Е.А. Стригова1, С.В. Поленга2, А.В. Станковский3, А.Д. Полигина4

1–3 Сибирский федеральный университет (г. Красноярск, Россия)

4 АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск, Россия)

1 ylitinskaya@gmail.com, 2 twinlive@gmail.com, 3 stankovskiy_a@mail.ru, 4 anastasia0711@mail.ru

Постановка проблемы. Доступность телекоммуникационных услуг главным образом ограничена географическим положением потребителя. На территориях с развитой инфраструктурой потребителям обеспечивается широкополосный доступ к информационным услугам (телефония, телевидение, радио, сеть Интернет) посредством наземных телекоммуникационных сетей связи. Тем не менее, в труднодоступных и удаленных районах единственным способом связи с внешнем миром остается спутниковая связь. Перспективные системы спутниковой связи с использованием низколетящих, высокоэллиптических и геостационарных космических аппаратов позволят обеспечить доступ к телекоммуникационным услугам независимо от местоположения потребителя. Одним из главных функциональных узлов данных систем связи является антенная система наземного терминала, которая должна обладать широким сектором углов сканирования, высокой эффективностью, малыми габаритами, невысокой стоимостью и др. Однако традиционно используемые антенны в наземных спутниковых терминалах (зеркальные антенны и фазированные антенные решётки) не обладают всеми вышеописанными характеристиками для функционирования в перспективных системах спутниковой связи. В связи с этим актуальной проблемой является развитие методов сканирования и создание на их основе антенных систем, обладающих приведенными выше характеристиками.

Цель. Разработать сканирующую антенную решётку, обеспечивающую сектор сканирования ±60° в угломестной плоскости и имеющую профиль не более 50 мм.

Результаты. Приведены результаты по разработке низкопрофильной дифракционной антенной решетки типа VICTS (Variable Inclination Continuous Transverse Stubs) с широкоугольным сканированием для применения в перспективных спутниковых системах связи. Показано, что антенная система имеет профиль 40 мм при диаметре 500 мм и состоит из двух вращающихся алюминиевых дисков, в верхнем диске располагаются щелевые излучатели, в нижнем – волноводная диаграммообразующая схема. Отмечено, что сектор сканирования разработанной антенны типа VICTS в угломестной плоскости составил ±60° в диапазоне частот 12–12,5 ГГц.

Практическая значимость. Концепция дифракционной сканирующей антенной решетки хорошо подходит для применения в системах спутниковой связи на основе негеостационарных спутников, с сектором сканирования ±60° относительно зенита, особенно для использования на транспортных средствах. На основе разработанной сканирующей антенны типа VICTS в дальнейшем будет реализован наземный терминал для перспективных систем спутниковой связи.

Стригова Е.А., Поленга С.В., Станковский А.В., Полигина А.Д. Низкопрофильная дифракционная антенная решетка с широкоугольным сканированием для перспективных спутниковых систем связи // Электромагнитные волны и электронные системы. 2025. Т. 30. № 2. С. 64−75. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202502-07

