RU2598399C1 - Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis - Google Patents
Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598399C1 RU2598399C1 RU2015115130/28A RU2015115130A RU2598399C1 RU 2598399 C1 RU2598399 C1 RU 2598399C1 RU 2015115130/28 A RU2015115130/28 A RU 2015115130/28A RU 2015115130 A RU2015115130 A RU 2015115130A RU 2598399 C1 RU2598399 C1 RU 2598399C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- mirror
- arc
- plane
- antenna
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи через искусственные спутники Земли (ИСЗ), находящиеся на геостационарной орбите (ГСО), в сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн.The invention is intended for use in the composition of radio devices for television, broadcasting and radio communications through artificial Earth satellites (AES) located in the geostationary orbit (GSO) in the centimeter and millimeter wave ranges.
Известны [1, 4] многолучевые двухзеркальные тороидально-параболические антенны, состоящие из основного зеркала-рефлектора в виде части параболического тора, вспомогательного зеркала-контррефлектора и системы облучателей, расположенных на дуге окружности. Данные антенны позволяют формировать веерную диаграмму направленности (ДН) для одновременной радиосвязи с несколькими ИСЗ на ГСО. К недостаткам такой антенны относится пониженная ее эффективность, вызванная потерями электромагнитной энергии, отраженной основным зеркалом, вследствие затенения его контррефлектором.Known [1, 4] are multi-beam two-mirror toroidal parabolic antennas, consisting of a main reflector mirror in the form of a part of a parabolic torus, an auxiliary counterreflector mirror and a system of irradiators located on an arc of a circle. These antennas allow you to create a fan radiation pattern (LH) for simultaneous radio communication with several satellites on the GSO. The disadvantages of such an antenna include its reduced efficiency, caused by the loss of electromagnetic energy reflected by the main mirror due to the shadowing of its counterreflector.
Для устранения затенения контррефлектором поля, отраженного от рефлектора, а также реакции поля, отраженного контррефлектором на облучатель, тороидально-параболические антенны выполняются, как правило, по несимметричной схеме с вынесенным облучателем (типа «офсет»). Недостатком такой реализации является повышенный уровень кроссполяризации.To eliminate shadowing by the counter-reflector of the field reflected from the reflector, as well as the reaction of the field reflected by the counter-reflector to the irradiator, toroidal parabolic antennas are performed, as a rule, according to an asymmetric scheme with a remote irradiator (of the "offset" type). The disadvantage of this implementation is the increased level of cross-polarization.
Известны [2, 3] двухзеркальные антенны со смещенной фокальной осью, в которых фокальная ось параболы является образующей основного зеркала и не совпадает с осью аксиальной симметрии антенны. Профили основного и вспомогательного зеркал в антеннах со смещенной фокальной осью получены путем вращения соответственно несимметричных вырезок параболы и эллипса, расположенных по разные стороны от фокальной оси параболы относительно оси аксиальной симметрии так, что фокус параболы совмещен с первым фокусом эллипса, а второй фокус эллипса лежит на фокальной оси параболы. Недостатком данной антенны является однолучевой режим формирования диаграммы направленности.Known [2, 3] are two-mirror antennas with a shifted focal axis, in which the focal axis of the parabola is a generatrix of the main mirror and does not coincide with the axis of axial symmetry of the antenna. The profiles of the main and auxiliary mirrors in antennas with a shifted focal axis are obtained by rotating, respectively, asymmetric notches of the parabola and ellipse located on opposite sides of the focal axis of the parabola relative to the axis of axial symmetry so that the focus of the parabola is aligned with the first focus of the ellipse and the second focus of the ellipse lies on focal axis of the parabola. The disadvantage of this antenna is the single-beam radiation pattern.
Целью изобретения является повышение эффективности антенны при снижении уровня кроссполяризации и создание веерной диаграммы направленности.The aim of the invention is to increase the efficiency of the antenna while reducing the level of cross-polarization and the creation of a fan radiation pattern.
