CC BY
33<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 621.396.67
ПРЕДЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЮСТИРОВКИ КОСМИЧЕСКИХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ АНТЕНН
Н. А. Колядин1, К. Е. Мухомор1*, А. В. Кузовников2, А. Л. Дерябин2, П. В. Семкин2
Научно-исследовательский институт радиотехнических систем Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники
Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 40 2АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: *mukhomorke@main.tusur.ru
Рассмотрен вопрос проведения юстировки крупногабаритных антенных систем, расположенных на космических аппаратах различного назначения. Обоснована необходимость проведения юстировки и проверки параметров антенн по имеющимся источникам (реперам). Оценен бюджет погрешностей определения направления на репер.
Ключевые слова: юстировка антенн, погрешности наведения, крупногабаритная трансформируемая антенна, поверхность рефлектора.
LIMITED CHARACTERISTICS GUIDANCE OF SPACE LARGE ANTENNAS
N. A. Kolyadin1, K. E. Mukhomor1*, A. V. Kuzovnikov2, A. L. Deryabin2, P. V. Semkin2
Scientific Research Institute of Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics 40, Lenina Av., Tomsk, 634050, Russian Federation 2JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: *mukhomorke@main.tusur.ru
The article considers the alignment of large antenna systems located on the spacecraft of different purposes. The research substantiates the necessity of adjusting and testing antennas parameters from the available sources (reference points). It presents budget errors in determining the direction to the reference source.
Keywords: alignment of the antennas, pointing errors, large flexible antenna, reflector shape.
Создание крупногабаритных антенн (КГА) является явной тенденцией в освоении космоса [1]. Антенны предлагается использовать для средств подвижной связи корреспондентов, находящихся на Земле и вблизи неё, из-за их высокого коэффициента усиления.
Технические и технологические проблемы разработки и изготовления таких антенн частично освещены в работах [2; 3].
Возможности практического использования крупногабаритных антенн определяются точностью воспроизводства характеристик антенн при размещении космического аппарата (КА) на позиции [3].
Проблемы ориентации и наведения антенн на корреспондента обсуждаются в работах [4; 5]. Предполагается, что система наведения КГА должна включать в себя систему измерения поверхности рефлектора оптического типа. Естественным предложением является алгоритм оценки радиотехнических характеристик (РТХ) антенны по измеренной поверхности рефлектора путем пересчета измеренной поверхности в форму диаграммы направленности (ДН) [6].
Окончательная проверка РТХ проводится при юстировке антенн, что возможно только на орбите [5].
В ходе юстировки устраняются систематические погрешности. При юстировке антенна направляется на источник радиоизлучения (репер), после сканирования антенны по двум координатам вблизи направления на репер определяется положение максимума ДН в системе координат космического аппарата, для сформирования юстировочных поправок. Голографи-ческая схема получения РТХ антенн [7] на основе оценки амплитудно-фазового распределения в рас-крыве рефлектора позволяет рассчитать форму диаграммы направленности и оценить форму рефлектора.
Сканирование антенны значительно усложняет и удорожает процедуру юстировки. Поэтому выбирают иной признак направления ДН, по которому возможно определить появление искажений в форме поверхности рефлектора. Облучатели обычно расположены в виде кластеров, что позволяет на их базе организовать пеленгатор амплитудного типа, использую угловое положение равносигнального направления (РСН) в качестве индикатора отклонения ДН.
Указанный признак является более точным и чувствительным из-за большей крутизны поверхности диаграммы направленности в области пересечения лучей кластера.
Системы управления, космическая навигация и связь
Точность определения линии РСН является предельной характеристикой юстировки КГА. В таблице приведены факторы, влияющие на точность определения РСН.
Библиографические ссылки
1. Лопатин А. В., Рутковская М. А. Обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн. Ч. 2 // Вестник СибГАУ. 2007. № 3 (16).
2. Пат. №2 250 519 С1 Российская Федерация. Развертываемый крупногабаритный рефлектор космического аппарата / Тестоедов Н. А., Халимано-вич В. И., Шипилов Г. В., Акчурин В. П. Заявитель и правообладатель АО «ИСС» имени академика Решет -нёва», № 2007122219/11 ; заявл. 13.06.2007 ; опубл. 27.03.2009, Бюл. № 9. 19 с.
