RU2598401C1 - Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis - Google Patents
Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598401C1 RU2598401C1 RU2015115131/28A RU2015115131A RU2598401C1 RU 2598401 C1 RU2598401 C1 RU 2598401C1 RU 2015115131/28 A RU2015115131/28 A RU 2015115131/28A RU 2015115131 A RU2015115131 A RU 2015115131A RU 2598401 C1 RU2598401 C1 RU 2598401C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- plane
- arc
- mirror
- antenna
- Prior art date
Links
Images
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 ее пониженная эффективность, вызванная потерями электромагнитной энергии, отраженной основным зеркалом, вследствие ее попадания на контррефлектор, а также затенением части раскрыва рефлектора.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 its contact with the counter-reflector, as well as the shadowing of the reflector aperture.
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 гиперболы, относительно оси аксиальной симметрии так, что фокус параболы совмещен с первым фокусом гиперболы, а во втором фокусе гиперболы размещается облучатель. Недостатком данной антенны является однолучевой режим формирования диаграммы направленности. Целью изобретения является повышение эффективности антенны при снижении уровня кросс-поляризации и создание веерной 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 were obtained by rotating respectively asymmetric cutouts of the parabola and hyperbola relative to the axis of axial symmetry so that the focus of the parabola is aligned with the first focus of the hyperbola and the irradiator is located in the second focus of the hyperbola. The disadvantage of this antenna is the single-beam radiation pattern. 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 решетки 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 из его половин имеет форму монотонной части параболы со смещением фокальной оси относительно плоскости симметрии рефлектора и контррефлектора. Каждая половина контррефлектора в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии рефлектора, имеет форму части гиперболы, выпуклой в сторону рефлектора. For this, a multi-beam two-mirror antenna with an offset focal axis is proposed. It consists of an array 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 of its halves has the shape of a monotonous part of the parabola with a shift of the focal axis relative to the plane of symmetry of the reflector and counterreflector. Each half of the counterreflector in the plane perpendicular to the plane of symmetry of the reflector has the shape of a part of the hyperbola, convex towards the reflector.
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 размещения облучателей (плоскость симметрии);FIG. 1 is a cross-sectional view of a multi-beam two-mirror antenna with a plane displaced by the focal axis passing through the irradiator placement arc (symmetry plane);
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 решетку облучателей 1, расположенных на дуге окружности 2, основного большого зеркала-рефлектора 3 и вспомогательного малого зеркала-контррефлектора 10. Сечения основного 3 и вспомогательного 10 зеркал в плоскости дуги облучателей 2 представляют собой окружности, концентричные дуге размещения облучателей 2 и имеющие по сравнению с ней больший и меньший радиус соответственно. При этом каждое из зеркал состоит из двух половин, симметричных относительно плоскости дуги размещения облучателей.A multi-beam two-mirror antenna with a shifted focal axis (Fig. 1) contains a grating of irradiators 1 located on an arc of a
Рассматривается ситуация для центрального облучателя решетки облучателей 1 на дуге 2.The situation is considered for the central feed of the array of feeds 1 on
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 контрефлектора, имеет форму части гиперболы 7, выпуклой в сторону рефлектора 3. При этом первый фокус 8 гиперболы 7 находится на дуге размещения облучателей 2, а второй фокус 9 находится на оси, равноудаленной от плоскости симметрии 6, аналогичной оси 5-5′, и совпадает с фокусом параболы 3 части (верхней на чертеже) сечения основного зеркала 3.In a plane perpendicular to the plane of symmetry (Fig. 2), each half of the
Многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью работает следующим образом. Любой из решетки 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 4, затем от рефлектора 3. В приближении геометрической оптики лучи, исходящие от облучателя 1 (на фиг. 2 показаны линиями со стрелками), после последовательных отражений от контррефлектора 10 и рефлектора 3 в силу их взаимного расположения, а также свойств кривых второго порядка (гиперболы 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. Благодаря геометрическим свойствам гиперболы 7 лучи главного лепестка ДН облучателя наибольшей интенсивности, после отражения от контррефлектора 10 попадают на центральную часть рефлектора 3, лучи же меньшей интенсивности попадут на края рефлектора 3. Так как длины пути лучей, попадающих в центр рефлектора 3, меньше, чем у лучей, попадающих на его края, то в раскрыве антенны будет формироваться амплитудное распределение поля, интенсивно спадающее к краям. Благодаря этому антенна будет иметь пониженный уровень боковых лепестков ДН и, как следствие, повышенную развязку между соседними лучами.A multi-beam two-mirror antenna with a shifted focal axis operates as follows. Any of the array of irradiators 1 located on the
Поскольку половины рефлектора 3 смещены относительно плоскости симметрии, отраженное от них поле не будет попадать 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 симметричных половин контррефлектора 10 лучи направлены только в сторону соответствующих половин рефлектора 3, то после отражения от него на контррефлектор и тем более в облучатель они не попадают. Следовательно, в антенне отсутствует реакция отраженного от рефлектора поля на облучатель.Since the rays reflected from the symmetric halves of the
