RU2446523C1 - Multibeam single-reflector antenna for receiving signals from satellites on edge of visible geostationary orbit sector - Google Patents

Multibeam single-reflector antenna for receiving signals from satellites on edge of visible geostationary orbit sector Download PDF

Info

Publication number
RU2446523C1
RU2446523C1 RU2011107262/07A RU2011107262A RU2446523C1 RU 2446523 C1 RU2446523 C1 RU 2446523C1 RU 2011107262/07 A RU2011107262/07 A RU 2011107262/07A RU 2011107262 A RU2011107262 A RU 2011107262A RU 2446523 C1 RU2446523 C1 RU 2446523C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
parabola
plane
antenna
geostationary orbit
line
Prior art date
Application number
RU2011107262/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Михайлович Сомов (RU)
Анатолий Михайлович Сомов
Алексей Витальевич Бабинцев (RU)
Алексей Витальевич Бабинцев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио
Priority to RU2011107262/07A priority Critical patent/RU2446523C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2446523C1 publication Critical patent/RU2446523C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: disclosed is a multi-beam antenna, having a reflector which is a cut of a portion of a surface formed by turning a parabola about an axis lying in the plane of the parabola and perpendicular to the focal axis of the parabola, and a line or radiators lying on the middle of the radius of rotation and at the focal point of the parabola. Said portion is cut from a surface formed by turning a parabola about an axis inclined at an angle equal to the angle of inclination of serviced section of the geostationary orbit to the horizon line, to the normal to the plane passing through the point where the antenna is located and two points lying infinitely near to centre of the serviced section of the geostationary orbit such that the top and bottom edges of the reflector lie in parallel to said plane, and the line of radiators is inclined to said plane.
EFFECT: high gain of the multibeam single-reflector antenna which is specifically meant to receive signals from satellites located on the edge of the visible section of the geostationary orbit, which does not need to be inclined to the earth's surface.
5 dwg

Description

Изобретение относится к антеннам и предназначено для использования в составе радиотехнических устройств спутниковой связи в ОВЧ и УВЧ диапазонах.The invention relates to antennas and is intended for use as part of radio engineering satellite communications devices in the VHF and UHF bands.

Известны конструкции многолучевых зеркальных антенн, позволяющие осуществить формирование нескольких отклоненных диаграмм в некотором секторе углов (пат. RU 2380802, Н01Q 19/19, 2336615, Н01Q 15/00, 2181519, Н01Q 19/18, 2342748, Н01Q 19/10, пат. США 4786910, Н01Q 25/100).Known designs of multi-beam mirror antennas that allow the formation of several deviated diagrams in a certain sector of angles (US Pat. RU 2380802, H01Q 19/19, 2336615, H01Q 15/00, 2181519, H01Q 19/18, 2342748, H01Q 19/10, US Pat. U.S. 4,786,910; H01Q 25/100).

Из известных конструкций наиболее близкой по технической сущности является многолучевая антенна (МЛА), описанная в статье Сомова и Бабинцева «Многолучевая зеркальная антенна для спутниковых систем связи» (сборник научных статей «Труды НИИР», 2010 г., №1, стр.35-42), которая способна принимать сигналы одновременно от каждого из нескольких искусственных спутников Земли (ИСЗ), находящихся на геостационарной орбите (ГСО), через парциальную диаграмму (луч). Антенна содержит параболическое зеркало, имеющее прямоугольную форму раскрыва и формирующееся путем вырезки из рефлектора, образованного путем вращения параболы, и решетку облучателей, расположенных в фокусах зеркала.Of the known structures, the closest in technical essence is the multi-beam antenna (MLA), described in the article by Somov and Babintsev “Multi-beam mirror antenna for satellite communication systems” (collection of scientific articles “Transactions of NIIR”, 2010, No. 1, p. 35- 42), which is capable of receiving signals simultaneously from each of several artificial Earth satellites (AES) located in a geostationary orbit (GSO) through a partial diagram (beam). The antenna contains a parabolic mirror having a rectangular aperture shape and formed by cutting from a reflector formed by rotation of the parabola, and an array of irradiators located in the foci of the mirror.

