Проектирование антенны для организации связи в Ка диапазоне частот на линии «Спутник-Земля» (Сравнительный анализ антенно-фидерных устройств космических аппаратов), страница 7

АФАР может быть как приемопередающей, так и приемной или передающей. Для того чтобы упростить задачу обеспечения необходимой развязки между передатчиком и приемником, целе­сообразно применять отдельно приемную и передающую антенны. В качестве примера на рисунке 1.7 показана схема приемной АФАР, где обозначено: 1 – рефлектор с вынесенным облучателем, 2 – облучатели антенны, 3 – фильтры, 4 – малошумящие усилители, 5 – переменные фазовращатели, 6 – схема питания,  7 – входы.

Примером применения антенн типа АФАР служат такие современные ССС, как GLOBALSTAR и IRIDIUM. Бортовой комплекс GLOBALSTAR L/S диапазона содержит приемные и передающие активные фазированные решетки. Всего формируется 16 лучей. Усиление и форма лучей подобранны так, чтобы у поверхности Земли формировалась многосотовая зона покрытия. Коэффициент усиления в периферийных лучах выше, чем в в первом, что необходимо для создания равномерной плотности потока мощности.

Антенны L и S диапазона – печатные, многоэлементные. Приемная АФАР                     (L диапазона) состоит из 61 элемента.Передающая АФАР (S диапазона) возбуждается 91 элементным усилителем. Мощность каждого элемента – 4Вт. Общая выходная мощность спутника достигает почти 400 Вт и может плавно перераспределяться между лучами.

На КА системы IRIDIUM использована 48-лучевая антенная система, состоящая из 6 активных фазированных антенных решеток, каждая из которых формирует 8 лучей. Один луч высвечивает на поверхности Земли зону обслуживания диаметром порядка 600 км. В совокупности 48 лучей формируют квазисплошную подспутниковую зону диаметром    более 4000 км.

Определенный практический интерес для систем спутниковой связи представляют большие космические антенны. Это связано с тем, что максимальный диаметр антенн с жестким рефлекто­ром обычно ограничивается условиями запуска и составляет примерно    4÷4,5 м. Если требуется больший диаметр, то это может быть достигнуто развертыванием рефлектора антенны либо его сборкой на орбите.

В качестве примера рассмотрим развертываемую параболи­ческую антенну диаметром 9 м. В основе конструкции этой антенны лежит использование тороидальной ступицы, к которой крепят 48 плоских ребер, между ними натягивают легкие клино­видные сетчатые отражающие полотна. В процессе упаковки рефлектора ребра поворачиваются вокруг ступицы, а полотна складываются между ними. Развертывание осуществляется за счет энергии, запасенной в упругих свернутых ребрах. Наруж­ный диаметр свернутой конструкции составляет примерно    2 м.

В дальнейшем предполагается создание больших развертыва­емых в космосе антенн диаметром 50 и 100 м. Изучаются воз­можности создания антенн диаметром 200 м. Предполагается, что подобные большие антенны найдут применение для связи, радио- и телевизионного вещания. Для таких сверхбольших развертываемых антенн наиболее перспективной является конст­рукция с использованием центральной телескопической мачты и наружного кольца или обода рисунок 1.8. На этом рисунке: 1 – облучатель; 2 – телескопическая опора облучателя; 3 – верхние управляющие оттяжки; 4 – обод; 5 – центральная управляющая оттяжка; 6 – телескопическая мачта (сложен­ная); 7 – сетка; 8 – телескопическая мачта (развернутый учас­ток); 9 – оттяжки регулировки профиля рефлектора; 10 – от­тяжки сетки; 11 – нижние управляющие оттяжки. Сетка, из ко­торой формируется отражающая поверхность рефлектора, крепится между ободом и мачтой с помощью оттяжек. В развер­нутом состоянии такая система достаточно жесткая. Все необхо­димое электронное оборудование размещается внутри мачты.