НАСТРОЙКА ДВУХЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ KU-ДИАПАЗОНА Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 621.396.67

НАСТРОЙКА ДВУХЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ Ku-ДИАПАЗОНА

А. И. Давыдов*, А. Г. Борисенко, П. В. Колесник

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

Е-mail www.enotov@mail.ru

Описана важность наземно-экспериментальной отработки на этапах настройки и регулировки антенн.

Ключевые слова: диаграмма направленности, коэффициент направленного действия, антенна, уровень боковых лепестков, радиотехнические характеристики.

ADJUSTMENT OF THE TWO-MIRROR ANTENNA OF THE Ku-RANGE

A. I. Davidov, A. G. Borisenko, P. V. Kolesnik

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation

E-mail www.enotov@mail.ru

The importance of ground-experimental testing at the stages of tuning and adjustment of antennas is described.

Keywords: directional pattern, directivity factor, antenna, sidelobe level, radio technical characteristics.

Сегодня компании-разработчики антенных систем и полезных нагрузок космических аппаратов (КА) для их проектирования используют сертифицированное программное обеспечение (ПО) следующего состава:

- Grasp (для общего проектирования антенн и анализа их радиотехнических характеристик (РТХ));

- CST (для детального проектирования облучающих систем);

- CHAMP (для синтеза топологии излучающих рупоров);

- Satsoft (для анализа зон покрытия диаграмм направленности (ДН) антенн поверхности земли);

- POS (для синтеза поверхностей зеркальных антенн с контурными ДН).

Пакет данных программ позволяет сформировать исходные данные для разработки конструкторской документации антенн целевого назначения. При изготовлении антенн по разработанной конструкторской документации, существуют допуски по точности изготовления их состов-ных частей, а также их взаимной установки, что предполагает некоторое отличие измеренных характеристик от расчетных. Для оптимизации РТХ обычно требуется настройка антенны, заключающаяся в изменениии взаимного расположения ее элементов, что называется настройкой, объективно необходимым процессом. В данной статье экспириментально определена необходимость настройки исследуемой антенны, изготовленной и собранно в соответствии с КД. Объекто испытаний являлась наземная 2-х зеркальная параболическая оссиметричная антенна с диаметром рефлектора 1,8 метра. Испытания проводились методом дальней зоны на полигоне с базой 2.5 км [1].

По результатам первого измерения РТХ в ненастроенном положении, можно сказать, что имеет место заплыв первого бокового лепестка, в главный лепесток ДН, отсутствие провалов (нулей) между главным и первым боковыми лепестками (рис. 1). Кроме того, при проведении

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2018. Том 1

измерения был выявлен дефицит коэффициента направленного действия (КНД) (см. таблицу). Для решения поставленной задачи, требуется уменьшить УБЛ, сузить ДН и увеличить КНД [4].

/

/

/

/

//

а

//

//

//

//

/

/ /

/

/ \

/У / \ ^-^ _ \

_/ \ \

// \ \

\ \

// \ \

// \ \

// \ \

\ \

/ \ \

/ \ \

! \

/ \ \

/у \

-2.500 -2.000 -1.500 -1.000 -0.500 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 грщ.

Рис. 1. Сечения ДН в главных плоскостях антенны в ненастроенном положении

Для оптимизации характеристик антенны, контррефлектор был сдвинут вдоль фокальной оси антенны по направлению от основного рефлектора на 6 мм. Это привело к падению УБЛ, сужению ДН и увеличению КНД (рис. 2).

-2.500 -2.000 -1.500 -1.000 -0.500 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 грщ.

X:-? 22835 град; У -17.5274? дБ

Рис. 2. Сечения ДН в главных плоскостях антенны после настройки

В результате проведенного исследования удалось добиться следующих результатов (см. таблица 1, рисунок 3):

- уменьшение ширины диаграммы направленности по уровню -3 дБ на 0,029°;

- уменьшение ширины диаграммы направленности по уровню по уровню -10 дБ на 0,076°;

- увеличение КНД на 0,43 дБ;

- падение УБЛ на 3,9 дБ.

-2.500 -2.000 -1.500 -1.000 -0.500 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 грш.

X:-? 356/? град; Y -11.09890 дБ

Рис. 3. Сечения ДН в главной плоскости до и после настройки.

РТХ исследуемой антенны до и после настройки

Параметр Значение до настройки Значение после настройки А, дБ

ШДН по уровню -3 дБ, ° 0,895 0,866 0,029

ШДН по уровню -10 дБ, ° 1,575 1,499 0,076

КНД дБ 46,02 46,45 0,43

УБЛ дБ -15,4 -19,3 3,9

Проведенное исследование показывает, что у каждой антенны, разработанной по КД, существуют допуски по точности, которые влияют на ее РТХ и полученные характеристики могут отличаться от расчетных. Таким образом, важно проводить наземно-экспериментальную отработку, для подтверждения соответствия ТУ или необходимости настройки и регулировки антенн КА.

Библиографические ссылки

1. Вольперт A. P. О фазовом центре антенны // Радиотехника. 1961. Т. 16. № 3. С. 3-12.

2. Ху К., Чжан X., Ши Дж., Вэй С. Новый метод оценки центральной фазовой антенны для радара с синтезированной апертурой // Радиолокационная конференция IEEE (RadarCon). 2015. С. 1340-1344.

3. Бакли Е. Ф. Измерение СВЧ-рефлексивности: теория и практика. Электронный дизайн (микроволновые печи). 1962. С. 12-19.

4. Сагетти Дриоли Л. и др. Анализ явлений связи между антеннами космических аппаратов на основе техники эквивалентного тока // 37-й ежегодный симпозиум Ассоциации антенных измерений (AMTA). 2015. С. 46-50.

© Давыдов А. И., Борисенко А. Г., Колесник П. В., 2018