Оценка характеристик излучения гибридно-зеркальной антенны Текст научной статьи по специальности «Физика»

"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

раскрытия многозвенных конструкций целесообразно использовать возможности современных пакетов моделирования динамики механических систем, таких как БиЬБЯ и МБ.Ааатз.

Процесс приведения в рабочее положение выносных элементов космического аппарата в каждом случае индивидуален, однако можно определить общий подход к построению моделей развертывания таких конструкций. Простой, но в то же время достаточно хорошо учитывающей особенности конструкции расчетной схемой является система абсолютно твердых тел, связанных между собой шарнирными узлами, под которыми понимаются связи, допускающие относительное вращение смежных звеньев, и пружин кручения, накапливающих в процессе укладки изделия в транспортное положение необходимую для развертывания энергию. При заданном относительном положении смежных звеньев во время раскрытия на них накладываются связи, ограничивающие их взаимное угловое смещение с помощью различного рода упоров или фиксаторов. Простейшая модель таких устройств может быть представлена в виде упругого и

демпфирующего элементов с соответствующими характеристиками [1].

В результате проведения расчетов в программных комплексах EULER и MD.Adams могут быть определены зависимости углов раскрытия звеньев конструкций от времени, длительность процесса раскрытия, относительные угловые скорости звеньев, а также последовательность их фиксации. Сравнение полученных результатов позволяет говорить о возможно -сти использования рассматриваемого подхода к определению оценочных характеристик процессов раскрытия идеализированных моделей многозвенных конструкций. Эти параметры могут стать исходными данными для проектирования узлов, обеспечивающих развертывание выносного элемента космического аппарата.

Библиографическая ссылка

1. Зимин В. Н. Механика трансформируемых структурных космических конструкций // Вестник СамГУ. Естественно-научная серия. 2007. № 4 (54). С. 105-114.

A. V. Krylov, S. A. Churilin Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia

ANALOG COMPUTATION OF DEPLOYMENT OF MULTILINK SPACE STRUCTURES

WITH VARIOUS GEOMETRY

Analog computation of deployment of multilink space structures with various geometry using modern bundled software is discussed.

© Крылов А. В., Чурилин С. А., 2011

УДК 621.396

А. В. Кузовников, В. И. Лавров, В. Г. Сомов

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ ГИБРИДНО-ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ

Рассмотрен механизм оценки характеристик излучения гибридно-зеркальной антенны (ГЗА). Определены зависимости для оценки компоненты вектора напряженности магнитного поля, вектора поверхностной плотности электрического тока на рефлекторе, основной и кроссполяризационной компонент поля ГЗА в дальней зоне.

Рассмотрим гибридно-зеркальную антенну (ГЗА) с рефлектором, размеры и радиус кривизны которого значительно превышают длину волны. Предположим, что поле излучения антенны создается токами, текущими по освещенной поверхности рефлектора, поверхность рефлектора имеет бесконечную проводимость, и поэтому магнитные токи не учитываются. Тогда для дальней зоны можем записать

E = kWo e

jkR

R

■ ( Feie+ Fj h

(1)

2л

где k = — - волновое число; = 120л - волновое

1 0

сопротивление свободного пространства; R - расстояние от начала координат до точки наблюдения; F6, Ff - компоненты векторной диаграммы направленности (ДН) антенны; iв, iф - единичные орты в сферической системе координат R, 6, ф .

Векторную ДН ГЗА в приближении Гюйгенса-Кирхгофа можно определить как

Решетневскце чтения

F (е, ф) = j (xj

^рефл

ikp cos J

dS,

рефл >

(2)

F% (е, ф) = - sin е 1F. (е, ф) + cos е 1 cos ф1 fy (е, ф) +

е1

+ cos е 1 sin FZ (е, ф),

Вектор полного поверхностного электрического тока, создаваемого на рефлекторе кластером из N излучателей, определяется как

где 6, ф - углы в сферической системе координат; N - число одновременно возбуждаемых излучателей в облучающей АР; Jn - вектор плоскости поверхностного электрического тока, создаваемого п-м излучате-

2л

лем антенной решетки (АР) на рефлекторе; k = — -

1

волновое число; р - расстояние о начала координат до точки с током; 9 = 9(6, ф;6', ф') - угол между направлениями от начала координат в точки наблюдения (6, ф) и интегрирования (6', ф').

Основную и кроссполяризационную компоненты векторной ДН гибридно-зеркальной антенны с линейной поляризацией можно выразить через декартовы составляющие в виде

J = Х J.

/ • n

(7)

(3)

F% (8,ф) = cosф2FX (8, j)-sin ф2FZ (8, ф). (4)

<P 2

Для круговой поляризации с правым вращением вектора электрического поля основная и кроссполяри-зационная компоненты выглядят следующим образом:

Fi (8, Ф) Ф = jj [Fq (8, ф) + jFj (8, ф)], (5)

рп (8, ф) = 72 [ jF8 (8, ф) + Fj (8, ф)]. (6)

Найдем компоненты вектора Hn. Для суммирования полей отдельных излучателей необходимо определить компоненты вектора Hn в общей системе координат XYZ:

Hxn = H'*n C0S фp + HL Sin У p ,

Hyn =-H ;, (8)

H = H' sin ф - H' cos y .

zn xn Tp zn T p *

Зная компоненты векторов напряженности магнитного поля излучателей кластера в общей системе координат, можно найти полный вектор H, создаваемый всем кластером у поверхности рефлектора, и определить компоненты вектора электрического тока на рефлекторе.

Таким образом, получены выражения, которые позволяют рассчитать основную и кроссполяризацион-ную компоненты поля однозеркальной ГЗА со смещенным рефлектором в дальней зоне при возбуждении ее плоской антенной решеткой, состоящей из излучателей с линейной или круговой поляризацией излучения:

- по формулам (3)...(6) рассчитываются основная и кроссполяризационная компоненты поля ГЗА в дальней зоне;

- по соотношению (7) определяется вектор полного поверхностного электрического тока, создаваемого на рефлекторе;

- по формуле (8) рассчитываются компоненты вектора напряженности магнитного поля, создаваемого n-м излучателем АР у поверхности рефлектора.

A. V. Kuzovnikov, V. I. Lavrov, V. G. Somov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

ESTIMATION OF CHARACTERISTICS OF RADIATION OF THE HYBRID-MIRROR ANTENNA

The work considers mechanism of estimation of characteristics of radiation of the hybrid-mirror antenna (HMA). Dependences for an estimation components of a vector of intensity of a magnetic field, a vector of superficial density of an electric current on a reflector, the basic and cross-polarization component of HMA field in a distant zone are defined.

© Кузовников А. В., Лавров В. И., Сомов В. Г., 2011

т=1