В.О. Осипова1, А.В. Шпак2, Н.А. Трефилов3, Н.А. Алёшкин4

1-3 РТУ МИРЭА (Москва, Россия)

4 БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова (Санкт-Петербург, Россия)

1 osipova@mirea.ru; 2 shpak@mirea.ru; 3 trefilov@mirea.ru; 4 ales_nikita@mail.ru

Постановка проблемы. В современных системах космической связи широко применяются зеркальные антенны, функционирующие в частотных диапазонах L, X, K, Ka. Однако традиционно используемые облучатели обладают существенными недостатками, такими как ограниченная полоса пропускания и сильная зависимость формы диаграммы направленности (ДН) от частоты, что приводит к ухудшению параметров антенны на границах рабочего частотного диапазона. Существующие на сегодняшний день широкодиапазонные антенны имеют смещающийся под влиянием частоты фазовый центр, поэтому их невозможно использовать в качестве облучателей зеркальных антенн. Следовательно, разработка широкодиапазонного облучателя с постоянным положением фазового центра, способного работать с круговой поляризацией разного знака, является актуальной задачей.

Цель. Представить совмещенный широкодиапазонный облучатель для зеркальной антенны на основе двух плоских логарифмических спиральных антенн, позволяющий функционировать в диапазонах частот от X до Ka с круговой поляризацией обоих направлений.

Результаты. Разработана конструкция совмещенного облучателя, состоящего из двух пар спиральных проводников, образующих две независимые логарифмические спиральные антенны с противоположными направлениями намотки для генерации правой и левой круговой поляризаций. Методом параметрической оптимизации в среде CST Studio Suite получена конфигурация проводников с малой шириной, с помощью которой можно минимизировать взаимное экранирование и обеспечить приемлемые значения коэффициента стоячей волны (КСВ) в широкой полосе частот. В результате проведенного моделирования облучателя с рефлектором установлена приемлемая для использования в однозеркальных антеннах ширина главного лепестка ДН, равная 84–87°. Проанализированы ДН и КСВ для обеих поляризаций на крайних частотах рабочего диапазона. Показано, что стабильность фазового центра, формы ДН и входного сопротивления в широкой полосе частот обеспечивает постоянство параметров зеркальной антенны во всем рабочем диапазоне.

Практическая значимость. Предложенная конструкция облучателя позволяет создать единый широкодиапазонный узел для зеркальных антенн космической связи, функционирующих в нескольких частотных диапазонах, без применения нескольких отдельных антенн или сложных совмещенных конструкций для разных диапазонов, когда источник сигнала находится в одной точке. Разработанный облучатель может быть использован при разработке перспективных космических аппаратов и наземных станций связи, требующих высокой пропускной способности и многодиапазонного режима работы.

Осипова В.О., Шпак А.В., Трефилов Н.А., Алёшкин Н.А. Совмещенный широкодиапазонный облучатель зеркальной антенны // Радиотехника. 2026. Т. 90. № 4. С. 158–164. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202604-18

1. Зябриков С.Ю., Трефилов Н.А., Шпак А.В. Разворачиваемые зеркальные антенны космического базирования // Сб. науч. статей Междунар. межведом. науч.-технич. конф. «Космические технологии - 2023»: [Электронный ресурс]. М.: МИРЭА – Российский технологический университет. 2024. С. 123-127.
2. Кюн Р. Микроволновые антенны. Л.: Судостроение. 1967. 517 с.
3. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств. М.: Энергия. 1973. 440 с.
4. Рожков С.В., Трефилов Н.А., Шпак А.В. Облучатель широкодиапазонной зеркальной антенны круговой поляризации // Сб. науч. статей по материалам VII Междунар. науч.-практич. конф. «Актуальные проблемы и перспективы развития радиотехнических и инфокоммуникационных систем (Радиоинфоком - 2023)». М.: МИРЭА – Российский технологический университет. 2023. С. 650-653.
5. Официальный сайт компании CST [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.cst.com.
6. Осипов М.Е., Семина В.О. Разработка излучающего модуля для передающей АФАР Х-диапазона в системах спутниковой связи // Сб. науч. статей V Междунар. науч.-практич. конф. «Актуальные проблемы и перспективы развития радиотехнических и инфокоммуникационных систем (РАДИОИНФОКОМ - 2021)». М.: МИРЭА - Российский технологический университет. 2021.
7. Курушин А.А. Школа проектирования СВЧ-устройств в CST STUDIO SUITE. М.: One-Book. 2014. 433 с.
8. Величко С.К., Горбатенко Н.Н. Низкопрофильный широкополосный излучатель с круговой поляризацией для построения антенной решетки подвижной станции спутниковой связи // Инженерный вестник Дона. 2024. № 5. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n5y2024/9302.
9. Daeyoung Oh, Myungki Kim, Ikmo Park. Two-arm microstrip spiral antenna with a circular aperture on the ground plane // Microwave and Optical Technology Letters. 2002. URL: https://doi.org/10.1002/MOP.10636.
10. Girish Kumar, Ray K.P. Broadband microstrip antenna. Boston - London. Artech House Antennas and Propagation Library. 407 р. URL: www.artechhouse.com.