БОРТОВАЯ ГИБРИДНАЯ ЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА Российский патент 2014 года по МПК H01Q5/00 

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в составе бортовых антенн искусственных спутников земли для обеспечения многолучевой зоны покрытия земной поверхности в СВЧ диапазоне.

Известны зеркальные антенны с вынесенным облучателем [1], состоящие из рефлектора в виде осенесимметричной вырезки из симметричного параболоида вращения и облучателя.

Известны также многолучевые бортовые зеркальные антенны космических аппаратов [2], [3] состоящие из рефлектора в виде осенесимметричной вырезки из симметричного параболоида вращения и облучающей антенной решетки, нормаль к плоскости раскрыва которой наклонена относительно фокальной плоскости параболоида, образующего рефлектор на угол β.

Антенны [2], [3] обеспечивают зональное покрытие заданной части территории земной поверхности формированием локальных зон, но их недостатком является пересечение локальных зон обслуживания по разным уровням коэффициента направленного действия в продольной и поперечной плоскостях.

Техническим результатом изобретения является создание бортовой гибридной зеркальной антенны, обеспечивающей зональное покрытие такой же территории земной поверхности с пересечением локальных зон обслуживания по равным уровням коэффициента направленного действия в продольной и поперечной плоскостях.

Для достижения технического результата предлагается бортовая гибридная зеркальная антенна, содержащая рефлектор в форме вырезки из параболоида вращения, имеющая плоскость симметрии, проходящую через фокальную ось параболоида, и облучающую антенную решетку, нормаль плоскости раскрыва которой в плоскости симметрии антенны наклонена на угол β в направлении рефлектора относительно фокальной оси параболоида, и состоящую из облучателей, равных по количеству числу парциальных диаграмм направленности, где центры облучателей расположены на одинаковых расстояниях относительно друг друга, при этом облучатели в плоскости раскрыва облучающей антенной решетки разнесены в плоскости симметрии антенны на большее расстояние между центрами облучателей в (cosβ)-1 раз.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

- ФИГ.1 - бортовая гибридная зеркальная антенна.

- ФИГ.2 - облучающая антенная решетка в плоскости раскрыва.

- ФИГ.3 - зона покрытия бортовой гибридной зеркальной антенны с облучающей антенной решеткой, состоящей из облучателей, не разнесенных в плоскости раскрыва облучающей антенной решетки.

- ФИГ.4 - зона покрытия бортовой гибридной зеркальной антенны с облучающей антенной решеткой, состоящей из облучателей в плоскости раскрыва облучающей антенной решетки разнесенных в плоскости симметрии на расстояние рупора между центрами облучателей.

На ФИГ.1 изображена бортовая гибридная зеркальная антенна, состоящая из рефлектора (1) в виде осенесимметричной вырезки из параболоида вращения x²+y²=4Fz с клиренсом (С), диаметром зеркала (D) и фокусным расстоянием (F), облучающей антенной решетки (2), нормаль (3) к плоскости раскрыва которой в плоскости симметрии антенны (продольной) наклонена на угол β (4) относительно фокальной оси параболоида образующего рефлектор. Предложенная антенна имеет облучающую антенную решетку (2), изображенную на ФИГ.2, состоящую из рупорных облучателей (5), выстраиваемых в виде рядов облучателей в поперечной плоскости (Y0Z) на расстоянии (6) R_Y0Z=d_руп между центрами облучателей, где d_руп - диметр раскрыва рупорного облучателя и на расстоянии (7) , в продольной плоскости.

Пересечение локальных зон обслуживания по равным уровням коэффициента направленного действия бортовой гибридной зеркальной антенны обеспечивается разнесением рядов облучателей в продольной плоскости на расстояние (7) в (cosβ)^-1 раз по сравнению с аналогичными антеннами [3], что компенсирует неравномерное перекрытие локальных зон обслуживания зоны покрытия, изображенной на ФИГ.3.

Разнесение облучателей в облучающей антенной решетке (2) в плоскости ее раскрыва обеспечивает в плоскости X0Y расстояние между центрами облучателей R_X0Y=d_руп, как и в плоскости Y0Z R_Y0Z=d_руп. Это обеспечивает выравнивание по уровням пересечения соседних парциальных диаграмм направленности в продольной и поперечной плоскостях и равномерное покрытие территории земной поверхности, изображенной на ФИГ.4 Увеличение расстояния между соседними рядами облучателей в продольной плоскости позволяет уменьшить общее число облучателей и использовать в облучающей антенной решетке на один ряд облучателей меньше.

Из приведенных данных видно, что зона покрытия бортовой гибридной зеркальной антенны идентична при покрытии той же обслуживаемой территории и обеспечивает покрытие заданной части территории земной поверхности без избыточного перекрытия парциальных диаграмм направленности по заданному уровню.

За счет уменьшения количества облучателей в антенной решетке бортовой гибридной зеркальной антенны достигается выигрыш по уменьшению веса бортовой гибридной зеркальной антенны, составу и сложности радиотехнического оборудования на космическом аппарате, а как следствие уменьшение энергетических затрат электропитающей установки космического аппарата.

Источники информации

1. A.M. Сомов, В.В. Старостин, Р.В. Кабетов «Антенно-фидерные устройства» - М.: Горячая линия - Телеком, 2011, с.262.

2. US 7.868.840 B2 11.01.2011 «Multi-beam and multi-band antenna system for communication satellites».

3. A.M. Сомов, K.M. Волгаткин, Б.Н. Ласкин «Бортовая антенна для спутниковых радиосистем с сотовой конфигурацией зон обслуживания». Труды НИИР №1, 2012.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в составе искусственных спутников земли для радиосвязи и обеспечения зоны покрытия всей видимой поверхности земли в СВЧ диапазоне. Техническим результатом изобретения является создание бортовой гибридной зеркальной антенны, обеспечивающей зональное покрытие такой же территории земной поверхности по равным уровням коэффициента направленного действия в продольной и поперечной плоскостях. Для этого предлагается бортовая гибридная зеркальная антенна, содержащая рефлектор в форме вырезки из параболоида вращения, имеющая плоскость симметрии, проходящую через фокальную ось параболоида, и облучающую антенную решетку, нормаль плоскости раскрыва которой в плоскости симметрии антенны наклонена на угол β в направлении рефлектора относительно фокальной оси параболоида, и состоящую из облучателей, равных по количеству числу парциальных диаграмм направленности, где центры облучателей расположены на одинаковых расстояниях относительно друг друга, при этом облучатели в плоскости раскрыва облучающей антенной решетки разнесены в плоскости симметрии антенны на большее расстояние между центрами облучателей в (cosβ)^-1 раз. 4 ил.

Бортовая гибридная зеркальная антенна, содержащая рефлектор в форме вырезки из параболоида вращения, имеющая плоскость симметрии, проходящую через фокальную ось параболоида, и облучающую антенную решетку, нормаль плоскости раскрыва которой в плоскости симметрии антенны наклонена на угол β в направлении рефлектора относительно фокальной оси параболоида, и состоящую из облучателей равных по количеству числу парциальных диаграмм направленности, где центры облучателей расположены на одинаковых расстояниях относительно друг друга, облучатели в плоскости раскрыва облучающей антенной решетки разнесены в плоскости симметрии антенны на большее расстояние между центрами облучателей, в (cosβ)^-1 раз.