Антенные системы радиолинии передачи информации космических аппаратов: состояние и перспективы развития

Е.В. Овчинникова¹; С.Г. Кондратьева²; П.А. Шмачилин³; Нгуен Динь То; Э.В. Гаджиев; А.О. Перфилова

doi:10.18127/j00338486-202103-09

Антенные системы радиолинии передачи информации космических аппаратов: состояние и перспективы развития

Е.В. Овчинникова¹¹, С.Г. Кондратьева²², П.А. Шмачилин³³, Нгуен Динь То⁴, Э.В. Гаджиев⁵, А.О. Перфилова⁶

научная статья УДК 621.396.67 Страницы: 86-95 doi.org/10.18127/j00338486-202103-09

⁵ АО «Корпорация «ВНИИЭМ» (Москва, Россия)
⁶ ООО «Инспайдер» (Москва, Россия)

Ключевые слова: Антенно-фидерное устройство космический аппарат радиолиния передачи цифровой информации антенная система диаграмма направленности коэффициент усиления

Аннотация

Постановка проблемы. В настоящее время антенно-фидерные устройства (АФУ) активно применяются в бортовых системах и комплексах космических аппаратов (КА). Радиолиния передачи целевой информации (РЛЦИ) − одна из важнейших бортовых систем КА. Поэтому разработка антенной решетки, обеспечивающей требуемые характеристики РЛЦИ, является актуальной задачей.

Цель. Проанализировать текущее состояние и показать тенденции дальнейшего развития РЛЦИ КА, в том числе и в направлении бортовых АФУ.

Результаты. Рассмотрены антенные системы указанной системы большого космического аппарата серии «Метеор» и малые КА, разработанные на базе космической платформы «Канопус-В». Приведены применяемые частотные диапазоны при построении антенной системы, а также параметры всей радиолинии в целом. Показаны недостатки применяемого варианта построения антенной системы с учетом современных требований к АФУ РЛЦИ. Представлены перспективы дальнейшего развития АФУ РЛЦИ КА.

Практическая значимость. Рассмотренные антенны и их характеристики позволяют сформулировать требования к построению бортовой антенной системы РЛЦИ, а также определить оптимальную схему построения антенного полотна, выбрать тип излучающего элемента и разработать распределительную систему.

Поступила: 14.12.2020
Одобрена: 15.01.2021
Принята: 03.02.2021

Для цитирования

Овчинникова Е.В., Кондратьева С.Г., Шмачилин П.А., Нгуен Динь То, Гаджиев Э.В., Перфилова А.О . Антенные системы радиолинии передачи информации космических аппаратов: состояние и перспективы развития // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 3. С. 86−95. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202103-09

