Проектирование антенны для организации связи в Ка диапазоне частот на линии «Спутник-Земля» (Сравнительный анализ антенно-фидерных устройств космических аппаратов), страница 2

Первая система спутникового вещания «Орбита» работала через спутник связи «Молния-1». На этом спутнике установлены две раскладывающиеся параболические антенны с коэффициентом усиления 17 дБ. Одна антенна является рабочей, а вторая -резервной. С помощью бортовой системы ориентации ось рабо­чей антенны автоматически направляется на Землю. Спутники «Экран», запускаемые на геостационарную орбиту в точку 99° в. д., содержат передающую складную синфазную антенну, состоящую из 96 спиральных элементов. Антенна излу­чает правосторонне поляризованную радиоволну и имеет КУ 22 дБ.

Невозможность использования системы «Экран» в других районах страны (облучение территорий, расположенных западнее и восточнее зоны обслуживания, привело бы к созданию недопу­стимо больших помех в сопредельных государствах, где ведется наземное телевизионное вещание в диапазоне частот, занятом системой «Экран») потребовало создать систему в более высоком диапазоне частот. Это система спутникового ТВ вещания «Мос­ква», обслуживаемая геостационарными ИСЗ типа «Горизонт» (регистрационный индекс «Стационар»). Его бортовой ретрансля­тор имеет передающую антенну с КУ 30 дБ и создает контурный луч требуемой формы.

На ИСЗ, стабилизированных вращением, антенны подключа­ются к аппаратуре ретранслятора через вращающийся переход и вращаются соосно противоположно ИСЗ. Благодаря этому луч антенны неподвижен относительно Земли. По такой схеме разме­щена рупорно-параболическая антенна на ИСЗ «Интелсат». До­пустимо использование на таких спутниках антенн с ДН, близ­кой к изотропной. В качестве примера рассмотрим бортовые антенны ИСЗ «Телстар».

Приемная и передающая антенны на борту спутника пред­назначены для работы с волнами круговой поляризации, причем прием на частоте 6390 МГц должен происходить на правосто­ронне поляризованной волне, а передача па частоте 4170 МГц - на левосторонне поляризованной волне. Антенны выполнены в виде двух параллельных поясов, располагаемых вокруг экватора спутника диаметром 89 см. Каждая антенна состоит из решетки дискретных излучающих элементов и многоступенчатой распреде­лительной системы для питания каждого из элементов. Решетка антенны на 6 ГГц содержит 72 излучающих элемента, а решетка на 4ГГц - 48 элементов. Каждый элемент представляет собой отрезок прямоугольного волновода с поперечными размерами, допускающими распространение двух перпендикулярно-поляризо­ванных типов колебаний (Н01 и Н10). Эти два типа колебаний име­ют различные фазовые скорости, в результате чего подбором длины отрезка волновода обеспечивается фазовый сдвиг между ними 90° и излучение поля с круговой поляризацией. Возбужде­ние излучателя производится одним зондом, введенным через торцовую стенку корпуса, как показано на рисунке 1.2.

Согласование входного сопротивления зонда с коаксиальной 50-омной линией осуществле­но подбором размера ди­электрической шайбы, под­держивающей зонд, и разме­ров зонда l1 и l2 , показанных на рисунке 1.2.

На рисунке 1.3 и рисунке 1.4 показаны диаграммы направленности приемной антенны диапазо­на 6ГГц в экваториальной и полярной плос­костях соответственно. У наиболее важной экваториальной диаграммы наи­большие отклонения относительно изотропной антенны лежат в пределах -1÷1дБ. Диаграмма в полярной плоскости доста­точно плавная, исключая области ожидаемых нулей вблизи самих полюсов.

Для решения таких задач, как увеличение эффективной излу­чаемой мощности, обеспечения многократного использования частот и ослабление излучения за пределами зоны связи, на спутниках связи применяются большие по размерам и сложные по конструкции бортовые антенные системы.