Для этого предлагается многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью. Она состоит из системы облучателей, расположенных на дуге окружности, основного зеркала-рефлектора и вспомогательного зеркала-контррефлектора. Сечения основного и вспомогательного зеркал в плоскости дуги облучателей представляют собой окружности, концентричные дуге размещения облучателей и имеющие по сравнению с ней больший и меньший радиус соответственно. При этом каждое из зеркал состоит из двух половин, симметричных относительно плоскости дуги облучателей. В плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии рефлектора, каждая его половина имеет форму монотонной части параболы со смещением фокальной оси относительно плоскости симметрии. Каждая половина контррефлектора в этой же плоскости имеет форму части эллипса, вогнутой в сторону рефлектора и расположенной так, что первый фокус эллипса находится на дуге решетки облучателей, а второй совпадает с фокусом параболы, образующей основное зеркало.For this, a multi-beam two-mirror antenna with an offset focal axis is proposed. It consists of a system of irradiators located on an arc of a circle, a main reflector mirror and an auxiliary counterreflector mirror. The cross sections of the main and auxiliary mirrors in the plane of the irradiator arc are circles concentric to the arc of the irradiator placement and having a larger and smaller radius, respectively. In addition, each of the mirrors consists of two halves symmetric with respect to the plane of the irradiator arc. In a plane perpendicular to the plane of symmetry of the reflector, each half of it has the form of a monotonous part of the parabola with a shift of the focal axis relative to the plane of symmetry. Each half of the counterreflector in the same plane has the shape of a part of the ellipse concave towards the reflector and located so that the first focus of the ellipse is located on the arc of the irradiator array, and the second coincides with the focus of the parabola forming the main mirror.
Изобретение поясняется чертежами, на которых:The invention is illustrated by drawings, in which:
- фиг. 1 - сечение многолучевой двухзеркальной антенны со смещенной фокальной осью плоскостью, проходящей через дугу облучателей;- FIG. 1 is a cross section of a multi-beam two-mirror antenna with a displaced focal axis by a plane passing through the arc of irradiators;
- фиг. 2 - сечение многолучевой двухзеркальной антенны со смещенной фокальной осью плоскостью, перпендикулярной плоскости симметрии антенны.- FIG. 2 - section of a multi-beam two-mirror antenna with a plane displaced by the focal axis perpendicular to the plane of symmetry of the antenna.
Многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью (фиг. 1) содержит систему облучателей 1, расположенных на дуге окружности 2, основного большого зеркала-рефлектора 3 и вспомогательного малого зеркала-контррефлектора 10. Сечения основного и вспомогательного зеркал в плоскости дуги облучателей представляют собой окружности, концентричные дуге облучателей и имеющие по сравнению с ней больший и меньший радиус соответственно. При этом каждое из зеркал состоит из двух половин, симметричных относительно плоскости дуги решетки облучателей.A multi-beam two-mirror antenna with a shifted focal axis (Fig. 1) contains a system of
В плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии (фиг.2), каждая половина рефлектора 3 представляет собой поверхность, образованную монотонной частью параболы, фокальная ось 5-5′ которой смещена относительно плоскости симметрии 6 путем параллельного переноса. Каждая половина контррефлектора 10 в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии, имеет форму части эллипса 7, вогнутой в сторону рефлектора 3. При этом первый фокус 8 эллипса 7 находится на дуге размещения облучателей 2, а второй фокус 9 находится на фокальной оси 5-5′ и совпадает с фокусом параболы соответствующей части основного зеркала 3. Окружность 4 представляет собой геометрическое место точек размещения фокусов параболы, совмещенных со вторыми фокусами 9 эллипсов 7. Окружность 2 представляет собой геометрическое место точек размещения первых фокусов 8 эллипсов 7 и облучателей 1.In the plane perpendicular to the plane of symmetry (figure 2), each half of the
Многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью работает следующим образом. Любой из облучателей 1, расположенных на дуге 2, будучи подключенным к генератору высокочастотных электромагнитных колебаний (на чертежах не показан) является источником первичных электромагнитных волн. Эти волны поочередно отражаются сначала от контррефлектора 10, затем от рефлектора 3.A multi-beam two-mirror antenna with a shifted focal axis operates as follows. Any of the
