Ю. И. Чони – к.т.н., доцент,

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева

E-mail: tchoni@rambler.ru

В. В. Мочалов – вед. инженер,

АО «Информационные спутниковые системы» им. академика М.Ф. Решетнёва» соискатель,

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева

E-mail: mvv115@mail.ru

Постановка проблемы. Важнейшим элементом современных спутниковых систем связи высокой пропускной способности является крупногабаритная многолучевая гибридная зеркальная антенна (МГЗА), обеспечивающая высокий энергетический потенциал. В современных МГЗА лучи формируются кластерами облучателей, благодаря чему открывается возможность поддерживать номинальное состояние лучей путем адаптивной коррекции векторов весовых коэффициентов (ВВК) кластеров. Анализ потенциально достижимых характеристик МГЗА при адаптивном регулировании ВВК требует сотен многовариантных расчетов для ряда лучей и набора состояний рефлектора. Оценочный характер подобных исследований делает избыточным, а по временным затратам трудно осуществимым, использование строгих методов электродинамического моделирования МГЗА, реализованных, например, в среде CST Microwave Office.

Цель. Рассмотреть алгоритм приближенного электродинамического моделирования крупногабаритной МГЗА и провести его аттестацию.

Результаты. Приведены результаты аттестации изложенного алгоритма путем сравнительных расчетов в среде Ticra Grasp. Установлено, что среднеквадратичная погрешность вычисления ДН (в том числе с учетом эксплуатационных деформаций рефлектора) лежит в диапазоне от 3% до 10%, что более чем приемлемо при оценочных расчетах потенциальных характеристик МГЗА.

Практическая значимость. Реализация алгоритма в средах программирования Delphi (или MathLab, например) делает возможным выполнить многовариантные расчеты характеристик МГЗА, которые необходимы для оптимизации геометрии и законов возбуждения кластеров антенной решетки (АР), вне зависимости от того, доступны ли пользователю подходящие универсальные пакеты электродинамического моделирования.

1. Choni Yu.I., Romanov A.G., Danilov I.Yu., Mochalov V.V. On the efficiency of defocusing a large satellite multi-beam hybrid parabolic antenna // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. Nov. 2018. 450:022020. DOI: 10.1088/1757-899X/450/ 2/022020.
2. Романов А.Г., Тестоедов Н.А., Мочалов В.В., Данилов И.Ю., Чони Ю.И. Способствует ли дефокусировка многолучевой гибридно-зеркальной антенны сокращению числа облучателей - // Наукоемкие технологии. 2018. № 12. С. 11–15. DOI: 10.18127/ j19998465-201812-03.
3. Пономарев Л.И., Вечтомов В.А., Милосердов А.С. Бортовые цифровые многолучевые антенные решетки для систем спутниковой связи. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016.
4. Чони Ю.И., Романов А.Г., Данилов И.Ю., Мочалов В.В. Дофокусировка многолучевой гибридно-зеркальной антенны в условиях эксплуатационных нагрузок // Наукоемкие технологии. 2017. № 12. С. 85–90.
5. Huber S., Younis M., Krieger G., Moreira A., Wiesbeck W. A reflector antenna concept robust against feed failures for satellite communications // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2015. V. 63. № 4. P. 1218−1224.
6. Lian P., Wang W., Hu N. Feed adjustment method of reflector antenna based on far field // IET Microwaves, Antennas & Propagation. 2014. V. 8. № 10. P. 701–708.
7. Borja G., Jose A., Carey R., Antonio G. A new physical optics based approach to subreflector shaping for reflector antenna distortion compensation // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2013. V. 61. № 1. P. 467–472.
8. Голдобин Н.Н. Методика оценки формы поверхности крупногабаритного трансформируемого рефлектора космического аппарата // Вестник Сибирского гос. аэрокосмич. ун-та им. академика М.Ф. Решетнева. 2013. № 1 (47). С. 106–111.
9. Amend C., Nurnberger M., Oppenheimer P., Koss S., Purdy B. A novel approach for a low-cost deployable antenna // Proceedings of the 40th Aerospace Mechanisms Symposium. NASA Kennedy Space Center. 2010. NASA/CP-2010-216272. P. 1–42.
10. Choni Yu.I. Adjoint operator method and its aspects in regard to antenna synthesis // IX International Conference on Antenna Theory and Techniques (ICATT). Odessa, Ukraine. 2013. P. 86–91. DOI: org/10.1109/ICATT.2013.6650690.
11. Acosta R.J. Compensation of reflector surface distortions using conjugate field matching // International IEEE Antennas and Propagation Society Symposium and National Radio Science Meeting. Philadelphia, Pennsylvania. 1986. P. 259–262.
12. Cherette A.R., Acosta R.J., Lam P.T., Lee S.W. Compensation of reflector antenna surface distortion using an array feed // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1989. V. 37. № 8. P. 966–978.
13. Патент № 2524839 РФ. Бортовая гибридная зеркальная антенна / К.М. Волгаткин, А.М. Сомов. Опубл. 10.08.2014. Бюл. № 22.
14. Патент № 578289 РФ. Способ формирования кластерных зон облучающей решеткой многолучевой гибридной зеркальной антенны / Б.Н. Ласкин, А.М. Сомов. Опубл. 28.03.2016. Бюл. № 9.
15. Патент № 2392703 РФ. Сканирующая гибридная зеркальная антенна / В.С. Верба, М.А. Егоров, Л.Б. Неронский, И.Г. Осипов. Опубл. 20.06.2010. Бюл. № 17.
16. Patent № 5200758 US. System for controlling the radiation pattern of an antenna / C.W. Gillard. Date of Patent: Apr. 6, 1993.
17. Patent № 4586051 US. Reflector distortion compensation system for multiple-beam wave satellite antennas / A. Saitto, G. Mica. Date of Patent: Apr. 29, 1986.