В антеннах с несимметричным рефлектором наводимые на нем токи имеют паразитные составляющие поля, ортогональные основной поляризации и приводящие к возникновению кросс-поляризованного излучения, ортогонального по поляризации основному. В предложенной антенне рефлектор 3 и контррефлектор 10 состоят из симметричных половин. Паразитные, ортогональные основным составляющие токов, наводимых на этих половинах, противонаправлены, будут компенсировать друг друга и соответствующее им поле излучения. В результате многолучевая антенна со смещенной фокальной осью будет иметь пониженный уровень кросс-поляризации.In antennas with an asymmetric reflector, the currents induced on it have spurious field components orthogonal to the main polarization and lead to the appearance of cross-polarized radiation orthogonal to the main polarization. In the proposed antenna, the
При размещении одного облучателя из решетки облучателей 1 в другой позиции на дуге 2 (фиг. 1) сформируется ДН с главным лепестком, отклоненным в плоскости этой дуги. При размещении на дуге 2 нескольких облучателей сформируется веерная ДН с независимыми парциальными диаграммами, т.е. (лучами) по числу облучателей.When placing one irradiator from the array of irradiators 1 in another position on the arc 2 (Fig. 1), a beam is formed with the main lobe deflected in the plane of this arc. When several irradiators are placed on the
Таким образом, предложенная многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью обладает веерной ДН при повышенной общей эффективности и пониженном уровне кросс-поляризации.Thus, the proposed multi-beam two-mirror antenna with a displaced 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 |
---|---|---|---|
RU2015115131/28A RU2598401C1 (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 |
---|---|---|---|
RU2015115131/28A RU2598401C1 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2598401C1 true RU2598401C1 (en) | 2016-09-27 |
Family
ID=57018401
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015115131/28A RU2598401C1 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2598401C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759918C1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-11-18 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Design of fixed polarizing mirror of two-reflector antenna system |
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 (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3828352A (en) * | 1971-08-09 | 1974-08-06 | Thomson Csf | Antenna system employing toroidal reflectors |
US4342036A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-27 | Ford Aerospace & Communications Corporation | Multiple frequency band, multiple beam microwave antenna system |
JPS61200707A (en) * | 1985-03-04 | 1986-09-05 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | Dual reflection mirror antenna |
RU2173496C1 (en) * | 2000-07-10 | 2001-09-10 | ВЕЙВФРОНТИЕР Ко., Лтд. | Mirror antenna |
RU2380802C1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-01-27 | Джи-хо Ан | Compact multibeam mirror antenna |
-
2015
- 2015-04-22 RU RU2015115131/28A patent/RU2598401C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3828352A (en) * | 1971-08-09 | 1974-08-06 | Thomson Csf | Antenna system employing toroidal reflectors |
US4342036A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-27 | Ford Aerospace & Communications Corporation | Multiple frequency band, multiple beam microwave antenna system |
JPS61200707A (en) * | 1985-03-04 | 1986-09-05 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | Dual reflection mirror antenna |
RU2173496C1 (en) * | 2000-07-10 | 2001-09-10 | ВЕЙВФРОНТИЕР Ко., Лтд. | Mirror antenna |
RU2380802C1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-01-27 | Джи-хо Ан | Compact multibeam mirror antenna |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759918C1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-11-18 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Design of fixed polarizing mirror of two-reflector antenna system |
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 |
---|---|---|
US20190165485A1 (en) | Reflectarray antenna system | |
CN109075454B (en) | Lens-equipped antenna for use in wireless communication system | |
US7522116B2 (en) | Multibeam antenna | |
WO2006050369A2 (en) | Compensating structures and reflector antenna systems employing the same | |
US10566698B2 (en) | Multifocal phased array fed reflector antenna | |
JP2000216627A (en) | Compact offset gregorio antenna system providing adjacent high gain antenna beam | |
Plastikov | A high-gain multibeam bifocal reflector antenna with 40° field of view for satellite ground station applications | |
EP3035444B1 (en) | Feed re-pointing technique for multiple shaped beams reflector antennas | |
GB2479999A (en) | Wide angle, multiple beam antenna system using an oversized reflector | |
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 | |
RU2598401C1 (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 | |
RU2598399C1 (en) | Multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis | |
EP1020949A2 (en) | A compact folded optics antenna system for providing adjacent, high gain antenna beams | |
RU2664792C1 (en) | Multi-beam combined non-axisymmetric mirror antenna | |
RU2598402C1 (en) | Onboard multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis | |
RU2556466C2 (en) | Multibeam hybrid mirror antenna | |
CN107069225A (en) | A kind of Cassegrain antenna feed structure and Cassegrain antenna | |
RU2673436C1 (en) | Non-inclined multibeam two-mirror antenna of irradiated radiation | |
RU2620875C1 (en) | Multibeam band dish antenna | |
RU2598403C1 (en) | Onboard multibeam double-reflector antenna with shifted focal axis | |
RU2664870C1 (en) | Non-inclined multiple multi-beam band double-reflector antenna | |
RU2776724C1 (en) | Multibeam multiband multimirror antenna with axisymmetric counter-reflectors | |
RU2776725C1 (en) | Multibeam multiband multireflector antenna |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200423 |