CC BY
67Решетневскуе чтения. 2018
УДК 621.396.67
ОСОБЕННОСТИ БОРТОВЫХ АНТЕННО-ФИДЕРНЫХ УСТРОЙСТВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
В. Е. Братышева, Д. В. Орлов
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
Е-шаП: [email protected]
В АО «ИСС» имени академика М. Ф. Решетнева» введена перспективная разработка - миниатюризация бортовых антенно-фидерных устройств космических аппаратов.
Ключевые слова: диаграмма, дистанционное зондирование, специфичность, миниатюризация, энергетические характеристики радиолинии.
FEATURES OF ONBOARD ANTENNA-FEEDER DEVISES OF SPASE CRAFT
V. E. Bratysheva, D. V. Orlov
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation Е-mail: [email protected]
In JSC «ISS» Reshetnev Company» a promising development of miniaturization of onboard antenna- feeder devises of spase vehicles.
Keywords: diagram, remote sensing, specificity, miniaturization, power characteristics of radio link.
Обмен информацией между космическими аппаратами (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), метеорологического, военного, исследовательского назначения или другими КА и Землей является одной из главных задач. Антенно-фидерные устройства (АФУ) входят в линию связи как активный элемент, параметры которого, безусловно, сказываются на передаваемом сообщении. От характеристик антенны зависит не только дальность действия линии связи «КА - Земля», и наоборот, но и такие весьма важные характеристики линии связи, как быстрота передачи информации и её достоверность. Для примера приведём такую характеристику антенн, как ширина полосы рабочих частот.
Без применения АФУ на КА невозможно было бы осуществлять полёты с благополучной посадкой в заданном районе в условиях плохой видимости, невозможно было бы успешно исследовать космическое пространство и т.д. АФУ, образно говоря, выполняют роль «глаз и ушей» тех КА, на которых они установлены [1].
Особенности бортовых АФУ КА. При разработке и проектировании бортовых АФУ КА необходимо учитывать следующие особенности:
- на поверхности КА заказчиком отводится определенное место для установки антенн. Зачастую этого отведенного места бывает недостаточно для установления того АФУ, которое полностью бы отвечало заданным требованиям. Поэтому приходится использовать выносные элементы (кронштейны, штанги) или другие типы антенн (ленточные, выдвижные).
Порой в некоторых случаях допускается даже ухудшение параметров;
- в формировании диаграммы направленности (ДН) участвует не только собственно антенна, но и часть проводящей поверхности КА. По проводящей поверхности корпуса КА текут поверхностные токи, наводимые электромагнитными полями, создаваемыми самой антенной. Эти высокочастотные токи создают в пространстве, окружающем КА, электромагнитные поля, которые можно назвать вторичными. Вторичные поля взаимодействуют с полями антенн. Вследствие явления интерференции получается суммарное электромагнитное поле. Влияние корпуса КА необходимо всегда принимать во внимание. Это влияние является одним из основных факторов, определяющих специфику работы антенн КА;
- специфичность работы антенн КА, а именно, что им приходится работать с электронными приборами, рассчитанными на выполнение определённых функций в условиях наличия ионизации, резких перепадов давления, температуры, перегрузки, вибрация, и т. д.
Указанные выше особенности усложняют работу антенн, могут привести к нежелательным явлениям, искажающим характеристики антенн, и, безусловно, создаёт дополнительные требования в отношении конструкций и параметров такого рода антенн.
Перспективные разработки.
1. Миниатюризация бортовых АФУ КА. С середины 90-х годов ХХ века существенно изменились приоритеты в разработке КА. Видимое преимущество по
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
ряду направлений космической деятельности получило создание малых КА по сравнению с крупногабаритными и тяжелыми КА. В результате начавшегося и интенсивно продолжающегося процесса миниатюризации КА удалось снизить массы некоторых больших и тяжелых КА и создать новые аппараты аналогичного назначения с массой в несколько сотен килограмм [2-4]. Таким образом, наблюдается активный процесс перехода от разработок и внедрения малых КА вместо больших и тяжёлых КА, т. е. происходит процесс миниатюризации КА, что в свою очередь приводит и к миниатюризации бортовой аппаратуры КА.
