RU2664870C1 - Ненаклонная многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна - Google Patents
Ненаклонная многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664870C1 RU2664870C1 RU2017140173A RU2017140173A RU2664870C1 RU 2664870 C1 RU2664870 C1 RU 2664870C1 RU 2017140173 A RU2017140173 A RU 2017140173A RU 2017140173 A RU2017140173 A RU 2017140173A RU 2664870 C1 RU2664870 C1 RU 2664870C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- irradiators
- arc
- reflector
- ellipse
- radio
- Prior art date
Links
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике, к области антенной техники в диапазоне СВЧ-КВЧ и предназначено для использования в системах радиосвязи, радиопеленга, радионаблюдения и радиомониторинга. Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи через искусственные спутники земли (ИСЗ), расположенные на краю видимого сектора геостационарной орбиты (ГСО) сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн, работающих одновременно и в нескольких диапазонах частот каждый. Ненаклонная многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна, состоящая из системы облучателей, расположенных на дуге окружности, основного зеркала-рефлектора, имеющего форму параболы в плоскости, ортогональной дуге окружности расположения облучателей и наклоненной относительно горизонта, вспомогательного зеркала-контррефлектора в виде соосного параболе эллипса, вогнутого в сторону рефлектора, в той же наклоненной плоскости, сечения которых в плоскости дуги облучателей представляют собой окружности, концентричные дуге облучателей и имеющие по сравнению с ней больший и меньший радиус соответственно, дуга окружностей облучателей проходит через фокус эллипса, приближенного к рефлектору. При этом на дуге облучателей, проходящей через фокус эллипса, удаленный от рефлектора, размещен дополнительный облучатель. Технический результат заключается в повышении эффективности антенны при одновременном приеме двух диапазонов частот. 5 ил.
Description
Изобретение относится к области радиотехнике и предназначено для использования в качестве земных антенн спутниковых систем связи с ретрансляторами СВЧ диапазонов, расположенными на краю видимого сектора геостационарной орбиты (ГСО) при одновременной работе с несколькими искусственными спутниками Земли (ИСЗ), каждый из которых работает в нескольких диапазонах частот.
Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических комплексов земных станций спутниковой связи для ИСЗ связи на геостационарной орбите. Может быть использовано для передачи и приема телевидения, радиовещания и радиосвязи в ОВЧ, УВЧ и СВЧ диапазонах Известны ненаклонные к горизонту многолучевые двухзеркальные антенны [1], состоящие из системы облучателей, расположенных на дуге окружности, основного зеркала-рефлектора, имеющего форму параболы в плоскости, ортогональной дуге окружности расположения облучателей и наклоненной относительно горизонта, вспомогательного зеркала-контррефлектора в виде соосного параболе эллипса, вогнутого в сторону рефлектора, в той же наклоненной плоскости, сечения которых в плоскости дуги облучателей представляют собой окружности, концентричные дуге облучателей и имеющие по сравнению с ней больший и меньший радиус соответственно. Дуга окружностей облучателей проходит через фокус эллипса, приближенного к рефлектору. Такие антенны позволяют формировать веерную диаграмму направленности (ДН), плоскость веера которой соответствует наклону рабочего участка геостационарной орбиты при горизонтальном положении рефлектора для одновременной радиосвязи с несколькими ИСЗ, расположенными на краю видимого сектора ГСО. К недостаткам такой антенны относится пониженная ее эффективность при одновременной работе на нескольких диапазонах частот на каждый облучатель, вызванная потерями электромагнитной энергии в устройстве совмещения диапазонов частот.
Предлагается ненаклонная многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна повышенной эффективности, состоящая из системы облучателей, расположенных на дуге окружности, основного зеркала-рефлектора, имеющего форму параболы в плоскости, ортогональной дуге окружности расположения облучателей и наклоненной относительно горизонта, вспомогательного зеркала-контррефлектора в виде соосного параболе эллипса, вогнутого в сторону рефлектора, сечения которых плоскостью дуги облучателей представляют собой окружности, концентричные дуге облучателей и имеют по сравнению с ней больший и меньший радиус соответственно, дуга окружностей облучателей проходит через фокус эллипса, приближенного к рефлектору. При этом на дуге облучателей, проходящей через фокус эллипса, удаленный от рефлектора, размещен дополнительный облучатель.