К одному из недостатков такой конструкции МЛА относится неудобство приема сигналов со спутников, находящихся на «краях» видимого сектора ГСО, которое выражается в том, что антенну необходимо располагать под наклоном к земной поверхности.One of the disadvantages of such an MDA design is the inconvenience of receiving signals from satellites located on the "edges" of the visible sector of the GSO, which is expressed in the fact that the antenna must be placed at an angle to the earth's surface.

Технический результат заключается в обеспечении высокого коэффициента усиления многолучевой однозеркальной антенны, специально предназначенной для приема сигналов с «краевых» спутников, которую не нужно устанавливать наклонно к земной поверхности.The technical result consists in providing a high gain of a multi-beam single-mirror antenna, specially designed for receiving signals from "edge" satellites, which does not need to be installed obliquely to the earth's surface.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагается многолучевая антенна, содержащая зеркало, которое представляет собой вырезку части поверхности из поверхности, образованной вращением параболы вокруг оси, лежащей в плоскости параболы и перпендикулярной фокальной оси параболы, и линейку облучателей, расположенных на середине радиуса вращения и в фокусе параболы, причем вырезка осуществляется из поверхности, образованной вращением параболы относительно оси, наклоненной под углом, равным углу наклона обслуживаемого участка геостационарной орбиты к линии горизонта, к нормали к плоскости, проходящей через точку размещения антенны и две бесконечно близко расположенные к центру обслуживаемого участка геостационарной орбиты точки, так что верхняя и нижняя кромки зеркала расположены параллельно указанной плоскости, а линия размещения облучателей наклонена к указанной плоскости.The specified technical result is achieved by the fact that a multi-beam antenna is proposed that contains a mirror, which is a notch of a part of the surface from the surface formed by the rotation of the parabola around an axis lying in the plane of the parabola and perpendicular to the focal axis of the parabola, and a line of irradiators located in the middle of the radius of rotation and in focus of the parabola, moreover, the notch is made from the surface formed by the rotation of the parabola relative to the axis inclined at an angle equal to the angle of inclination of the serviced the geostationary orbit is connected to the horizon line, to the normal to the plane passing through the antenna placement point and two points infinitely close to the center of the serviced geostationary orbit section, so that the upper and lower edges of the mirror are parallel to the specified plane, and the line of the irradiators is inclined to the specified plane .

В декартовой системе координат поверхность зеркала МЛА описывается следующей формулой:In a Cartesian coordinate system, the surface of an MDA mirror is described by the following formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где α - угол наклона к линии горизонта обслуживаемого видимого участка ГСО; RЗ - радиус окружности зеркала антенны; DL - размер раскрыва антенны в продольной плоскости; DТ - размер раскрыва антенны в поперечной плоскости; x, y, z - координаты. Начало координат - расположение «центрального» облучателя, принимающего сигнал со спутника, находящегося посередине обслуживаемого сектора ГСО.where α is the angle of inclination to the horizon line of the served visible portion of the GSO; R З - radius of the circle of the antenna mirror; D L - the size of the aperture of the antenna in the longitudinal plane; D T - the size of the aperture of the antenna in the transverse plane; x, y, z - coordinates. The origin is the location of the "central" feed, receiving a signal from a satellite located in the middle of the served GSO sector.

Линия расположения фазовых центров облучателей антенны в той же декартовой системе координат описывается формулой:The line location of the phase centers of the antenna feeds in the same Cartesian coordinate system is described by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

При наводке облучателя на обслуживаемый спутник в силу нелинейности видимого участка ГСО фазовый центр облучателя будет немного отстоять от указанной выше линии, что приводит к незначительному понижению коэффициента усиления антенны.When aiming the irradiator at a serviced satellite, due to the nonlinearity of the visible portion of the GSO, the phase center of the irradiator will be slightly separated from the above line, which leads to a slight decrease in the antenna gain.

