Для расчета диаграмм направленности РАТАН-600 можно использовать алгоритм Гельфрейха [1,2] или алгоритм Коржавина (неопубликован).
Алгоритм Коржавина реализован в программе bp1 (Верходанов О., С++) [3] и у Майоровой Л. (33GSO, Fortran )
Алгоритм Гельфрейха реализован, например, у Л. Опейкиной (на Фортране) для расчета диаграмм для режима гелиографа, а также в программе Beamsu (на С++ Builder) .
Ниже приведены примеры расчета диаграмм с помощью этой программы.
Программа написана на С++
Builder под Windows и имеет оконный интерфейс, в котором вводятся все необходимые
входные параметры. В программе реализован алгоритм Гельфрейха Г.Б. [12].
Для начала работы, в каталоге, в котором находится программа, нужно
создать входной файл с именем input.dat, содержащий две строки:
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
Первая строка описывает имена переменных, и является комментарием.
Во вторую нужно записать значения переменных. Здесь:
wl- длина волны
ag, am, as - градусы, минуты, секунды дуги азимута источника,
hg, hm, hs - градусы, минуты, секунды дуги высоты источника над горизонтом,
afg, afm, afs - градусы, минуты, секунды дуги азимута фокальной точки,
f- расстояние фокальной точки до центра антенны, в горизонтальной плоскости
в метрах,
nd - шаг вычисления диаграммы,
n1, n2 - номера первого и последнего щитов в синфазной установке,
nx, ny - количество точек по осям,
dx, dy - размер ячеек сетки,
dnn - номер опорного щита,
drnn - добавка к радиусу опорного щита,
df - сдвиг частоты.
Изменение расстояний между числами не имеет особого значения,
однако важно не перепутать форматы чисел (целые с вещественными). При первом
запуске программа считывает эти параметры из файла.
Рис. 3 Общий вид окна программы Beamsu для расчета ДНА РАТАН-600 .
Для расчета двумерного изображения ДНА надо последовательно нажать кнопки [1Set Calc] и [2Beam Calc]. При нажатии на первую кнопку происходит расчет установки антенны. Результаты записываются в файлы, имена которых можно корректировать. По умолчанию даются имена mel.dat, radii.dat, angles.dat. При нажатии на вторую кнопку создается файл dia.dat с двумерной диаграммой. Между этими двумя шагами при необходимости можно изменить значения переменных в группе General parameters и пересчитать диаграмму, нажав третью кнопку Recalc. Временный файл log1.$$$ будет содержать сообщения об ошибках. При расчете диаграмм для нескольких установок в режиме эстафеты (или эстафеты с зонированием ) нужно изменить название файла, в который будет записываться рассчитанная ДНА (например, dia01.dat dia02.dat и т.д.) , а также скорректировать координаты источника и фокуса. Изменять входной файл input.dat или перезагружать его при этом не нужно.
a
b
Рис. 4 Расчет ДНА РАТАН-600 для различных режимов наблюдения программой Beamsu: a)при наблюдениях Солнца в режиме эстафеты b) при наблюдениях Солнца в режиме гелиографа, синфазная установка.
Программа картографирования использует центральное сечение
диаграммы, рассчитанной по программе Beamsu. Это сечение записывается в
файл goldia.dat, и отображается в графическом окне программы при нажатии
на кнопку Plot (рис. 3). Файл с ДНА должен находиться в одном каталоге
с входными данными для программы RAIS.
Для наблюдений в системе ЮП, расчет ДНА производится программой bp1 [13], которая установлена, в частности, на сервере rs.ratan.sao.ru и brown.nord.nw.ru, и имеет около 20 ключей, которые подробно описаны в manual.
На сайте ПРОГНОЗ представлен веб-интерфейс для расчета ДНА по этой программе, с огрниченным набором ключей, для Южного сектора с Перископом.
При работе с программой RAIS для
двумерного картографирования, при загрузке набора сканов создается командный файл, содержащий строку с
нужными ключами. Например, файл для длины волны 3.83 см имеет имя bp3_83
и содержит строку:
bp1 -d -F beam3_83cm.dat -S0.2 -H22.7962 -N-1 -W3.83142 -k
Если программа обнаружит в рабочем каталоге сканы на нескольких
длинах волн, она создает еще один пакетный файл, с именем bp2, в котором
содержатся командные строки для расчета ДНА на всех найденных длинах волн.
Нужно скопировать этот файл на сервер, добавить файлу атрибут "исполняемый"
и запустить на выполнение. В результате будут созданы FITS файлы с именами
типа beam3_83cm.fit . Эти файлы следует скопировать обратно в каталог со
сканами.
В принципе, нет необходимости рассчитывать диаграммы каждый раз заново, поскольку в режиме Ю+П ДНА на одной и той же волне не меняется со временем. Уставки (параболы) для кругового отражателя, как правило, используются одни и те же, меняется только высота плоского отражателя. Изменение происходит в шаге между отсчетами в регистрации, из-за разной скорости прохождения Солнца через ДНА, поскольку в дни летнего и зимнего солнцестояний полное время прохождения Солнца через все азимуты от 30о до -30о составляет 4.5 часов, а в дни равноденствий- 4 часа. Коррекция шага ДНА выполняется уже в самой программе картографирования. Кроме того, мы пользуемся приближением, в котором ДНА в азимутах можно считать постоянной.
В связи с этим, в программе RAIS используется банк данных рассчитанных ДНА на все длины волн. Если программа не находит нужной ДНА в текущем каталоге, она берет ее из каталога по умолчанию (например, beams), указанном в RAIS.
a
b
Рис. 5 a) Одномерные ДНА для ЮП на 30 длинах волн от 1.92 см до 17.96 см. b) Одномерные сечения ДНА для СЕВ на волне 8.01 см для различных установок в режиме эстафетыЛитература
1. Гельфрейх Г.Б. Радиоастрономический способ юстировки антенн переменного
профиля. Изв. ГАО АН СССР, 1972, N 188.
2. Гельфрейх Г.Б. Об одном алгоритме расчета
диаграммы направленности антенны типа РАТАН-600 с учетом аберраций и поляризационных
эффектов. Астр. иссл.(Изв. САО АН СССР),
1977, N 9.
3. Верходанов О.В. Интерактивная первичная графическая обработка одномерных
векторов данных в оболочке X-window под ОС UNIX на РАТАН-600. Программа
fgr - версия 2.1. Препринт САО РАН No 106. C.1-57. Нижний Архыз. 1995.