А. М. Шапошникова1
1 ФГУП «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи» ФНПЦ (г. Ростов-на-Дону, Россия)

1 annagevorckian@yandex.ru

Постановка проблемы. Исчерпание возможностей СВЧ-диапазона при организации каналов космической связи обусловило необходимость перехода в нижнюю часть КВЧ-диапазона (до 95 ГГц). На переходном этапе антенны космических каналов функционируют в сдвоенном частотном диапазоне. Данный факт приводит к тому, что способы защиты зеркальных антенн наземного сектора от воздействия метеорологических факторов должны учитывать особенности распространения радиоволн миллиметрового диапазона в слое осадков, которые могут возникать в рефлекторе антенны. Для научно обоснованного выбора способа защиты должна существовать методика, позволяющая учесть как электродинамические особенности распространения радиоволн СВЧ- и КВЧ-диапазонов, так и метеорологические особенности места размещения антенны. Последнее определяет актуальность выбранной темы исследований.

Цель. Обеспечить минимальные потери энергии и выполнение показателя неготовности по дождю зеркальной антенны СВЧ-КВЧ-диапазонов волн каналов космической связи путем обоснованного выбора способа защиты от воздействия метеорологических осадков, характерных для места размещения антенны.

Результаты. Показано, что функционирование зеркальных антенн наземных станций спутниковой связи в сдвоенном частотном диапазоне СВЧ-КВЧ делает обязательным научно обоснованный выбор способов защиты рефлектора от метеорологических осадков с учетом особенностей распространения радиоволн не только СВЧ-диапазона, но и КВЧ-диапазона. Для обоснованного выбора способов защиты предложен критерий, позволяющий одновременно учесть возможные потери энергии электромагнитной волны в слое осадков, а также готовность цифрового канала к работе (время устранения влияния потерь энергии в слое осадков на рефлекторе/радиопрозрачном укрытии). Предложенная методика выбора способов защиты зеркальной антенны, функционирующей в сдвоенном частотном диапазоне СВЧ-КВЧ, базируется на теории метеорологического электромагнетизма. Отмечено, что это позволило при выборе способа защиты антенны учесть как особенности образования водных формирований в рефлекторе зеркальной антенны, так и параметры метеорологических осадков, характерных для климатического района ее размещения.

Практическая значимость. Предложенная методика позволяет на научной основе выбирать способ защиты зеркальных антенн сдвоенного частотного диапазона СВЧ-КВЧ с учетом метеорологических особенностей климатического района их размещения.

Шапошникова А.М. Методика выбора способа защиты зеркальной антенны СВЧ-КВЧ-диапазонов от метеорологических осадков // Антенны. 2024. № 2. С. 36–45. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202402-04