Известны двухзеркальные осесимметричные антенны с рефлектором в виде параболоида, контррефлектора в виде части эллипсоида, один из фокусов которого совпадает с фокусом параболоида, а во втором размещается облучатель (схема Грегори) [2]. Недостатком такой антенны является режим формирования одиночной диаграммы направленности.
Известны так же ненаклонные многолучевые двухзеркальные антенны [3] тороидально-параболические антенны для работы с ИСЗ на наклонной части ГСО, состоящие из рефлектора в виде вырезки из наклоненного параболического тора, контррефлектора и системы облучателей, расположенных на дуге окружности. Такие антенны позволяют формировать веерную (многолучевую) диаграмму направленности для одновременной работы с несколькими ИСЗ на наклонной части геостационарной орбиты. Недостатком такой антенны является невозможность одновременной работы каждого из облучателей в двух диапазонах частот без использования устройства совмещения диапазонов частот, снижающего эффективность антенны.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности двухзеркальной антенны при сохранении веерной диаграмм направленности и одновременной работе в двух диапазонах частот
Для этого предлагается ненаклонная многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна, состоящая из системы облучателей, расположенных на дуге окружности, основного зеркала-рефлектора, имеющего форму параболы в плоскости, ортогональной дуге окружности расположения облучателей и наклоненной относительно горизонта, вспомогательного зеркала-контррефлектора в виде соосного параболе эллипса, вогнутого в сторону рефлектора, сечения которых в плоскости дуги облучателей представляют собой окружности, концентричные дуге облучателей и имеющие по сравнению с ней больший и меньший радиус соответственно, дуга окружностей облучателей проходит через фокус эллипса, приближенного к рефлектору, при этом на дуге облучателей, проходящей через фокус эллипса, удаленный от рефлектора установлен дополнительный облучатель
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
Фиг. 1 - многолучевая ненаклонная диапазонная двухзеркальная антенна, вид со стороны контррефлектора, где
- рефлектор - 1;
- контррефлектор - 2;
- облучатель - 3. Этих облучателей может быть несколько;
- дополнительный облучатель - 4. Этих дополнительных облучателей может быть несколько;
- горизонтальная плоскость - 5;
- вертикальная плоскость - 6;
- ось - 7. Это наклонная ось, ортогональная направлению на наклонный участок обслуживаемой ГСО касательная к вершине параболы, образующей поверхность 1 в центре рефлектора;
- наклонная ось - 8. Наклонная ось - 8 ортогональная оси - 7;
- наклонная ось - 9. Наклонная ось - 9, касательная параболе в ее вершине, параллельная оси - 7, расположенная по оси - 8, правее оси - 7;
- наклонная ось - 10; Наклонная ось - 10, касательная параболе в ее вершине, параллельная оси - 7, расположенная по оси - 8, левее оси - 7;
Фиг. 2 - сечение антенны плоскостью, проходящей через ось - 7 и центр окружности дуги облучателей 3, обозначения те же;
Фиг. 3 - сечение антенны плоскостью, проходящей через ось - 10 и центр окружности дуги облучателей 3, обозначения те же;
Фиг. 4 - сечение антенны плоскостью, проходящей через ось - 9, и центр окружности дуги облучателей 3, обозначения те же;
Фиг. 5 - многолучевая ненаклонная диапазонная двухзеркальная антенна, вид сечения плоскостью, ортогональной оси - 7, проходящей через ось - 8, точку на фокальной оси параболоида, удаленную от вершины параболы на расстоянии двух ее фокусных расстояний, где
- дуга окружности расположения облучателей - 11;
- дуга размещения дополнительных облучателей 4 - 12;
- веер парциальных диаграмм направленности - 13;
Многолучевая ненаклонная диапазонная двухзеркальная антенна с рефлектором 1 в виде тора, образованного вращением параболы относительно оси, параллельной оси-7, радиусом вдвое превышающим фокусное расстояние параболы, с контррефлектором 2 в виде эллиптического тора, соосного параболе, образованного вращением вокруг упомянутой оси (фиг. 1) содержит облучатель 3 и ему подобные в фокусах эллипса, наиболее близких к вершине рефлектора 1.