В приближении геометрической оптики лучи, исходящие от облучателя (на фиг. 2 показаны линиями со стрелками), после последовательных отражений от контррефлектора 4 и рефлектора 3 в силу их взаимного расположения, а также свойств кривых второго порядка (эллипса и параболы) окажутся параллельны друг другу. При этом длины этих лучей от дуги облучателей 2 до плоскости раскрыва антенны 11 окажутся равны. Если при этом фазовый центр облучателя находится на дуге облучателей 2, то в раскрыве антенны 11 будет иметь место синфазное распределение поля, формирующее ДН с главным максимумом, лежащим в плоскости симметрии антенны.In the approximation of geometric optics, the rays emanating from the irradiator (shown in Fig. 2 by lines with arrows), after successive reflections from the
В силу геометрических свойств эллипса лучи, соответствующие максимуму главного лепестка ДН облучателя и имеющие наибольшую интенсивность, отражаясь от центральной части 6 контррефлектора 10, попадают на край рефлектора 3. Лучи, попадающие на периферию контррефлектора 10 и имеющую меньшую интенсивность, облучают среднюю часть рефлектора 3. Длина пути от облучателя 1 до края рефлектора 3 больше, чем до его средней части. Поэтому амплитудное распределение поля вдоль радиуса раскрыва антенны в сравнении с обычными двухзеркальными антеннами окажется более равномерным, что приведет к повышению коэффициента использования площади раскрыва антенны.Due to the geometric properties of the ellipse, the rays corresponding to the maximum of the main lobe of the beam of the irradiator and having the highest intensity, reflected from the
Поскольку половины рефлектора 3 смещены относительно плоскости симметрии, отраженное от них поле не попадает на контррефлектор 10. Следовательно, в предложенной антенне устранено затенение контррефлектором поля, отраженного от рефлектора, что дает повышение эффективности антенны.Since the halves of the
Так как отраженные от контррефлектора 10 волны направлены только в сторону соответствующих половин рефлектора 3, то обратно в облучатель они не попадают. Следовательно, в антенне отсутствует реакция поля, отраженного контррефлектором 10 на облучатель 1.Since the waves reflected from the
В антеннах с несимметричным рефлектором наводимые на нем токи имеют паразитные ортогональные основной поляризации и приводящие к возникновению кросс-поляризованного излучения ортогонального основному. В предложенной антенне рефлектор 3 и контррефлектор 10 состоят из симметричных половин. Паразитные компоненты токов, наводимых на этих половинах, взаимно противонаправлены и создадут компенсирующие друг друга поля излучения. В результате многолучевая антенна со смещенной фокальной осью будет иметь пониженный уровень кроссполяризации.In antennas with an asymmetric reflector, the currents induced on it have parasitic orthogonal main polarization and lead to the appearance of cross-polarized radiation orthogonal to the main one. In the proposed antenna, the
При перемещении одного из системы облучателя 1 на другую позицию вдоль дуги 2 (фиг.1) главный лепесток ДН отклоняется в плоскости этой дуги. Если на дуге 2 разместить несколько облучателей, будет формироваться веерная ДН с независимыми парциальными диаграммами (лучами) по числу облучателейWhen moving one of the
Таким образом, предложенная многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью обладает веерной ДН при повышенной общей эффективности и пониженным уровнем кроссполяризации.Thus, the proposed multi-beam two-mirror antenna with a shifted focal axis has a fan beam with increased overall efficiency and a low level of cross-polarization.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Сомов A.M. Распространение радиоволн и антенны спутниковых систем связи: Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2015. - 456 с.: ил.1. Somov A.M. Propagation of radio waves and antennas of satellite communication systems: Textbook for universities. - M .: Hot line - Telecom, 2015 .-- 456 p.: Ill.
2. Improvements in or relating to Microwave Aerials: Патент GB 973583: МПК H01Q 17/00; H01Q 19/10; H01Q 19/19. / I.L. Lee; Заявка GB 19620014057 от 11.04.1962 г.; Опубл. 28.10.1964 г.2. Improvements in or relating to Microwave Aerials: Patent GB 973583: IPC H01Q 17/00; H01Q 19/10; H01Q 19/19. / I.L. Lee Application GB 19620014057 dated 04/11/1962; Publ. 10/28/1964
3. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. / Под ред. Г.З. Айзенберга: В 2-х ч. Ч. 2. - М., Связь, 1977. - 288 с.: ил.3. Eisenberg G.Z., Yampolsky V.G., Tereshin O.N. VHF antennas. / Ed. G.Z. Eisenberg: In the 2nd part of Part 2 - M., Communication, 1977 .-- 288 pp., Ill.