Список источников

Prigoda B.A., Kokun'ko V.S. Antenny letatel'nyh apparatov. M: Voenizdat. 1964. 120 s. (In Russian).
Bejker R. Vvedenie v teoriju vibroispytanij. FM 26616 ISO 9001. LDS. 1994. 44 s. (In Russian).
Beljakov I.T., Borisov Ju.D. Osnovy kosmicheskoj tehnologii. M.: Mashinostroenie. 1980. 185 s. (In Russian).
Fortesk'ju P., Suajnerda G., Starka D. Razrabotka sistem kosmicheskih apparatov. M.: Al'pina Pablisher. 2015. 765 s. (In Russian).
Belous A.I., Soloduha V.A., Shvedov S.V. Kosmicheskaja jelektronika. V 2-h knigah. Kn. 2. M.: Tehnosfera. 2015. 488 s. (In Russian).
Knjazev V.K., Sidorov N.A., Kurbakov V.G. i dr. Radiacionnaja stojkost' materialov radiotehnicheskih konstrukcij. M.: Sovetskoe radio. 1976. 568 s. (In Russian).
Milinchuk V.K., Tupikov V.I., Briskman B.A. i dr. Radiacionnaja stojkost' organicheskih materialov: spravochnik. Pod red. V.K. Milinchuka, V.I. Tupikova. M.: Jenergoatomizdat. 1986. 272 s. (In Russian).
Bocharov V.S., Generalov A.G., Gadzhiev E.V. Antenna-feeder devices in the development of OJSC ‘NIIEM’, Istra (Moscow region). 23td International Crimean Conference Microwave and Telecommunication Technology, Conference Proceedings. 2013. P. 46–47.
Bocharov V.S., Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Rezul'taty letnyh ispytanij antenno-fidernyh ustrojstv telekomandnoj sistemy KA «Kanopus-V» №1 i Belorusskogo KA i puti usovershenstvovanija ih harakteristik. Radiotehnicheskie i telekommunikacionnye sistemy. 2014. № 4(16). S. 5–12 (In Russian).
Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Bortovaja antenna dlja postroenija sistem svjazi i mezhsputnikovoj svjazi. Tezisy dokladov konferencii «Iosif'janovskie chtenija – 2017». Istra: AO «NIIJeM». 2017. S. 262–265 (In Russian).
Bocharov V.S., Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Antennaja sistema dlja bortovoj apparatury KOSPAS–SARSAT. Radiotehnika. 2018. № 8. S. 204–211. DOI 10.18127/j00338486-201808-38 (In Russian).
Bocharov V.S., Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Antennaja sistema kosmicheskogo apparata «Ionosfera». Voprosy jelektromehaniki. Trudy VNIIJeM. 2012. T. 131. № 6. S. 11–14. (In Russian).
Gutkin L.S. Proektirovanie radiosistem i radioustrojstv. M.: Radio i svjaz'. 1986. 288 s. (In Russian).
Vladimirov A.V., Salihov R.S., Senik N.A., Zolotoj S.A. Kosmicheskaja sistema operativnogo monitoringa tehnogennyh i prirodnyh chrezvychajnyh situacij na baze KK «Kanopus-V» i Belorusskogo kosmicheskogo apparata. Voprosy jelektromehaniki. Trudy NPP VNIIJeM. 2008. T. 105. S. 49–57 (In Russian).
Kosmicheskij kompleks operativnogo monitoringa tehnogennyh i prirodnyh chrezvychajnyh situacij «Kanopus-V» s kosmicheskim apparatom «Kanopus-V» № 1. M.: FGUP «NPP VNIIJeM». 2011. 110 s. (In Russian).
Makridenko L.A., Volkov S.N., Gorbunov A.V., Salihov R.S., Hodnenko V.P. KA «Kanopus-V» № 1 – pervyj rossijskij malyj kosmicheskij apparat vysokodetal'nogo distancionnogo zondirovanija zemli novogo pokolenija. Voprosy jelektromehaniki. Trudy VNIIJeM. 2017. T. 156. S. 2–11 (In Russian).
Nauchno-issledovatel'skij kosmicheskij apparat «Lomonosov». M.: AO «Korporacija «VNIIJeM». 2015. 138 s. (In Russian).
Kosmicheskij kompleks operativnogo monitoringa tehnogennyh i prirodnyh chrezvychajnyh situacij «Kanopus-V» s kosmicheskim apparatom «Kanopus-V-IK». M.: AO «Korporacija «VNIIJeM». 2017. 130 s. (In Russian).
Kosmicheskij kompleks gidrometeorologicheskogo i okeanograficheskogo obespechenija «Meteor-3M» s kosmicheskim apparatom «Meteor-M» №1: spravochnye materialy. M.: FGUP «NPP VNIIJeM». 2008. 144 s. (In Russian).
Kosmicheskij kompleks gidrometeorologicheskogo i okeanograficheskogo obespechenija «Meteor-3M» s kosmicheskim apparatom «Meteor-M» № 1. M.: OAO «Korporacija «VNIIJeM». 2014. 158 s. (In Russian).
Kosmicheskij kompleks gidrometeorologicheskogo i okeanograficheskogo obespechenija «Meteor-3M» s kosmicheskim apparatom «Meteor-M» № 2–1. M.: AO «Korporacija «VNIIJeM». 2017. 156 s. (In Russian).
Bocharov V.S., Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Issledovanie vlijanija korpusa kosmicheskogo apparata na harakteristiki napravlennosti bortovyh antenn Materialy konferencii «Iosif'janovskie chtenija - 2015». 2015. S. 61–63 (In Russian).
Bahtin A.A., Omel'janchuk E.V., Semenova A.Ju. Analiz sovremennyh vozmozhnostej organizacii sverhvysokoskorostnyh sputnikovyh radiolinij. Trudy MAI. 2017. № 96 (In Russian).
Bekrenev O.V.; Goncharov A.K., Martynov S.I. Antennye sistemy priemnyh kompleksov dlja osnashhenija priemnyh stancij ETRIS. Materialy konferencii «Iosif'janovskie chtenija - 2017». 2017. S. 240–241 (In Russian).
Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Sostojanie i perspektivy razvitija bortovyh antenno-fidernyh ustrojstv radiolinii peredachi celevoj informacii. Radiotehnicheskie i telekommunikacionnye sistemy. 2018. № 2(30). S. 44–52 (In Russian).
Sedunov D.P., Privalov D.D. Povyshenie propusknoj sposobnosti sputnikovyh radiolinij. Problemy nauki. 2016. № 6(7). S. 9-11 (In Russian).
Bahtin A.A., Omel'janchuk E.V., Semenova A.Ju. Analiz tehnicheskih harakteristik, ogranichivajushhih propusknuju sposobnost' radiolinii Kosmos-Zemlja. Sb. trudov VIII Vseross. konf. «Radiolokacija i radiosvjaz'». M. 2014. S. 145-149 (In Russian).