При подключении к облучателю 3 и ему подобным, размещаемым на дуге окружности расположения облучателей 11 (фиг. 5) высокочастотного генератора, облучатель 3 излучает электромагнитное поле в сторону контррефлектора 2 и его верхнего и нижнего краев, которые в геметрооптическом смысле рассматриваются в виде лучей. Эти и все другие лучи, отраженные от контррефлектора 2, пересекаются в фокусе эллипса, удаленного от рефлектора 1 и совпадающим с фокусом параболы. Картина отражения лучей от рефлектора в плоскости, проходящей через ось-7 и центр окружности дуги облучателя 3, представлена на фиг. 2.
Благодаря геометрическим свойствам сечения контррефлектора 2 в виде эллипса расстояния от фокуса размещения облучателя 3 до любой точки на поверхности эллипса и далее после отражения от контррефлектора 2 и пересечения этих лучей во втором фокусе эллипса, удаленном от рефлектора, и совпадающим с положением фокуса рефлектора, и после отражения от него формируется плоская волна в направлении фокальной оси антенны (фиг. 2). Плоская волна формирует в дальней зоне антенны направленное излучение.
Картина отражения лучей от рефлектора 2 в плоскости, проходящей через ось - 10 и центр окружности дуги одного из облучателей 3, представлена на фиг 3. Геометрические свойства параболы и эллипса в этом сечении формируют сферическую волну в направлении фокальной оси параболы для этого сечения. Поскольку положение образующих рефлектор 1 и контррефлектор 2 параболы и эллипса в этом сечении антенны относительно фокальной оси изменяется (фиг 3), для сохранения эффективности формируемого луча для этого направления облучатель 3 может быть наклонен относительно положения фокальной оси этого направления.
Картина отражения лучей от рефлектора 2 в плоскости, проходящей через ось - 9 и центр окружности дуги одного из облучателей 3, представлена на фиг 4. Геометрические свойства параболы и эллипса в этом сечении формируют сферическую волну в направлении фокальной оси параболы и эллипса этого сечения. Поскольку положение образующих рефлектор 1 и контррефлектор 2 параболы и эллипса в этом сечении антенны относительно фокальной оси изменяется (фиг 4), для сохранения эффективности формируемого луча для этого направления облучатель 3 так же наклонен относительно положения фокальной оси этого направления.
Облучатели 3 расположены в фокусе эллипса, поэтому пересекаясь в фокусе параболы после отражения от контррефлектора 2, формируют в наклонной плоскости дуги размещения облучателей направленное излучение параллельное фокальной оси этого сечения.
Таким образом, в наклонной плоскости дуги размещения облучателей 3, совпадающей с наклоном участка ГСО, формируется наклонный веер парциальных диаграмм направленности антенны вдоль радиусов дуги размещения облучателей, соответствующий наклону отрезка геостационарной орбиты.
При размещении одного из возможных дополнительных облучателей 4 на дуге размещения, проходящей через фокус эллипса контррефлектора 2, удаленный от рефлектора 1, этот облучатель находится одновременно и в фокусе параболы рефлектора 1. При этом поле в виде лучей от дополнительного облучателя 4, попадая из фокуса параболы, образующей поверхность рефлектора 1 на его поверхность, формируют излучение в направлении его фокальной оси.
Из-за размещения дополнительного облучателя 4 не только в фокусе наклоненной параболы, но и на дуге их размещения, проходящей через фокус эллипса контррефлектора 2, удаленный от рефлектора 1, с дополнительными облучателями 4 формируется так же наклонный веер парциальных диаграмм направленности антенны, как и от облучателей 3, и парциальная диаграмма, формируемая дополнительным облучателем 4 и ему подобными направлена на свой ИСЗ. При этом первичные облучатели 3 являются основными, дополнительные облучатели 4 могут лежать на радиусах, общих для окружностей размещения дополнительных облучателей 4 - 12 и окружности расположения облучателей - 11, поэтому лучи веера парциальных диаграмм антенны от облучателей 3 и дополнительно установленных облучателей 4 совпадают по направлению.