Для пояснения устройства предлагаемой антенны используются фиг.1 - изображение антенны в декартовой системе координат в трех различных проекциях, фиг.2 - парабола и ось вращения, фиг.3 - видимый участок ГСО, фиг.4 - расположение диаграмм направленности, фиг.5 - ход лучей в геометрооптическом представлении.To explain the device of the proposed antenna, FIG. 1 is used — an image of the antenna in a Cartesian coordinate system in three different projections, FIG. 2 — a parabola and an axis of rotation, FIG. 3 — a visible portion of a GSO, FIG. 4 — arrangement of radiation patterns, FIG. 5 — ray path in geometrical optical representation.

Антенна содержит рефлектор 1 и линейку облучателей, фазовые центры которых расположены на линии 2 (фиг.1). На фиг.1 также изображена ось вращения 3.The antenna contains a reflector 1 and a line of irradiators, the phase centers of which are located on line 2 (figure 1). Figure 1 also shows the axis of rotation 3.

Зеркало (рефлектор) 1, используемое для формирования поля отраженной волны с плоским фазовым фронтом в режиме передачи или квазисферической волны в режиме приема, выполнено в виде вырезки части поверхности из поверхности, образованной вращением параболы относительно оси, лежащей в плоскости параболы и перпендикулярной ее фокальной оси (фиг.2), наклоненной под углом α к нормали к плоскости, проходящей через точку размещения антенны и две бесконечно близко расположенные к центру обслуживаемого участка (фиг.3) геостационарной орбиты точки. Причем верхняя и нижняя кромки зеркала расположены параллельно указанной плоскости. Угол α равен углу наклона обслуживаемого участка ГСО (фиг.3) к линии горизонта.The mirror (reflector) 1, used to form the field of the reflected wave with a flat phase front in the transmission mode or quasispherical wave in the reception mode, is made in the form of cutting out a part of the surface from the surface formed by the rotation of the parabola relative to an axis lying in the plane of the parabola and perpendicular to its focal axis (Fig.2), inclined at an angle α to the normal to the plane passing through the point of placement of the antenna and two infinitely close to the center of the served area (Fig.3) of the geostationary orbit of the point. Moreover, the upper and lower edges of the mirror are parallel to the specified plane. The angle α is equal to the angle of inclination of the serviced GSO section (Fig. 3) to the horizon line.

Линейка облучателей, фазовые центры которых расположены на линии 2 (фиг.1), состоит из облучателей, в качестве которых могут быть использованы рупорные, спиральные, щелевые и др. одиночные или групповые (кластерные) излучатели, что не влияет на суть заявляемого решения, но обладающие фазовым или "частичным фазовым" центром. Линия 2 расположена в плоскости вращения фокальной оси параболы и является частью окружности с радиусом RЗ/2 и с центром на оси вращения 3. Плоскость расположения линии 2 наклонена к плоскости, проходящей через точку размещения антенны и две бесконечно близко расположенные к центру обслуживаемого участка геостационарной орбиты точки, под углом α.The line of irradiators, the phase centers of which are located on line 2 (Fig. 1), consists of irradiators, which can be used as horn, spiral, slot, and other single or group (cluster) emitters, which does not affect the essence of the proposed solution, but with a phase or "partial phase" center. Line 2 is located in the plane of rotation of the focal axis of the parabola and is part of a circle with radius R З / 2 and centered on the axis of rotation 3. The plane of location of line 2 is inclined to the plane passing through the antenna location point and two infinitely close to the center of the geostationary serving section orbits of a point, at an angle α.

Предложенная антенна на передачу работает следующим образом (фиг.5). Каждый облучатель излучает электромагнитное поле со сферическим фазовым фронтом в пределах угла раскрыва рефлектора. Геометрооптические лучи этих полей отражаются в соответствующих точках зеркала и формируют отраженные волны с плоским фазовым фронтом. Места расположения и ориентации облучателей относительно зеркала определяются расположением обслуживаемых спутников на ГСО.The proposed antenna for transmission works as follows (figure 5). Each irradiator emits an electromagnetic field with a spherical phase front within the opening angle of the reflector. The geometrical optical rays of these fields are reflected at the corresponding points of the mirror and form reflected waves with a flat phase front. The locations and orientations of the irradiators relative to the mirror are determined by the location of the served satellites on the GSO.

