Проектирование антенны для организации связи в Ка диапазоне частот на линии «Спутник-Земля» (Сравнительный анализ антенно-фидерных устройств космических аппаратов), страница 4

Обычно чаще других в региональных и национальных системах спутниковой связи используют двухзеркальные неосесимметричные бортовые антенны. Они позволяют свести к минимуму кросс поляризационное излучение в осевом направлении при линейной поляризации поля. Это обеспечивается в том случае, если оси облучателя вспомогательного и основного зеркала расположены так, что выполняется следующее условие:

                                                                                                              (1.1)                                                                                                 

где γ - угол между осями основного и вспомогательного зеркал;

       ψ - угол между осями вспомогательного зеркала и облучателя;

       М - коэффициент, определяемый типом вспомогательного зер­кала.

При М>1 вспомогательное зеркало представляет выпуклую вырезку из гиперболоида с эксцентриситетом:

                                                           ,                                                          (1.2)

что соответствует двухзеркальной неосесимметричной антенне Кассегрена.

При М<1 вспомогательное зеркало представляет эллип­соид, что соответствует двухзеркальной неосесимметричной ан­тенне Грегори.

При 0<М<1 вспомогательное зеркало представляет вогну­тую вырезку из гиперболоида, что соответствует двухзеркальной неосесимметричной антенне Кассегрена с передним или боковым питанием рисунок 1.6.

Два первых варианта двухзеркальной антенны, имеющие соот­ветственно М>1 и        М<-1, трудно сконструировать без зате­нения и с малой кроссполяризацией при больших углах сканиро­вания и использовании линейной поляризации поля. Такие задачи можно решить при 0<М<1 для двух различных конструкций антенны Кассегрена. Их схемы показаны на рисунке 1.6, где а - антенна неосесимметричная с передним питанием (НПП) имеющая γ=-123,6°, ψ=-65,4° и М=0,34 (решетка облучателей в антенне расположена перед вспомогательным и основным зеркалами, система обеспечивает сканирование луча в пределах ±10°); б - антенна неосесимметричная с боковым питанием (НБП). В такой схеме   γ =-70°, ψ=30° и М=0,38. Эта антенна обеспечивает сканирование луча также в пределах  –10⁰÷10°.

Геометрические параметры антенн НПП и НБП с диаметром раскрыва 120λ на частоте 11,2 ГГц приведены в таблице 1.2.

Несмотря на большие фокусные расстояния основного и вспо­могательного зеркал, конструкции обеих антенн весьма компактны. Возможность сканирования луча в пределах –10⁰÷10° достигается благодаря большому фокусному расстоянию основного зер­кала. Для этого требуется, чтобы размер вспомогательного зер­кала был сравним с размером основного. При необходимости об­служивания смежных зон на земной поверхности размер решетки облучателей и ее сложность чрезмерно возрастают по сравнению с решеткой прямого излучения. Однако благодаря возможности создания множества остронаправленных лучей с высоким коэффи­циентом усиления конструкции антенн, соответствующие схемам рисунок 1.6, представляются перспективными при обеспечении ча­стичного покрытия земной поверхности с борта ИСЗ.

Таблица 1.2  Конструктивные параметры антенн НПП и НБП