Дополнительно установленные облучатели 4 расположены на половине радиуса дуги окружности размещения, равного удвоенному фокусному расстоянию параболы рефлектора 1 и расположены в фокусе параболы. Это создает наклоненный веер парциальных диаграмм направленности 13 в плоскости дуги окружности размещения дополнительных облучателей 4, концентрической с дугой окружности размещения облучателей 3 и окружностями, образующими наклонные параболический и эллиптический торы. При размещении облучателей 3 и установленных дополнительных облучателей 4 на одном радиусе дуги окружности размещения дополнительных облучателей 4 и дуги окружности размещения облучателей 3 направления парциальных диаграмм от таких облучателей совпадают и направлены на один и тот же ИСЗ в составе ИСЗ на наклонной части ГСО. Это используется для одновременной передачи и приема от каждого из спутников двух различающихся диапазонов часто - один диапазон частот на облучатели 3, другие диапазоны частот от этого же ИСЗ на дополнительно установленные дополнительные облучатели - 4. Установленные дополнительные облучатели так же могут быть установлены наклонно к фокальной оси [4].
Для одновременной работы в двух диапазонах в известных ненаклонных антеннах используют один облучатель для каждого ИСЗ совместно с устройством разделения диапазонов частот [5], вносящим дополнительные потери и снижающим коэффициент усиления антенны и шумовую температуру антенны. Использование дополнительного облучателя 4 и ему подобных позволяет принимать дополнительную информацию в другом диапазоне частот, что существенно повышает ее эффективность.
В предлагаемой антенне разделение диапазонов частот осуществляется пространственной селекцией диапазонов путем приема одного из диапазонов на первичный облучатель 3, а другого диапазона от того же источника на дополнительный облучатель 4. Кроме этого ненаклонная антенна имеет и конструктивные преимущества перед наклонной, поскольку не нужно поднимать один край крупногабаритного рефлектора на значительную высоту над поверхностью почвы [3].
ЛИТЕРАТУРА
1. A.M. Сомов, А.В. Бабинцев. Многолучевая двухзеркальная антенна для приема сигналов со спутников, находящихся на краю видимого сектора ГСО. Патент РФ №2446524.
2. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. (под редакцией Г.З. Айзенберга, в 2-х ч)., ч 2, - М., 1977. 288 с.; ил.
3. Сомов A.M. Распространение радиоволн и антенны спутниковых систем связи. - М., Горячая Линия - Телеком, 2015, 456 с.; ил.
4. Сомов A.M., Покрас A.M. К определению угла наклона облучателя в виде несимметричной параболической Вырезки. - М., Радиотехника, т. 26, №3.
5. Сомов А.М., Пугачев А.В. Каскад приемного устройства СВЧ с разделением ортогональных поляризаций двух диапазонов частот. Патент РФ №2136088, 1999 г.