1. Satellite technology. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.starlink.com/technology, дата обращения 13.01.2025.
2. Responsible Space. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://oneweb.net/about-us/responsible-space, дата обращения 13.01.2025.
3. Chang-6 rocket successfully launched the Qianfan Polar Orbit 01 group of satellites. China Aerospace Science and Technology Corporation. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://mp.weixin.qq.com/s/UdQiZ1ggLWTXzXB7iCbQFw, дата обращения 13.01.2025.
4. Предприятие Роскосмоса обеспечит Интернет в самых удаленных районах России. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.roscosmos.ru/39851/, дата обращения 15.01.2025.
5. Project Kuiper. Amazon. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.aboutamazon.com/what-we-do/devices-services/project-kuiper, дата обращения 13.01.2025.
6. Chechin G.V., Kalyagin M.Yu., Kolesnichenko V.E., Zamkovoi A.A. Organization of Communication with the Unmanned Aerial Vehicle in a Combined Data Transmission Network // Journal of Aerospace Technology and Management. 2023. V. 15. DOI 10.1590/jatm.v15.1311.
7. Manrique R., Torres R., Domínguez C., Tiezzi F., Mosig J.R. Design and prototyping of a microstrip transmit-receive array antenna for mobile Ku-band satellite terminals // Proceedings of the Fourth European Conference on Antennas and Propagation. Barcelona, Spain. 2010. P. 1–5.
8. Yang G., Zhang Y., Zhang Sh. Wide-Band and Wide-Angle Scanning Phased Array Antenna for Mobile Communication System // IEEE Open Journal of Antennas and Propagation. 2021. V. 2. P. 203–212. DOI 10.1109/ojap.2021.3057062.
9. Литинская Е.А., Панько В.С., Поленга С.В., Саломатов Ю.П. ФАР с механоэлектрическим сканированием // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 1. С. 24–27.
10. Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Проскурин Д.К., Смольянов Н.Б. Разработка и исследование планарной антенны с широкоугольным механическим сканированием // Сборник трудов XXX Междунар. науч.-технич. конф. «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж: Издательский дом ВГУ. 2024. С. 225–230.
11. ER5000-M Ruggedized Ka and Ku-Band Satellite-on-the-Move Antenna. Gilat. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.gilat.com/technology/er5000-m/, дата обращения 13.01.2025.
12. Litinskaya Ye.A., Stankovsky A.V., Polenga S.V., Salomatov Yu.P. Wide-angle antenna systems with mechanoelectrical beam steering // JOP Conference Series: Metrological Support of Innovative Technologies. Krasnoyarsk: Institute of Physics and IOP Publishing Limited. 2020. V. 1515. P. 42089. DOI 10.1088/1742-6596/1515/4/042089.
13. Wang Z.X., Dou W.B. Dielectric lens antennas designed for millimeter wave application // Joint 31st International Conference on Infrared Millimeter Waves and 14th International Conference on Teraherz Electronics. Shanghai, China. 2006. P. 376. DOI 10.1109/ICIMW.2006.368584.
14. Lin H.S., Mou L.W., Cheng Y.J. High-Efficiency Wide-Angle Scanning Mechanoelectrical Hybrid Phased Array Antenna with Mechanically Reconfigurable Element Pattern // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2023. V. 22. № 7. P. 1567–1571. DOI 10.1109/LAWP.2023.3251439.
15. Goshawk u8. Kymeta. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.kymetacorp.com/solutions/goshawk-u8/, дата обращения 13.01.2025.
16. Станковский А.В., Поленга С.В., Стригова Е.А., Саломатов Ю.П. Антенные системы с широкоугольным механоэлектрическим сканированием // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2023. Т. 26. № 5. С. 50–62. DOI 10.32603/1993-8985-2023-26-5-50-62.
17. Technology. ThinKom. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.thinkom.com/technology, дата обращения 13.01.2025.
18. Hao R.S., Cheng Y.J. Wideband and Wide-Scan-Angle Circularly Polarized VICTS-Like Antenna with Polarization Converting Radiator for Ka-Band SatCom // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2023. V. 71. № 12. P. 9674–9684. DOI 10.1109/ TAP.2023.3323800.
19. Lu Y., You Y., Wang Y., Zheng Z.-W., Huang J. Dual-Band Combined-Aperture Variable Inclination Continuous Transverse Stub Antenna with Consistent Beam Direction // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2022. V. 70. № 10. P. 8962–8972. DOI 10.1109/TAP.2022.3177502.
20. Patent US6919854. 2005. Variable inclination continuous transverse stub array / Milroy W.W., Coppedge S.B., Lemons A.C.
21. Gao J., Lei X., Wu J., Li T. Theoretical model for patterns of VICTS antenna // IEEE 17th International Conference on Communication Technology (ICCT). Chengdu, China. 2017. P. 728–731. DOI 10.1109/ICCT.2017.8359733.
22. Liu S.Y., Zhou C.F., Liu J., Fu J.H., Wu Q., X. Ding M. Variable Inclination Continuous Transverse Stub Array-Based Beam Steering Antenna System for Vehicle-to-Satellite Communication // IEEE Open Journal of Antennas and Propagation. 2022. V. 3. P. 1218–1226. DOI 10.1109/OJAP.2022.3212754.
23. Open-Source Electromagnetic Simulation: FDTD, FEM, MoM. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.epsi­lonforge.com/post/open-source-electromagnetics/, дата обращения 13.01.2025.
24. Gödel N., Müller S., Schomann S., Rossi M. Multi-GPU Acceleration of the Parallel Discontinuous Galerkin Time-Domain Method for Electromagnetic Field Problems // IEEE Transactions on Magnetics. 2023. V. 59. № 7. P. 1–10. DOI 10.1109/TMAG.2023. 3263492.
25. Zhao Y., Chen R.S., Fan Z. A Novel Hybrid FEM-MoM Method with Domain Decomposition for Complex Antenna Analysis // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2023. V. 71. № 11. P. 8925–8934. DOI 10.1109/TAP.2023.3298754.
26. Ротхаммель К. Антенны. Изд. 11-е, перераб. и доп. М. : ГУП ИПК Чувашия. 2005. 415 с. ISBN 5-85648-716-8.