Ю. И. Чони1, П. В. Романов2
1, 2 Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева − КАИ
(г. Казань, Россия)

Постановка проблемы. Контроль профиля зеркала многолучевой гибридной антенны геостационарного базирования, подвергающейся изменчивой тепловой нагрузке, необходим для стабилизации лучей и покрытия рабочей зоны связи. Реконструкция профиля рефлектора по фокальному пятну от наземного маяка представляет альтернативу конструктивно обременительным оптическим средствам.

Цель. Разработать экономный в вычислительном отношении алгоритм реконструкции профиля рефлектора гибридной зеркальной антенны, не связанный с рекурсивным поиском.

Результаты. Предложен беспоисковый алгоритм расчета профиля рефлектора, реализующий оригинальную идею сопоставления фазовой структуры поля оптимально возбужденной антенной решетки с полем плоской волны, распространяющейся на маяк. В рамках упрощенного варианта физической оптики осуществлено имитационное моделирование процесса формирования фокальных пятен и алгоритма реконструкции профиля рефлектора. Состоятельность анализируемого алгоритма реконструкции подтверждена расчетами обширного набора искажений профиля рефлектора, в частности, при использовании сигналов не всей решетки, а только центрального кластера из девятнадцати элементов. Приведены результаты для нескольких типичных ситуаций.

Практическая значимость. Использование полученных результатов снижает нагрузку на процессор в контуре стабилизации лучей спутниковой антенны.

Чони Ю.И., Романов П.В. Беспоисковый алгоритм реконструкции профиля рефлектора гибридной зеркальной антенны по сигналам антенной решетки // Антенны. 2022. № 2. С. 12–20. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202202-02

1. 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.
2. Smith W.T., Stutzman W.L. A pattern synthesis technique for array feeds to improve radiation performance of large distorted reflector antennas // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1992. V. 40. № 1. P. 57–62.
3. Лаврентьева А.С., Морозов О.А., Чуманкин Ю.Е. Влияние деформации рефлектора антенны на диаграмму направленности // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2020. № 1 (53). С. 78–89. DOI 10.21685/2072-3059-2020-1-8.
4. Chen Yu., Chi Yu.,  Fan J., Ma C. Gradient descent with random initialization: fast global convergence for nonconvex phase retrieval // Mathematical programming. 2019. V. 176. P. 5–37.
5. Калабегашвили Г.И., Бикеев Е.В., Матыленко М.Г. Поиск минимального количества точек отражающей поверхности рефлектора, необходимого для оценки отклонения диаграммы направленности крупногабаритных трансформируемых антенн // Сибирский журнал науки и технологий. 2018. Т. 19. № 1. С. 66–75.
6. Титаренко С.А., Двирный В.В. Применение оптических маркеров для измерения профиля крупногабаритных рефлекторов // Решетневские чтения. 2014. С. 106–108.
7. Голдобин Н.Н. Методика оценки формы радиоотражающей поверхности крупногабаритного трансформируемого рефлектора космического аппарата // Вестник СибГАУ. 2013. № 1 (47). С. 206–2011.
8. Subrahmanyan R. Photogrammetric measurement of the gravity deformation in a Cassegrain antenna // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2005. V. 53. № 8. P. 2590–2596.
9. Голдобин Н.Н. Анализ эффективности орбитальной юстировки крупногабаритного рефлектора // Решетневские чтения. 2018. С. 97–99.
10. Huang J., Jin H., Ye Q., Meng G. Surface deformation recovery algorithm for reflector antennas based on geometric optics // Optics Express. 2017. V. 25. № 20. P. 24346–24361.
11. Suzuki Yo., Harada S., Kobayashi K., Ueba M., Ohara K. Deformed antenna pattern compensation method for onboard multi-beam antennas // 25th AIAA International Communications Satellite Systems Conference (APSCC). AIAA 2007-3269. P. 1–7.
12. Yoshinori S., Satoshi H., Kiyoshi K., Masazumi U. Deformed antenna pattern compensation technique for multi-beam antennas for broadband and scalable mobile communications satellite // International Symposium on Antennas and Propagation. 2006. P. 1–6.
13. Choni Y.I., Dardymov A.V., Romanov A.G., Danilov I.Yu. Retrieving best-fit paraboloid from signals of a ground based beacon for electronic compensation of satellite multi-beam hybrid reflector antenna distortions // 2021 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). 2021. Kazan, Russia. P. 1–5.
14. Romanov P.V., Choni Yu.I. Stabilization of beams of a satellite hybrid reflector antenna via processing signals from the ground beacon // 2021 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). 2021. Kazan, Russia. P. 1–5.
15. Чони Ю.И. Локальный фазовый центр антенны и его годограф: методология, техника вычислений // Антенны. 2017. № 10. С. 36–45.