Claims (1)
- Ненаклонная многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна, состоящая из системы облучателей, расположенных на дуге окружности, основного зеркала-рефлектора, имеющего форму параболы в плоскости, ортогональной дуге окружности расположения облучателей и наклоненной относительно горизонта, вспомогательного зеркала-контррефлектора в виде соосного параболе эллипса, вогнутого в сторону рефлектора, в той же наклоненной плоскости, сечения которых в плоскости дуги облучателей представляют собой окружности, концентричные дуге облучателей и имеющие по сравнению с ней больший и меньший радиус соответственно, дуга окружностей облучателей проходит через фокус эллипса, приближенного к рефлектору, отличающаяся тем, что дополнительно установлен один или более облучателей на дуге облучателей, проходящей через фокус эллипса, удаленный от рефлектора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140173A RU2664870C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Ненаклонная многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140173A RU2664870C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Ненаклонная многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2664870C1 true RU2664870C1 (ru) | 2018-08-23 |
Family
ID=63286774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017140173A RU2664870C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Ненаклонная многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2664870C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2776724C1 (ru) * | 2021-06-29 | 2022-07-26 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) | Многолучевая многодиапазонная многозеркальная антенна с осесимметричными контррефлекторами |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3828352A (en) * | 1971-08-09 | 1974-08-06 | Thomson Csf | Antenna system employing toroidal reflectors |
RU2173496C1 (ru) * | 2000-07-10 | 2001-09-10 | ВЕЙВФРОНТИЕР Ко., Лтд. | Зеркальная антенна |
RU2380802C1 (ru) * | 2008-11-17 | 2010-01-27 | Джи-хо Ан | Компактная многолучевая зеркальная антенна |
RU2446524C1 (ru) * | 2011-02-28 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио | Многолучевая двухзеркальная антенна для приема сигналов со спутников, находящихся на краю видимого сектора гсо |
-
2017
- 2017-11-20 RU RU2017140173A patent/RU2664870C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3828352A (en) * | 1971-08-09 | 1974-08-06 | Thomson Csf | Antenna system employing toroidal reflectors |
RU2173496C1 (ru) * | 2000-07-10 | 2001-09-10 | ВЕЙВФРОНТИЕР Ко., Лтд. | Зеркальная антенна |
RU2380802C1 (ru) * | 2008-11-17 | 2010-01-27 | Джи-хо Ан | Компактная многолучевая зеркальная антенна |
RU2446524C1 (ru) * | 2011-02-28 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио | Многолучевая двухзеркальная антенна для приема сигналов со спутников, находящихся на краю видимого сектора гсо |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2776724C1 (ru) * | 2021-06-29 | 2022-07-26 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) | Многолучевая многодиапазонная многозеркальная антенна с осесимметричными контррефлекторами |
RU2776725C1 (ru) * | 2021-06-29 | 2022-07-26 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) | Многолучевая многодиапазонная многозеркальная антенна |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9246234B2 (en) | Antenna for multiple frequency bands | |
US10566698B2 (en) | Multifocal phased array fed reflector antenna | |
EP3035444B1 (en) | Feed re-pointing technique for multiple shaped beams reflector antennas | |
US6184838B1 (en) | Antenna configuration for low and medium earth orbit satellites | |
WO2018096307A1 (en) | A frequency scanned array antenna | |
RU2664870C1 (ru) | Ненаклонная многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна | |
RU2664792C1 (ru) | Многолучевая комбинированная неосесимметричная зеркальная антенна | |
CN107069225B (zh) | 一种卡赛格伦天线馈源结构及卡赛格伦天线 | |
RU2556466C2 (ru) | Многолучевая гибридная зеркальная антенна | |
RU2673436C1 (ru) | Ненаклонная многолучевая двухзеркальная антенна вынесенного излучения | |
JPS603210A (ja) | 多周波帯域共用アンテナ | |
RU2664751C1 (ru) | Многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна с вынесенным облучением | |
RU2620875C1 (ru) | Многолучевая диапазонная зеркальная антенна | |
RU2598401C1 (ru) | Многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью | |
Manoochehri et al. | A new method for designing high efficiency multi feed multi beam reflector antennas | |
RU2627284C1 (ru) | Многолучевая комбинированная зеркальная антенна | |
RU2776725C1 (ru) | Многолучевая многодиапазонная многозеркальная антенна | |
RU2776724C1 (ru) | Многолучевая многодиапазонная многозеркальная антенна с осесимметричными контррефлекторами | |
RU2598402C1 (ru) | Бортовая многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью | |
RU2598399C1 (ru) | Многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью | |
RU2776722C1 (ru) | Осесимметричная многодиапазонная многолучевая многозеркальная антенна | |
US10700407B2 (en) | Acquisition aid antenna device and associated antenna system for monitoring a moving target | |
US2454805A (en) | Vertical scanning antennareflector system | |
RU2598403C1 (ru) | Бортовая многолучевая двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью | |
RU2776723C1 (ru) | Осесимметричная многодиапазонная многозеркальная антенна |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201121 |