[1] Prigoda B.A., Kokun'ko V.S. Antenny letatel'nyh apparatov. M: Voenizdat. 1964. 120 s. (In Russian).

[2] Bejker R. Vvedenie v teoriju vibroispytanij. FM 26616 ISO 9001. LDS. 1994. 44 s. (In Russian).

[3] Beljakov I.T., Borisov Ju.D. Osnovy kosmicheskoj tehnologii. M.: Mashinostroenie. 1980. 185 s. (In Russian).

[4] Fortesk'ju P., Suajnerda G., Starka D. Razrabotka sistem kosmicheskih apparatov. M.: Al'pina Pablisher. 2015. 765 s. (In Russian).

[5] Belous A.I., Soloduha V.A., Shvedov S.V. Kosmicheskaja jelektronika. V 2-h knigah. Kn. 2. M.: Tehnosfera. 2015. 488 s. (In Russian).

[6] Knjazev V.K., Sidorov N.A., Kurbakov V.G. i dr. Radiacionnaja stojkost' materialov radiotehnicheskih konstrukcij. M.: Sovetskoe radio. 1976. 568 s. (In Russian).

[7] Milinchuk V.K., Tupikov V.I., Briskman B.A. i dr. Radiacionnaja stojkost' organicheskih materialov: spravochnik. Pod red. V.K. Milinchuka, V.I. Tupikova. M.: Jenergoatomizdat. 1986. 272 s. (In Russian).

[8] Bocharov V.S., Generalov A.G., Gadzhiev E.V. Antenna-feeder devices in the development of OJSC ‘NIIEM’, Istra (Moscow region). 23td International Crimean Conference Microwave and Telecommunication Technology, Conference Proceedings. 2013. P. 46–47.

[9] Bocharov V.S., Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Rezul'taty letnyh ispytanij antenno-fidernyh ustrojstv telekomandnoj sistemy KA «Kanopus-V» №1 i Belorusskogo KA i puti usovershenstvovanija ih harakteristik. Radiotehnicheskie i telekommunikacionnye sistemy. 2014. № 4(16). S. 5–12 (In Russian).

[10] Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Bortovaja antenna dlja postroenija sistem svjazi i mezhsputnikovoj svjazi. Tezisy dokladov konferencii «Iosif'janovskie chtenija – 2017». Istra: AO «NIIJeM». 2017. S. 262–265 (In Russian).

[11] Bocharov V.S., Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Antennaja sistema dlja bortovoj apparatury KOSPAS–SARSAT. Radiotehnika. 2018. № 8. S. 204–211. DOI 10.18127/j00338486-201808-38 (In Russian).

[12] Bocharov V.S., Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Antennaja sistema kosmicheskogo apparata «Ionosfera». Voprosy jelektromehaniki. Trudy VNIIJeM. 2012. T. 131. № 6. S. 11–14. (In Russian).

[13] Gutkin L.S. Proektirovanie radiosistem i radioustrojstv. M.: Radio i svjaz'. 1986. 288 s. (In Russian).

