Ю. Г. Белов1, В. В. Бирюков2, И. А. Воробьёв3, В. А. Малахов4, Д. В. Образцова5, Ю. В. Раевская6, А. С. Раевский7, В. В. Щербаков8
1–8 Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (г. Нижний Новгород, Россия)

1 bel266@nntu.ru, 2 birukovvv@mail.ru, 3 unihoc50@yandex.ru, 4 mr.vasmal@mail.ru, 5 korgik.265265@gmail.com,
6 raevskaja.julija@yandex.ru, 7 raevsky_as@mail.ru, 8 sherbakovwv@gmail.com

Постановка проблемы. Для связи между искусственными спутниками Земли, расстояние между которыми может достигать несколько тысяч километров, требуются антенны с большим коэффициентом усиления.

Цель. Предложить конструкцию антенны для связи между спутниками и оптимизировать ее параметры для получения коэффициента усиления не менее 55 дБ.

Результаты. Проанализированы известные варианты антенны Кассегрена, их достоинства и недостатки. Особое внимание уделено облучателям антенны. В связи с тем, что строгий электродинамический расчет антенны Кассегрена ввиду ее конструктивной сложности произвести затруднительно, для проектирования антенны выбран подход, заключающийся в приближенном определении ее геометрических параметров методом геометрической оптики (лучевым методом) и дальнейшем математическом моделировании антенны в САПР, оптимизации ее геометрии с целью достижения заданных электрических характеристик. При моделировании рассмотрены два вида облучателей антенны: пирамидальный рупор и конический гофрированный рупор. Проведены исследования, позволившие выбрать окончательную конструкцию антенны, для которой путем параметрической оптимизации были определены геометрические размеры, обеспечившие достижение заданных электрических характеристик. Отмечено, что разработанная антенна удовлетворяет требуемым электрическим характеристикам.

Практическая значимость. Рассчитаны геометрические размеры всех основных элементов антенны, определяющих ее электрические характеристики, что позволяет произвести детальное конструирование антенны и ее дальнейшее изготовление. Предлагаемая конструкция предполагает изготовление всех элементов антенны из одного материала (алюминия), что необходимо для использования ее в условиях с резкими перепадами температур.

Белов Ю.Г., Бирюков В.В., Воробьёв И.А., Малахов В.А., Образцова Д.В., Раевская Ю.В., Раевский А.С., Щербаков В.В. Антенна Кассегрена на частоту 118 ГГц для связи между искусственными спутниками Земли // Антенны. 2024. № 2. С. 61–74. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202402-07

1. Бахрах Л.Д. Зеркальные сканирующие антенны: Теория и методы расчета. М.: Наука. 1981.
2. Заикин И.П., Тоцкий А.В., Абрамов С.К. Проектирование антенных устройств радиорелейных линий связи: Учеб. пособие. Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т». 2006.
3. Hannan P.W. Microwave antennas derived from the Cassegrain telescope // IRE Transactions on Antennas and Propagation. 1961. P. 140–153.
4. Xu X., Zhang X., Zhou Z. Terahertz Cassegrain reflector antenna // 2013 Proceedings of the International Symposium on Antennas & Propagation (ISAP). 2013. P. 969–971.
5. Згуровский М.З., Ильченко М.Е., Кравчук С.А. и др. Микроволновые устройства телекоммуникационных систем: Монография. В 2-х томах. Т. 1. К.: ІВЦ «Видавництво «Політехніка». 2003.
6. Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства: Учеб. для вузов. М.: Радио и связь. 1981.
7. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа. 1988.
8. Potter P.D. A new horn antenna with suppressed sidelobes and equal beamwidths // Technical Report No. 32-354. February 1963.
9. John C., Herbert H., Pickett M., et al. Characterization of a dual-mode horn for submillimeter wavelengths // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1984. V. 32. № 8. P. 936–937.
10. Sekiguchi S., Sugimoto M., et al. Broadband corrugated horn array with direct machined fabrication // IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology. 2017. V. 7. № 1. P. 36–41.
11. Бирюков В.В., Вакс В.Л., Кисиленко К.И. и др. Разработка беспроводной системы связи в субтерагерцовом частотном диапазоне // Известия вузов. Радиофизика. 2018. Т. 61. № 10. С. 856–866.
12. Семенов Н.А. Техническая электродинамика: Учеб. пособие для вузов. М.: Связь. 1973.