3. Евдокимов А. С., Буянов Ю. И., Пономарев С. В., Шипилов Г. В., Халиманович В. И. Совместный расчет механических и электродинамических характеристик зонтичных рефлекторов // Вестник СибГАУ. 2010. № (2).
4. Якимов Е. Н., Раевский В. А., Лукьяненко М. В. Синтез системы управления ориентацией космического аппарата на высокоэллиптической орбите // Вестник СибГАУ. 2013. № 3(49). С. 153-159.
5. Алексеенко А. А., Бикеев Е. В., Дорофеев М. О., Лукьяненко М. В., Матыленко М. Г. Система наведения крупногабаритной трансформируемой антенны // Вестник СибГАУ. 2014. № 1(53). С. 104-109.
6. Пат. № 2541206 С2, Российская Федерация, Способ определения радиотехнических характеристик крупногабаритных антенн для космических аппаратов без их непосредственных измерений / Кузовников А. В., Лавров В. И., Сомов В. Г., Крюков И. Г. Заявитель и правообладатель АО «ИСС» имени академика Решет-нёва» №2013110143/08 ; заявл. 06.03.2013 ; опубл. 10.02.2016, Бюл. № 4, 14 с.
7. Калинин А. В. Радиоголография больших антенн // Вестник Нижегород. ун-та им. Лобачевского. 2011. № 5(3). С. 175-182.
References
1. Lopatin A. V., Rutkovskaya M. A. [ Overview of modern designs transformable space antennas (Part 2)] // VestnikSibGAU. 2007. № 3.
2. Testoedov N. A., Khalimanovich V. I., Shipilov G. V., Akchurin V. P. Razvertyvaemyy krupnogabaritnyy reflektor kosmicheskogo apparata. [Deployable Reflector-size spacecraft] Patent RF № RU 02350519, 2009.
3. Evdokimov A. S., Buyanov Yu. I., Ponomarev S. V., Shipilov G. V., Khalimanovich V. I. [Joint calculation of mechanical and electromagnetic characteristics umbrella-type reflector] // Vestnik SibGAU. 2010. № 2.
4. Yakimov E. N., Raevskiy V. A., Luk'yanenko M. V. Sintez sistemy upravleniya orientatsiey kosmicheskogo apparata na vysokoellipticheskoy orbite // Vestnik SibGAU. 2013. № 3(49). P. 153-159.
5. Alekseenko A. A., Bikeev E. V., Dorofeev M. O., Luk'yanenko M. V., Matylenko M. G.. Sistema navedeniya krupnogabaritnoy transformiruemoy antenny // Vestnik SibGAU. 2014. № 1(53). P.104-109.
6. Kuzovnikov A. V., Kryukov I. G., Lavrov V. I., Somov V. G. Sposob opredeleniya radiotekhnicheskikh kharakteristik krupnogabaritnykh antenn dlya kosmicheskikh apparatov bez ikh neposredstvennykh izmereniy [The method for determining the characteristics of large radio antennas for spacecraft without direct measurements], Patent RF № RU 0002541206 C2, 2016.
8. Kalinin A. V. [Large antennas radio holography] // Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. Lobachevskogo. 2011. № 5(3). P. 175-182.
© Колядин Н. А., Мухомор К. Е., Кузовников А. В., Дерябин А. Л., Семкин П. В., 2016
Бюджет ошибок определения углового положения РСН
№ п/п Источник ошибок Величина ошибки, СКО, угл. мин
Без репера С репером
6 ГГц | 12 ГГц 6 ГГц | 12 ГГц
1 Влияние отраженных от местности сигналов 0,086
2 Тропосфера Флуктуационная составляющая 0,34
3 Составляющие неидентичности диаграмм антенн Неидентичность ДН по амплитуде 0,078 0,021 0,004 0,001
Неидентичность приемных каналов 0,191 0,052 0,004 0,001
4 Сумма медленно меняющихся компонент (неусредняемые) 0,852 0,375 0,939 0,498
5 Шумы Отношение С/Ш, дБ 20 0,588 0,269 0,588 0,269
30 0,183 0,084 0,183 0,084
40 0,059 0,027 0,059 0,027
6 Результирующая ошибка Отношение С/Ш, дБ 20 1,067 0,474 0,965 0,515
30 0,915 0,407 0,882 0,607
40 0,846 0,371 0,948 0,798