4. Фролов О.П., Вальд В.П. Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи. - М.: Горячая линия - Телеком, 2008. - 496 с.: ил.4. Frolov O.P., Wald V.P. Mirror antennas for satellite earth stations. - M .: Hot line - Telecom, 2008 .-- 496 p.: Ill.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015115130/28A RU2598399C1 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015115130/28A RU2598399C1 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2598399C1 true RU2598399C1 (en) | 2016-09-27 |
Family
ID=57018391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015115130/28A RU2598399C1 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2598399C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805200C1 (en) * | 2023-01-18 | 2023-10-12 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) | Composite multi-beam mirror antenna |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2064212C1 (en) * | 1993-03-25 | 1996-07-20 | Анатолий Михайлович Сомов | Double-reflector axisymmetrical antenna |
US6222495B1 (en) * | 2000-02-25 | 2001-04-24 | Channel Master Llc | Multi-beam antenna |
US7522116B2 (en) * | 2006-02-23 | 2009-04-21 | Agence Spatiale Europeenne | Multibeam antenna |
-
2015
- 2015-04-22 RU RU2015115130/28A patent/RU2598399C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2064212C1 (en) * | 1993-03-25 | 1996-07-20 | Анатолий Михайлович Сомов | Double-reflector axisymmetrical antenna |
US6222495B1 (en) * | 2000-02-25 | 2001-04-24 | Channel Master Llc | Multi-beam antenna |
US7522116B2 (en) * | 2006-02-23 | 2009-04-21 | Agence Spatiale Europeenne | Multibeam antenna |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805200C1 (en) * | 2023-01-18 | 2023-10-12 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) | Composite multi-beam mirror antenna |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109075454B (en) | Lens-equipped antenna for use in wireless communication system | |
US20200153107A1 (en) | Multibeam antenna designs and operation | |
US10566698B2 (en) | Multifocal phased array fed reflector antenna | |
US20070195000A1 (en) | Multibeam antenna | |
EP3035444B1 (en) | Feed re-pointing technique for multiple shaped beams reflector antennas | |
JP2000216626A (en) | Compact forward feed type dual reflector antenna system for providing adjacent high gain antenna beam | |
JP2000216625A (en) | Compact side-feed type dual reflector antenna system for providing adjacent high gain antenna beam | |
GB2559009A (en) | A frequency scanned array antenna | |
RU2598401C1 (en) | Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis | |
RU2598399C1 (en) | Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis | |
Manoochehri et al. | A new method for designing high efficiency multi feed multi beam reflector antennas | |
RU2664792C1 (en) | Multi-beam combined non-axisymmetric mirror antenna | |
RU2673436C1 (en) | Non-inclined multibeam two-mirror antenna of irradiated radiation | |
RU2556466C2 (en) | Multibeam hybrid mirror antenna | |
RU2620875C1 (en) | Multibeam band dish antenna | |
JP2000216624A (en) | Compact foldable optical antenna system for providing adjacent high gain antenna beam | |
RU2598402C1 (en) | Onboard multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis | |
RU2598403C1 (en) | Onboard multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis | |
CN107069225A (en) | A kind of Cassegrain antenna feed structure and Cassegrain antenna | |
RU2664870C1 (en) | Non-inclined multiple multi-beam band double-reflector antenna | |
RU2776724C1 (en) | Multibeam multiband multimirror antenna with axisymmetric counter-reflectors | |
RU2664751C1 (en) | Multi-beam range two-mirror antenna with irradiated radiation | |
RU2776725C1 (en) | Multibeam multiband multireflector antenna | |
RU2627284C1 (en) | Multibeam combined mirror antenna | |
RU2623652C1 (en) | Multi-wave antenna (versions) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200423 |