SRT:
Design e specifiche tecniche
Gavril Grueff e Luca Olmi
INAF – Istituto di Radioastronomia
Caratteristiche generali










Antenna general purpose, alta efficienza
Fully steerable
Grande area collettrice (Ø 64m)
Eliminazione riflessioni multiple
Single-dish e VLBI
Configurazione Gregoriana simmetrica
Superfici “shaped”, attive
Posizioni focali multiple
Flessibilita’ in frequenza (0.3 – 100 GHz)
Uso in trasmissione
Misure effettuate da INAF
OAC.
Elaborazione
per
contratto ex art. 37 RAS
Sito di costruzione





Basso livello di RFI
Bassa velocita’ del vento: <Vw>4 m/s
Consente uso nella banda a 3mm
Costruzione e logistica facilitate
Pranu Sanguni
Vicino ad OAC
(altopiano “del
sangue”)
Specifiche generali
Up to 22GHz
Up to 100GHz
Configuration
EL over AZ
EL over AZ
Elevation travel
5° to 90°
5° to 90°
Azimuth travel
± 270°
± 270°
Azimuth rate
51deg/min**
51deg/min**
Elevation rate
30deg/min**
30deg/min**
Panel
manufacturing
< 100 mm
< 100 mm
Panel total error
125mm
125mm
Subreflector
100mm
100mm
Total surface
accuracy
650mm
(Ruze:70%)
190mm
(Ruze:53%)
Non repeteable
pointing errors*
7arcsec
2arcsec
Precision operations.
** 25deg/min if wind > 60km/h.
*
Environmental specifications:
Parameter
Precision
Wind
< 15 km/h*
Solar
Absent
Precipitation
Absent
Temperature
– 10°C to 30°C
Temperature
drift
< 3°C/h
Humidity
< 85%
Specifiche generali
Up to 22GHz
Up to 100GHz
Configuration
EL over AZ
EL over AZ
Elevation travel
5° to 90°
5° to 90°
Azimuth travel
± 270°
± 270°
Azimuth rate
51deg/min**
51deg/min**
Elevation rate
30deg/min**,
30deg/min**
Panel
manufacturing
< 100mm
< 100mm
Panel total error
125mm
125mm
Subreflector
100mm
100mm
Total surface
accuracy
650mm
(Ruze:70%)
190mm
(Ruze:53%)
Non repeteable
pointing errors*
7arcsec
2arcsec
Precision operations.
** 25deg/min if wind > 60km/h.
*
Environmental specifications:
Parameter
Precision
Wind
< 15km/h*
Solar
Absent
Precipitation
Absent
Temperature
– 10°C to 30°C
Temperature
drift
< 3°C/h
Humidity
< 85%
Disegno ottico
“Shaping classico”
Massima efficienza
d’apertura

Illuminazione uniforme
dell’apertura

Non si puo’ ottenere con
Normali feed-horn

Utilizzare superfici speciali che accettano
l’illuminazione NON uniforme del feed e la
ridistribuiscono sull’apertura del sistema
(Galindo 1964, Collins 1973)
“Shaping classico”
Potenza incidente = Potenza riflessa
Legge di Snell
Illuminazione uniforme

Forma della superficie riflettente
“Shaping classico”
PROBLEMA:
I sistemi ottici shaped violano la condizione
dei seni di Abbe

Coma & curvatura di campo
(Hudson 1989)
“SRT Shaping”
Potenza incidente = Potenza riflessa
Legge di Snell

