Передающая линзовая антенна имеет сферическую входную и плоскую выходную поверхности. На каждой из них расположена антенная решетка из 397 элементов. Входные и выходные элементы решеток соединены попарно с помощью отрезков линий задержки. Каждый излучатель состоит из двух независимых элементов, работающих на ортогональных поляризациях. Для устранения дисперсии, которая привела бы к качанию и расфокусировке лучей, в линзе использованы микрополосковые открытые линии с волной типа Т. Это обеспечило широкую полосу рабочих частот (30÷60%) и одновременно позволило создать легкую и надежную конструкцию. Многоэлементный облучатель содержит 127 элементов и возбуждается с помощью ДОС. Элементы облучателя расположены по сферической поверхности сканирования, являющейся фокальной поверхностью линзы. При формировании осесимметричного луча с низким уровнем боковых лепестков возбуждается симметричный пучок элементов облучателя, в котором на частоте 6 ГГц участвует решетка из семи элементов, а на частоте 4 ГГц - решетка из 13 элементов. Дискретная структура облучателя обеспечивает по мере необходимости изменение положения лучей в пределах -8,6÷8,6°. Число лучей в антенне 6, ширина каждого луча – около 3,5°, уровень боковых лепестков не превышает -20 дБ. При любом положении лучи обеспечивают покрытие около 30% всей видимой поверхности Земли.
Если антенна предназначена для работы в узкой полосе частот, то линии задержки, соединяющие приемные и передающие элементы линзы, удобнее выполнить на базе волноводных отрезков линий передачи. Такие антенны обеспечивают формирование нескольких узких сканирующих лучей либо формирование одного конического луча с плоской вершиной шириной 18°. Таким образом, линзовая антенна позволяет концентрировать энергию на поверхности Земли, охватываемой узким лучем, или разделять эту энергию между двумя, тремя и т. д. (до числа облучателей) лучами.
Применение в качестве облучателей линзовых, а также и зеркальных антенн, фазированных антенных решеток привлекает все большее внимание разработчиков бортовых антенных систем. Такие гибридные антенны позволяют получать контурные лучи переменной формы, т. е. обеспечивают формирование луча в соответствии с различными требованиями условий работы и его сканирование в пространстве.
Диаграммообразующие схемы многолучевых антенных систем содержат большое число фазовращателей, делителей мощности, соединительных и других элементов. В них возникают значительные потери мощности, которые заметно возрастают при переходе в область более высоких частот. Потери в ДОС достигают 3 дБ в диапазоне 4/6 ГГц и 6,8 дБ – в диапазоне 20/30 ГГц. Указанные потери ДОС можно снизить путем ее некоторого упрощения. Другая возможность снижения потерь состоит в применении активных многолучевых антенных систем.
Особое место в ССС занимают активные антенные системы, в которых к каждому излучателю подключен активный элемент – генератор или усилитель. Активные фазированные антенные решетки, осуществляющие сканирование узким лучем, позволяют создать принципиально новые ретрансляторы, увеличить коэффициент усиления бортовой антенны и снизить стоимость ЗС. Управление фазой в активных передающих ФАР можно производить включением фазовращателей не на выходе, а на входе генератора. В таком случае в тракте антенны отсутствуют потери, вносимые фазовращателями. С этой же целью в приемной антенне фазовращатели могут быть помещены не на входе, а на выходе высокочастотного усилителя.
Применение активных фазированных антенных решеток (АФАР) позволяет управлять распределением амплитуд в ее элементах путем соответствующего изменения мощности отдельных генераторов при передаче и регулированием усиления при приеме. Такая АФАР может обеспечить формирование заданной диаграммы направленности и изменять ее на орбите в целях максимального удовлетворения эксплуатационных требований, в том числе и не запланированных при запуске ИСЗ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.