1. Калинин А.В., Егоров М.Н., Моисеев С.П. и др. Разработка высокочувствительных приемников для исследования характеристик антенн наземных комплексов космической связи в верхней части СВЧ-диапазона // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2019. Т. 6. Вып. 3. С. 23–32.
2. Овчинникова Е.В., Соков М.А., Кондратьева С.Г. и др. Многодиапазонные антенны // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2021. Т. 180. № 1. С. 33–39.
3. Rappaport T.S., Xing Yu., MacCartney G.R., et al. Overview of millimeter wave communications for fifth-generation (5G) wireless networks – with a focus on propagation models // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2017. V. 65. № 3. P. 6213–6230.
4. Загорин Г.К., Зражевский А.Ю., Коньков Е.В. и др. Факторы, влияющие на распространение ММ волн в приземном слое атмосферы // Журнал радиоэлектроники. 2001. № 7 [Электронный ресурс] / URL: http://jre.cplire.ru/jre/aug01/9/text.html (дата обращения: 17.10.2023).
5. Кирьянов О.Е., Михайлов Г.Д., Тосенко В.М. Оценка влияния аэрозольных осадков на работоспособность РЛС // Известия вузов. Радиофизика. 2000. Т. 43. № 8. С. 703–708.
6. Daoud N., Christodoulou C., Murrell D., et al. Rain attenuation analysis at 84 GHz // Proc. of IEEE International Symposium «On Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting». San-Diego, California. 2017. P. 1629–1630.
7. Kharadly M.M.Z., Ross R. Effect of wet antenna attenuation on propagation data statistics // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2001. V. 49. № 8. P. 1183–1191.
8. Kurri M., Huuskonen A. Measurement of the transmission loss of the radome at different rain intensities // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2008. V. 25. № 9. P. 1590–1599.
9. Patent № 9680230 USA. Antenna reflector hydrophobic coating and method for applying same / J. Santoru, E.C. Chen, C.C. Comeaux, T. Wu. Publ. 29.06.2015.
10. Notaroš B.M. Meteorological electromagnetics // IEEE Antennas & Propagation Magazine. April 2021. P. 14–27.
11. Патент № 2574170 РФ. Многодиапазонная зеркальная антенна / П.Ю. Деркачев, А.А. Косогор, Ю.И. Тихов. Бюл. № 4. Опубл. 10.02.2016.
12. Звездина М.Ю., Шапошникова А.М., Шокова Ю.А. Влияние климатических факторов на потери энергии электромагнитной волны миллиметрового диапазона при прохождении через слой осадков на рефлекторе зеркальной антенны // Радиотехника. 2021. № 7. С. 98–107.
13. Jacobson M.D., Hogg D.C., Snider J.B. Wet reflector in millimeter-wave radiometry – Experiment and theory // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1986. V. 24. № 5. P. 784–791.
14. Ain M.F., Hassan S.I.S., Marzuki A., et al. Measurement of wet offset parabolic antenna at Ka-band with different elevation angles // ELEKTROPIKA: International Journal of Electrical, Electronic Engineering and Technology. 2012. V. 2. P. 47–56.
15. Salazar-Cerreño J.L., Chandrasekar V., Trabal J.M., et al. A drop size distribution (DSD)-based model for evaluating the performance of wet radomes for dual-polarized radars // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2014. V. 31. № 11. C. 2409–2430.
16. Mancini A., Salazar J.L., Lebrón R.M., et al. A novel instrument for real-time measurement of attenuation of weather radar radome including its outer surface. Part II: Applications // Journal of atmospheric and oceanic technology. 2018. V. 35. № 5. P. 975–991.
17. Звездина М.Ю., Шапошникова А.М., Шокова Ю.А., Федоров Д.С. Особенности построения модели зеркальной антенны с учетом влияния метеорологических факторов // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2023. №6. DOI: https://doi.org/ 10/30898/1684-1719.2023.6.9.
18. Сухаревский О.И., Нечитайло С.В., Войтович О.А., Хлопов Г.И. Характеристики излучения однозеркальных антенн, частично покрытых слоем воды // Известия вузов. Радиоэлектроника. 2015. Т. 58. № 2. С. 17–25.
19. Patent № 2679004 USA. Snow detector and heater system for microwave antennas / E. Dyke, R.Y. Hoffman. Publ. 18.05.1954.
20. Жиров В.А., Зайцев С.Г., Орлов А.Е. Эффективность использования частотно-энергетического ресурса в перспективных высокоскоростных спутниковых системах связи // Электросвязь. 2019. № 1. С. 42–51.
21. Дохов М.П. Расчет времени испарения дисперсных частиц // Фундаментальные науки. 2006. № 10. С. 65–66.
22. Гуртовник И.Г., Соколов В.И., Трофимов Н.Н., Шалгунов С.И. Радиопрозрачные укрытия из стеклопластика. М.: Мир. 2003.
23. Приходько И.Н., Токовенко В.А., Званцев В.С. Радиопрозрачные укрытия для стационарных устройств // Электросвязь. 2022. № 12. С. 36–45.
24. Бердышев В.П., Бердышев Р.В., Кордюков Р.Ю. и др. Пути модернизации радиопрозрачных укрытий антенных систем радиотехнических средств // Научный вестник оборонно-промышленного комплекса России. 2013. № 1. С. 54–60.
25. Звездина М.Ю., Шапошникова А.М., Шокова Ю.А. Учет влияния установки зеркальной антенны миллиметрового диапазона длин волн на корабле на ее радиотехнические характеристики // Сб. трудов XXIX Междунар. научно-технич. конф. «Радиолокация, радионавигация, связь». 2023. Воронеж: Изд. дом ВГУ. 2023. Т. 4. С. 317–328.
26. ООО «Айс Фри Системс». Профессиональные системы антиобледенения: официальный сайт [Электронный ресурс] / URL: http://ifsystems.ru (дата обращения: 01.10.2023).
27. Antennas-Dish Cover-Snow-Ice: официальный сайт [Электронный ресурс] / URL: https://satellitedish.com/antennas-dish-cover-snow-ice/ (дата обращения: 14.10.2023).
28. Rodič P., Kapun B., Panjan M., et al. Easy and fast fabrication of self-cleaning and anti-icing perfluoroalkyl silane film on aluminium // Coatings. 2020 [Электронный ресурс] / URL: http://www.mdpi.com/journal/coatings10030234 (дата обращения: 24.04.2023).
29. Patent № 7342551 USA. Antenna systems for reliable satellite television reception in moisture conditions / L.D. King. Publ. 11.03.2008.
30. ГОСТ 16350-80. Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей. М.: Изд-во стандартов. 1980.
31. Курганов А.М. Таблицы параметров предельной интенсивности дождя для определения расходов в системах водоотведения. М.: Стройиздат. 1984.
32. СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85 (с изменениями № 1, 2).
33. ОДМ 218.5.001-2008. Методические рекомендации по защите и очистке автомобильных дорог от снега. Утв. распоряжением Росавтодора от 01.02.2008 г. № 44-р.
34. Динамика масс снега и льда. Л.: Гидрометеоиздат. 1985.