Compromesso fra FOV ed efficienza
(Cortes-Medellin 2002)
Campo di vista: 100 GHz
1.020
1.000
0.980
0.960
SRT
95%
Gregoriano
0.940
0.920
0.900
0.880
0.000
20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000
arcsec
Campo di vista: 22 GHz
1.020
1.000
0.980
0.960
95%
SRT
0.940
Gregoriano
0.920
0.900
0.880
0.860
0.000
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
arcsec
Primario
Pannelli
Secondario
• 1008
rows)
aluminium
panels
(14
• 49 aluminium panels (48 in 3
rows plus one central panel)
• area
5.3m2
between
2.4m2
and
• average area 1m2
• < 100mm panel manufacturing
RMS
• backstructure composed by 96
radial trusses and 14 circular
hoops
• 75mm panel manufacturing RMS
• backstructure composed by 12
radial trusses and 3 circular
hoops
Superficie attiva
 compensates deformation effects of the antenna
backup stucture due to gravity ( constant aperture
efficiency vs. elevation)
 primary surface can be converted from a shaped
profile to a true paraboloid
Superficie attiva
Strategy
Focus
Pointing
22GHz
100GHz
Temperature: network of probes distributed on the whole
structures
Yes
Yes
Position subreflector to proper focus with laser metrology and
with two Position System Devices
Yes
Yes
Pointing model calibrations (gravity, alignments, mechanical,
coordinate errors, measurement noise, instrumentaion
accuracy & noise, etc.)
Yes
Yes
Control of thermals using insulation, reflective coatings, & air
circulation.
Under
evaluation
Under
evaluation
Two-axis tilt meters and temperature sensors will be used to
detect thermally-induced rotations at each of the EL bearings
Yes
Yes
Design structure for very low hysteresis (control stresses &
use welded connections)
Yes
Yes
Wind: Pressure sensors on reflector, real-time correction of
mean wind error using FEA model, real-time partial
correction of wind gust error
No
Under
evaluation
Optical star-tracker
Yes
Yes
Posizioni focali
Primary focus
F/D ratio=0.33
300MHz < f < 20GHz
Gregorian focus
F/D ratio=2.35
7.5GHz < f < 100GHz
BWG foci
F/D ratio=1.37 & 2.81
1.4GHz < f < 35GHz
Fuoco primario
Braccio oscillante e
posizionatore dei
ricevitori di fuoco
primario
Gregorian configuration
allows primary focus
operations without moving
the subreflector.
In the SRT subreflector
assembly must be slightly
retracted when prime
focus positioner is
operating.
Fuoco Gregoriano
Gregorian focus
(f/n=2.35) positioner
houses 8 receivers
One hole in the
rotating turret allows
BWG operations
Fuoco terziario o BWG
Focal point
beneath the
elevation axis
(focal ratio =
2.81)
A common
rotating mirror
allows selection
of the desired
layout
Gregorian focus
M5
Layout designed
for focal ratio
reduction (from
2.35 to 1.37)
M4
M3
M4
M6
SRT: vantaggi
 Lo shaping di SRT consente di eliminare le
riflessioni multiple ( spettroscopia) ed aumenta
leggermente l’efficienza d’apertura
 Superficie attiva
 Posizioni focali multiple
 Flessibilita’ in frequenza (0.3 – 100 GHz)
 Uso in trasmissione
 Primario modificabile in paraboloide per
illuminare i ricevitori posti in fuoco primario
SRT: svantaggi
 Lo shaping di SRT riduce considerevolmente il
campo di vista
 Eliminazione di onde stazionarie ottenuta al
prezzo di una hbl minore rispetto ad una
configurazione offset
 Sito consente osservazioni a 3mm, ma una
migliore caratterizzazione e’ necessaria
Confronto con altri progetti
Antenna Diametro Config.
(Alt. m) & Altit. ottica
[m]
Intervallo
Frequenza
[GHz]
Pannelli &
attuatori
Controllo
superficie
attiva
LMT
50
(4600)
Cassegrain
simmetrico
~80 - 280
(345)
180/720
FBC*
SRT
64
(700)
Gregoriano
Simmetrico
shaped
~ 0.3 - 100 1008/1116
GBT
100
(800)
Gregoriano
offset
~ 0.3 - 100 2000/2209 Laser
metrology
* FBC = Flexible Body Compensation
FBC*
Confronto con altri progetti
Antenna Diametro Config.
(Alt. m) & Altit. ottica
[m]
Intervallo
Frequenza
[GHz]
Pannelli &
attuatori
Controllo
superficie
attiva
LMT
50
(4600)
Cassegrain
simmetrico
~80 - 280
(345)
180/720
FBC*
SRT
64
(700)
Gregoriano
Simmetrico
shaped
~ 0.3 - 100 1008/1116
GBT
100
(800)
Gregoriano
offset
~ 0.3 - 100 2000/2209 Laser
metrology
* FBC = Flexible Body Compensation
FBC*
Confronto con altri progetti
Antenna Diametro Config.
(Alt. m) & Altit. ottica
[m]
Intervallo
Frequenza
[GHz]
Pannelli &
attuatori
Controllo
superficie
attiva
LMT
50
(4600)
Cassegrain
simmetrico
~80 - 280
(345)
180/720
FBC*
SRT
64
(700)
Gregoriano
Simmetrico
shaped
~ 0.3 - 100 1008/1116
GBT
100
(800)
Gregoriano
offset
~ 0.3 - 100 2000/2209 Laser
metrology
* FBC = Flexible Body Compensation
FBC*
Progressi nella costruzione