зеркало; 3 - плоские диагональные зеркала; F - фокальная плоскость; 85 - ось склонения; tt - полярная ось телескопа.

Рис. 7.6. Варианты выноса фокальной поверхности у телескопа системы Кассегрена ¹²

На рис. 7.7 приведён внешний вид телескопов Ленинградского оптико-механического объединения (ЛОМО).