В режиме приема предложенная антенна работает следующим образом (фиг.5). Геометрооптические лучи парциальных диаграмм направленности, приходящие на зеркало в виде волн с плоским фазовым фронтом, отражаются от зеркала, концентрируясь в фокусе зеркала, где и устанавливается фазовый центр облучателя.In the reception mode, the proposed antenna operates as follows (figure 5). Geometrical optical rays of partial radiation patterns arriving at the mirror in the form of waves with a flat phase front are reflected from the mirror, concentrating at the focus of the mirror, where the phase center of the irradiator is established.

Предлагаемое изобретение позволяет сформировать набор парциальных диаграмм направленности, пример которых изображен на фиг.4. На рисунке по оси абсцисс отложены углы в радианах, по оси ординат - уровень диаграммы направленности в дБ.The present invention allows to form a set of partial radiation patterns, an example of which is shown in figure 4. In the figure, the abscissa shows the angles in radians, and the ordinate shows the level of the radiation pattern in dB.

Предлагаемое изобретение позволяет принимать сигналы со спутников, находящихся на краю видимого участка ГСО, без необходимости наклонять антенну к плоскости горизонта.The present invention allows to receive signals from satellites located on the edge of the visible portion of the GSO, without the need to tilt the antenna to the horizon.

Возможны различные модификации предлагаемого изобретения, что не меняет суть рассматриваемой конструкции, т.е. заявленное в изобретении решение является общим для однозеркальных антенн, формирующих многолучевую диаграмму направленности.Various modifications of the invention are possible, which does not change the essence of the structure under consideration, i.e. The solution claimed in the invention is common for single-mirror antennas forming a multi-beam pattern.

Источники информацииInformation sources

1. Сомов A.M., Бабинцев А.В. Многолучевая зеркальная антенна для спутниковых систем связи // Труды НИИР. - 2010. - №1. - С.35-42.1. Somov A.M., Babintsev A.V. Multipath Mirror Antenna for Satellite Communication Systems // Transactions of NIIR. - 2010. - No. 1. - S. 35-42.

2. Айзенберг Г.3., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. Ч.1. - М.: Связь, 1977. - 382 с.2. Eisenberg G. 3., Yampolsky V.G., Tereshin O.N. VHF antennas. Part 1. - M .: Communication, 1977 .-- 382 p.

3. Айзенберг Г.3., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. Ч.2. - М.: Связь, 1977. - 288 с.3. Eisenberg G. 3., Yampolsky V.G., Tereshin O.N. VHF antennas. Part 2. - M.: Communication, 1977 .-- 288 p.

Claims (1)

Многолучевая антенна, содержащая зеркало, которое представляет собой вырезку части поверхности из поверхности, образованной вращением параболы вокруг оси, лежащей в плоскости параболы и перпендикулярной фокальной оси параболы, и линейку облучателей, расположенных на середине радиуса вращения и в фокусе параболы, отличающаяся тем, что вырезка осуществляется из поверхности, образованной вращением параболы относительно оси, наклоненной под углом, равным углу наклона обслуживаемого участка геостационарной орбиты к линии горизонта, к нормали к плоскости, проходящей через точку размещения антенны и две бесконечно близко расположенных к центру обслуживаемого участка геостационарной орбиты точки, так, что верхняя и нижняя кромки зеркала расположены параллельно указанной плоскости, а линия размещения облучателей наклонена к указанной плоскости. A multi-beam antenna containing a mirror, which is a notch of a part of the surface from a surface formed by the rotation of a parabola around an axis lying in the plane of the parabola and perpendicular to the focal axis of the parabola, and a line of irradiators located in the middle of the radius of rotation and in the focus of the parabola, characterized in that the notch is carried out from the surface formed by the rotation of the parabola relative to the axis inclined at an angle equal to the angle of inclination of the serviced portion of the geostationary orbit to the horizon line, to the nor small to a plane passing through the antenna placement point and two points infinitely close to the center of the serviced portion of the geostationary orbit, so that the upper and lower edges of the mirror are parallel to the indicated plane, and the line of the irradiators is inclined to the specified plane.
RU2011107262/07A 2011-02-28 2011-02-28 Multibeam single-reflector antenna for receiving signals from satellites on edge of visible geostationary orbit sector RU2446523C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011107262/07A RU2446523C1 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Multibeam single-reflector antenna for receiving signals from satellites on edge of visible geostationary orbit sector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011107262/07A RU2446523C1 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Multibeam single-reflector antenna for receiving signals from satellites on edge of visible geostationary orbit sector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2446523C1 true RU2446523C1 (en) 2012-03-27

