CC BY
12Решетневскце чтения
УДК 621.396.67
Ю. И. Сошенко, С. А. Титаренко
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КРУПНОГАБАРИТНЫХ АНТЕНН В ДАЛЬНЕЙ ЗОНЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОГРАММНЫХ РАСЧЕТОВ
Рассмотрена методика измерений радиотехнических характеристик крупногабаритных трансформируемых антенн диаметром 4 м с применением программных расчетов.
В связи с развитием современных средств связи в спутниковых системах и возрастанием уровня сигнала возникает потребность в увеличении габаритов антенн. Однако при этом возникают проблемы, связанные с обеспечением условий дальней зоны и требуемой жесткости профиля рефлектора крупногабаритных трансформируемых антенн при проведении измерений в этой зоне [1].
Данная проблема может быть разрешена с помощью компьютерного моделирования антенн с использованием измеренного профиля антенны и диаграммы направленности (ДН) облучателя.
Именно такой способ подтверждения радиотехнических характеристик (РТХ) был выбран для 4-метровой крупногабаритной трансформируемой антенны Ки-диапазона. Антенна представляет собой осесим-метричную двухзеркальную антенну с облучателем -гофрированным рупором, диаметр апертуры рупора 80 мм. Профиль центрального сечения отражающей поверхности контррефлектора описывается степенным полиномом.
В качестве исходных данных использовались результаты измерения профиля рефлектора с помощью лазерного радара (рис. 1) и результаты измерения РТХ облучателя. По результатам измерений был получен набор из 9 380 точек профиля рефлектора в нерегулярной сетке.
Расчет РТХ антенн проводился с использованием сертифицированного ПО GRASP (рис. 2).
-1.00 й -1.00
/ -15
L -10 ft
V -W i Y 53.50 u r
J Jl 5
-10
-r-15*^
-0.20 -0.00 0.20 Alpha in Degrees
Рис. 1. Расстановка оборудования для измерения профиля рефлектора (ось 1 направлена горизонтально)
Рис. 2. Результаты измерения и расчета с использованием
ПО GRASP ДН антенны Ки-диапазона в дальней зоне
Анализ полученных результатов показывает, что расчетная и измеренная ДН в дальней зоне имеют минимальные отклонения в пределах зоны -3дБ от максимума ДН. Расхождения результатов для уровней -10 и -5 дБ можно объяснить погрешностью измерительных приборов.
Таким образом, компьютерное моделирование антенн позволяет достоверно определить РТХ антенны в дальней зоне, что существенно сокращает время испытаний антенн и затраты на их проведение.
Библиографическая ссылка
1. Johnson R. C. Antenna Engineering Handbook. New York : McGraw-Hill, 2000.
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
00
0.20
0.40
0.60
0.80
-0.80
-0.60
-0.40
0.40
0.60
0.80
"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