Учитывая выше приведённые особенности бортовых АФУ КА и наблюдаемую тенденцию к переходу от больших КА к малым КА, возникает актуальная задача по созданию малогабаритных, невыступающих бортовых АФУ КА, т. е. устранению недостатков в отношении массогабаритных характеристик и выступающей конфигурации, создание простых, надежных и высокотехнологичных антенн широкого назначения.
В ходе поиска решения данной задачи возник интерес к применению микрополосковых (печатных) антенн (МПА).
2. Улучшение электрических характеристик АФУ.
В работе выявлено, что при приёме сигналов с иностранных КА ДЗЗ в диапазоне частот 8 025-8 400 МГц энергетические характеристики радиолинии заметно лучше, чем при приёме с отечественных спутников. В связи с этим на приёмных станциях приходится использовать антенны с большим диаметром, что в свою очередь приводит к удорожанию космической системы. Поэтому является актуальной задачей по разработке альтернативных вариантов антенн с улучшенными электрическими характеристиками (коэффициент усиления), что также способствует значительному уменьшению массы и энергопотребления передающих устройств [5].
В ходе поиска решения данной задачи рассмотрены следующие варианты:
- применение четырёхзаходных спиральных антенн;
- применение направленных антенн с опорно-поворотным устройством.
Библиографические ссылки
1. Пригода Б. А., Кокунько В. С. Антенны летательных аппаратов. М. : Воениздат, 1964. 120 с.
2. Анализ современных возможностей создания малых космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли / Н. Н. Севастьянов, В. Н. Бра-нец, В. А. Панченко и др. // Сб. ст. МФТИ. 2009. Т. 1, № 3. 63 с.
3. Макриденко Л. А., Боярчук К. А. Микроспутники. Тенденция развития. Особенности рынка и социальное значение // Вопросы электромеханики : тр. НПП ВНИИЭМ. 2005. Т. 102. С. 12-27.
4. Гершензон В., Карпенко С. Малые спутники -провокация или перспективное направление // Экология и жизнь. 2011. № 12 (121). С. 51-57.
5. Гончаров А. К., Бекренев О. В., Варейчук Н. С. Инновационные технические решения создания приёмных комплексов с малым диаметром антенн // Актуальные проблемы создания космических систем дистанционного зондирования Земли : тезисы докл. междунар. науч.-техн. конф. М. : Корпорация «ВНИИЭМ», 2013. С. 31-34.
References
1. Prigoda B. A., Kokun'ko V. S. Aerials of aircraft. Moscow : Military Publishing, 1964. 120 р.
2. Analysis of modern possibilities for creating small space vehicles for remote sensing of the Earth / N. N. Sevastyanov, V. N. Branets, V. A. Panchenko et al. // Collected papers of MIPT. 2009. Vol. 1, № 3. 63 p.
3. Makridenko L. A., Boyarchuk K. A. Microsatellites. The development trend. Features of the market and social significance // Journal of Electromechanics. Proceedings of NPP VNIIEM. 2005. Vol. 102. P. 12-27.
4. Gershenzon V., Karpenko S. Small satellites -provocation or perspective direction // Ecology and life. 2011. № 12 (121). P. 51-57.
5. Goncharov A. K., Bekrenev O. V., Varejtshuk N. S. Innovative technical solutions for creation of receving complexes with a small antenna diameter. Theses of the reports of the international scientific and technical conference "Actual problems of creation of space systems of remote sensing of the Earth". M. : JSC VNIIEM corporation, 2013. P. 31-34.
© Братышева В. Е., Орлов Д. В., 2018