Family

ID=46030999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011107262/07A RU2446523C1 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Multibeam single-reflector antenna for receiving signals from satellites on edge of visible geostationary orbit sector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2446523C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805126C1 (en) * 2023-01-18 2023-10-11 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) Composite multi-beam two-mirror antenna

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2181519C1 (en) * 2001-05-14 2002-04-20 Академия ФАПСИ при Президенте Российской Федерации Hybrid multiple-beam non-atlantic mirror antenna
RU2336615C1 (en) * 2006-12-15 2008-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Multipath reflector antenna
RU2380802C1 (en) * 2008-11-17 2010-01-27 Джи-хо Ан Compact multibeam mirror antenna

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2181519C1 (en) * 2001-05-14 2002-04-20 Академия ФАПСИ при Президенте Российской Федерации Hybrid multiple-beam non-atlantic mirror antenna
RU2336615C1 (en) * 2006-12-15 2008-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Multipath reflector antenna
RU2380802C1 (en) * 2008-11-17 2010-01-27 Джи-хо Ан Compact multibeam mirror antenna

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805126C1 (en) * 2023-01-18 2023-10-11 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) Composite multi-beam two-mirror antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2446524C1 (en) Multibeam double-reflector antenna for receiving signals from satellites on edge of visible geostationary orbit sector
US6590544B1 (en) Dielectric lens assembly for a feed antenna
Van Atta et al. Contributions to the antenna field during World War II
US4298877A (en) Offset-fed multi-beam tracking antenna system utilizing especially shaped reflector surfaces
CN109075454B (en) Lens-equipped antenna for use in wireless communication system
US4342036A (en) Multiple frequency band, multiple beam microwave antenna system
TW200826363A (en) Antenna with shaped asymmetric main reflector and subreflector with asymmetric waveguide feed
US20040164920A1 (en) Multi-polarized feeds for dish antennas
EP1020952A1 (en) Gregorian antenna system
EP3035444B1 (en) Feed re-pointing technique for multiple shaped beams reflector antennas
US4535338A (en) Multibeam antenna arrangement
US20170222327A1 (en) Multifocal phased array fed reflector antenna
EP1020950A2 (en) A compact front-fed dual reflector antenna system for providing adjacent, high gain antenna beams
EP1020951A2 (en) A compact side-fed dual reflector antenna system for providing adjacent, high gain antenna beams
CA2912541C (en) Low profile high efficiency multi-band reflector antennas
US20230282987A1 (en) Multisegment reflector antenna directing beams
TW405279B (en) Antenna for communicating with low earth orbit satellite
WO2018096307A1 (en) A frequency scanned array antenna
RU2446523C1 (en) Multibeam single-reflector antenna for receiving signals from satellites on edge of visible geostationary orbit sector
US6633744B1 (en) Ground-based satellite communications nulling antenna
AU2020406407B2 (en) Multibeam antenna
JP2000216624A (en) Compact foldable optical antenna system for providing adjacent high gain antenna beam
EP1184939B1 (en) Gridded reflector antenna
JPH0654843B2 (en) Multi-frequency band shared antenna
RU2556466C2 (en) Multibeam hybrid mirror antenna

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190301