CC BY
67"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
Y. I. Soshenko, S. A. Titarenko JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
LARGE SIZE ANTENNA FAR FIELD MEASUREMENT TECHNOLOGY USING SOFTWARE CALCULATION
The article considers large size antenna measurement methods with reflector diameter 4 meters using software calculation.
© Сошенко Ю. И., Титаренко С. А., 2011
УДК 621.396.67
В. Б. Тайгин
ОАО «Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
АНТЕННЫ С ПЛОСКОЙ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ РЕШЕТКОЙ - АЛЬТЕРНАТИВА ПАРАБОЛИЧЕСКИХ ЗЕРКАЛЬНЫХ АНТЕНН КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Рассмотрен принцип действия планарной отражательной антенны и ее основные преимущества перед антенной с параболическим зеркалом.
Антенны космических аппаратов (КА) с узкой диаграммой направленности являются, как правило, зеркальными, т. е. состоят из источника сферической волны (облучателя) и отражающего зеркала (рефлектора). Зеркальные антенны предназначены для преобразования сферического фронта волны в плоский за счет геометрии рефлектора, который имеет форму параболоида вращения. Для изготовления таких рефлекторов требуется специальная дорогостоящая оснастка, а сам процесс их производства очень трудоемок. К тому же параболический рефлектор занимает значительный объем на КА и требует дополнительных узлов для закрепления.
Альтернативой антенны с параболическим зеркалом является антенна с плоской отражательной решеткой - планарной структурой полосковых резона -торов. Такая антенна имеет меньшие массы и габариты, проста в изготовлении.
Рассмотрим принцип действия планарной отражательной антенны (рис. 1). На плоской диэлектрической подложке с хорошо проводящим металлизированным основанием расположены система отражателей - планарных элементов, размеры которых подобраны таким образом, чтобы фаза отраженной волны от каждого элемента компенсировала разность фаз между сферическим и плоским фронтом (рис. 2). Компенсация разности фаз приводит к тому, что сферический фронт первичного излучателя после отражения от планарных элементов превращается в плоский фазовый фронт [1]. Недостатком антенн этого типа является узкий диапазон рабочих частот, так как размеры элементов подбираются под определенную частоту.
В настоящее время зарубежными компаниями ведутся активные работы по созданию планарных ан-
тенн с характеристиками, приближенными к параболическим зеркалам.
1 2 3 А 5 6
Рис. 1. Простейшая схема планарной отражательной антенны:
1 - металлизированное основание; 2 - диэлектрическая подложка; 3 - решетка отражающих элементов; 4 - сферический фазовый фронт; 5 - плоский фазовый фронт; 6 - облучатель
.,-----------.j-----------1.............Л
I L I
Рис. 2. Часть системы отражателей, расположенных на диэлектрической подложке
Решетневскце чтения
Так, например, агентство NASA разрабатывает антенну с отражательной решеткой для двух диапазонов частот: С (7,115 ГГц) и Ка (32 ГГц). Главное преимущество антенны с двухдиапазонной отражательной решеткой заключается в том, что она имеет значительно меньшую массу и занимает меньше пространства, чем две антенны с однодиапазонной отражательной решеткой. Отражательная поверхность такой антенны состоит из двух типов элементов: крестообразные крупные элементы резонируют на частоте 7,115 ГГц, прямоугольные мелкие - на частоте 32 ГГц [2].
Компания Thales Alenia Space (TAS) (Франция) разрабатывает антенну с реконфигурируемой отражательной решеткой, а также работает в направлении увеличения полосы пропускания. Реконфигурируемая поверхность позволяет создавать контурную диаграмму направленности и перестраивать ее в процессе эксплуатации антенны. Реконфигурирование осуществляется за счет перемещения отдельных полоско-вых отражателей по высоте при помощи микроэлектромеханических систем (МЭМС). МЭМС-устройства имеют размеры от нескольких микрометров до нескольких миллиметров и позволяют с высокой точностью позиционировать отражатели. TAS в своих раз-
работках предусматривает дублирование МЭМС-устройств, что повышает надежность антенны [3].
Антенны с плоской отражательной решеткой представляют большой интерес для ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». В ближайшем будущем необходимо провести исследования в данном направлении и приступить к созданию опытных образцов таких антенн. Их разработка и квалификационные испытания позволят создавать КА с повышенными массогаба-ритными характеристиками, более функциональных и конкурентноспособных на мировом рынке.
Библиографические ссылки
1. Планарная печатная зеркальная антенна / М. Д. Парнес, В. Д. Корольков, М. С. Гашинова и др. // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. 2005. Вып. 1. С. 56-59.
2. Lightweight Reflectarray Antenna for 7.115 and 32 GHz / NASA's Jet Pollution Laboratory. Pasadena, Calif., 2007.
3. Lagay H., Bresciani D., Girard E. Recent Developments on Reflectarray Antennas at Thales Alenia Space / Thales Alenia Space. Berlin, 2009.
V. B. Taygin
JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
REFLECTARRAY ANTENNAS AS AN ALTERNATIVE OF PARABOLIC MIRROR ANTENNAS OF SPACECRAFTS
The article considers a function principle of the planar reflectarray antenna and its basic advantages as compared with the antenna with a parabolic mirror.
© TaftraH B. E., 2011
УДК 629.78
Ф. В. Танасиенко, И. Н. Цивилев
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, Железногорск
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАДИАТОРА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА СО ВСТРОЕННЫМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ТРАКТОМ
Представлена методика проведения расчета параметров радиатора космического аппарата со встроенным гидравлическим трактом.
Радиатор космического аппарата предназначен для излучения в космическое пространство тепла, передаваемого жидкостью стенкам гидравлического тракта радиатора, и представляет собой сотопанель со встроенными в нее трубными профилями. Конструктивно каналы трубного профиля располагаются с внутренней стороны панелей. На внешнюю поверхность радиатора наклеивается терморегулирующее покрытие ОСО-С.
Тепловая нагрузка, которую должен отводить радиатор, должна быть не менее 900 Вт. Наиболее комфортной температурой посадочных мест приборов
считается температура 30 °С, поэтому в качестве предполагаемой температуры теплоносителя на входе в коллектор радиатора выбирается именно эта температура.
Радиатор со встроенными гидравлическим трактом имеет два режима работы: горячий (радиатор освещен Солнцем) и холодный (радиатор не освещен Солнцем). Требуется рассчитать распределение температуры по линии движения теплоносителя.
Для моделирования теплового режима радиатора используется узловая модель, в которой конструкция