[14] Vladimirov A.V., Salihov R.S., Senik N.A., Zolotoj S.A. Kosmicheskaja sistema operativnogo monitoringa tehnogennyh i prirodnyh chrezvychajnyh situacij na baze KK «Kanopus-V» i Belorusskogo kosmicheskogo apparata. Voprosy jelektromehaniki. Trudy NPP VNIIJeM. 2008. T. 105. S. 49–57 (In Russian).

[15] Kosmicheskij kompleks operativnogo monitoringa tehnogennyh i prirodnyh chrezvychajnyh situacij «Kanopus-V» s kosmicheskim apparatom «Kanopus-V» № 1. M.: FGUP «NPP VNIIJeM». 2011. 110 s. (In Russian).

[16] Makridenko L.A., Volkov S.N., Gorbunov A.V., Salihov R.S., Hodnenko V.P. KA «Kanopus-V» № 1 – pervyj rossijskij malyj kosmicheskij apparat vysokodetal'nogo distancionnogo zondirovanija zemli novogo pokolenija. Voprosy jelektromehaniki. Trudy VNIIJeM. 2017. T. 156. S. 2–11 (In Russian).

[17] Nauchno-issledovatel'skij kosmicheskij apparat «Lomonosov». M.: AO «Korporacija «VNIIJeM». 2015. 138 s. (In Russian).

[18] Kosmicheskij kompleks operativnogo monitoringa tehnogennyh i prirodnyh chrezvychajnyh situacij «Kanopus-V» s kosmicheskim apparatom «Kanopus-V-IK». M.: AO «Korporacija «VNIIJeM». 2017. 130 s. (In Russian).

[19] Kosmicheskij kompleks gidrometeorologicheskogo i okeanograficheskogo obespechenija «Meteor-3M» s kosmicheskim apparatom «Meteor-M» №1: spravochnye materialy. M.: FGUP «NPP VNIIJeM». 2008. 144 s. (In Russian).

[20] Kosmicheskij kompleks gidrometeorologicheskogo i okeanograficheskogo obespechenija «Meteor-3M» s kosmicheskim apparatom «Meteor-M» № 1. M.: OAO «Korporacija «VNIIJeM». 2014. 158 s. (In Russian).

[21] Kosmicheskij kompleks gidrometeorologicheskogo i okeanograficheskogo obespechenija «Meteor-3M» s kosmicheskim apparatom «Meteor-M» № 2–1. M.: AO «Korporacija «VNIIJeM». 2017. 156 s. (In Russian).

[22] Bocharov V.S., Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Issledovanie vlijanija korpusa kosmicheskogo apparata na harakteristiki napravlennosti bortovyh antenn Materialy konferencii «Iosif'janovskie chtenija - 2015». 2015. S. 61–63 (In Russian).

[23] Bahtin A.A., Omel'janchuk E.V., Semenova A.Ju. Analiz sovremennyh vozmozhnostej organizacii sverhvysokoskorostnyh sputnikovyh radiolinij. Trudy MAI. 2017. № 96 (In Russian).

[24] Bekrenev O.V.; Goncharov A.K., Martynov S.I. Antennye sistemy priemnyh kompleksov dlja osnashhenija priemnyh stancij ETRIS. Materialy konferencii «Iosif'janovskie chtenija - 2017». 2017. S. 240–241 (In Russian).

[25] Generalov A.G., Gadzhiev Je.V. Sostojanie i perspektivy razvitija bortovyh antenno-fidernyh ustrojstv radiolinii peredachi celevoj informacii. Radiotehnicheskie i telekommunikacionnye sistemy. 2018. № 2(30). S. 44–52 (In Russian).

[26] Sedunov D.P., Privalov D.D. Povyshenie propusknoj sposobnosti sputnikovyh radiolinij. Problemy nauki. 2016. № 6(7). S. 9-11 (In Russian).

[27] Bahtin A.A., Omel'janchuk E.V., Semenova A.Ju. Analiz tehnicheskih harakteristik, ogranichivajushhih propusknuju sposobnost' radiolinii Kosmos-Zemlja. Sb. trudov VIII Vseross. konf. «Radiolokacija i radiosvjaz'». M. 2014. S. 145-149 (In Russian).

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи