RU2665495C1 - Dual-mirror antennas with mechanical targeting - Google Patents
Dual-mirror antennas with mechanical targeting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665495C1 RU2665495C1 RU2017136068A RU2017136068A RU2665495C1 RU 2665495 C1 RU2665495 C1 RU 2665495C1 RU 2017136068 A RU2017136068 A RU 2017136068A RU 2017136068 A RU2017136068 A RU 2017136068A RU 2665495 C1 RU2665495 C1 RU 2665495C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- antenna
- axis
- reflector
- electric motor
- Prior art date
Links
- 230000008685 targeting Effects 0.000 title abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
- H01Q3/08—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying two co-ordinates of the orientation
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике, в частности к антеннам космических аппаратов (КА). Характерным для Ka-диапазона является то, что сверхвысокочастотный (СВЧ) сигнал может распространяться при относительно низких потерях только по волноводу. Кабели для СВЧ-сигнала Ka-диапазона практически не применяются из-за высоких потерь. Исходя из этого СВЧ-тракт должен быть волноводным. При узкой диаграмме направленности и необходимости нацеливания антенны по двум углам антенна должна иметь:The invention relates to antenna technology, in particular to antennas of spacecraft (SC). A characteristic feature of the Ka-band is that a microwave signal can propagate at relatively low losses only along the waveguide. Cables for the Ka-band microwave signal are practically not used due to high losses. Based on this, the microwave path should be waveguide. With a narrow radiation pattern and the need to aim the antenna at two angles, the antenna should have:
- либо технологически сложное волноводное вращающееся сочленение,- either a technologically sophisticated waveguide rotating joint,
- либо вращающиеся зеркала.- Or rotating mirrors.
Известны различные конструкции двухзеркальных антенн с механическим сканированием, в которых отсутствуют волноводные вращающиеся сочленения [Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. Под редакцией Айзенберга Г.З. В 2 ч., Часть 2. М.: Связь, 1977, 288 с., стр. 32-34]. В этой антенне неподвижный облучающий рупор, установленный на жесткой опоре, и поворачивающиеся перископические зеркала - многозеркальная антенна с вращающимся зеркалами. Вспомогательная перископическая система состоит из трех плоских зеркал и вырезки из параболоида вращения. Основная зеркальная антенна построена по схеме Кассегрена с двумя конфокальными параболическими образующими. Рупор излучает сферическую волну, которая попадает на плоский отражатель и преобразуется им снова в сферическую волну. Параболоид вращения построен таким образом, что волна, направленная отражателем на вырезку параболоида, преобразуется ею в плоскую волну, облучающую последовательно два плоских зеркала. Последнее зеркало перископической системы направляет плоскую волну на малое параболическое зеркало антенны, которая далее работает в своем обычном режиме. Азимутальная ось вращения перископической системы зеркал совпадает с осью симметрии антенны. Угломестная ось перпендикулярна азимутальной и проходит через середину последнего плоского зеркала. Для получения максимально возможного коэффициента усиления диаграмма направленности рупора должна быть осесимметричной.There are various designs of two-mirror antennas with mechanical scanning, in which there are no waveguide rotating joints [Aizenberg GZ, Yampolsky VG, Tereshin ON VHF antennas. Edited by G. Eisenberg In 2 hours,
Недостатком аналога (многозеркальной антенны с вращающимися зеркалами) является сложная конструкция с большим количеством зеркал, требующая надлежащего выбора зеркал и тщательной точной регулировки (юстировки) зеркал на опорно-поворотном устройстве.The disadvantage of the analogue (multi-mirror antenna with rotating mirrors) is the complex design with a large number of mirrors, requiring the proper selection of mirrors and careful accurate adjustment (adjustment) of mirrors on the slewing ring.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению (его прототипом) является двухзеркальная антенна с механическим сканированием (патент на полезную модель №103677, МПК H01Q 3/08), содержащая систему перископических плоских поворотных зеркал, где первое зеркало расположено под углом 45° к оси вращения в горизонтальной плоскости, а второе зеркало расположено под углом 45° к оси вращения в вертикальной плоскости, привод вращения зеркал в горизонтальной плоскости с электродвигателем, привод вращения зеркал в вертикальной плоскости с электродвигателем, в волноводный тракт облучателя введен поляризатор, выход которого жестко соединен с входом облучателя, выполненного в виде конического рупора, ось которого совпадает с осью поляризатора, а на поляризаторе жестко установлены первый кронштейн, на котором закреплен первый электродвигатель, и второй кронштейн, на котором закреплен второй электродвигатель, причем первое зубчатое колесо расположено на валу первого электродвигателя и в зацеплении со вторым зубчатым колесом, жестко связанным с поворотной рамой, а ось второго зубчатого колеса совпадает с осью поляризатора, третье зубчатое колесо расположено на валу второго электродвигателя и в зацеплении с четвертым зубчатым колесом, жестко связанным с пятым зубчатым колесом, причем оси четвертого и пятого зубчатых колес совпадают с осью поляризатора, а пятое зубчатое колесо расположено в зацеплении с шестым зубчатым колесом, ось которого перпендикулярна оси пятого зубчатого колеса, причем шестое зубчатое колесо жестко связано и соосно с валом, который консольно установлен на поворотной раме с возможностью свободного вращения, причем на валу жестко закреплено второе зеркало, а на поворотной раме жестко закреплено первое зеркало так, что через его центр проходят ось облучателя и ось вала, причем поперечный размер первого зеркала D1 и поперечный размер второго зеркала D2 связаны с расстоянием от центра раскрыва облучателя до центра первого зеркала L1, расстоянием от центра первого зеркала до центра второго зеркала L2, размером раскрыва облучателя Dp и шириной главного лепестка 2θ 0,5р диаграммы направленности облучателя по уровню половинной мощности рядом соотношений.The closest in technical essence to the proposed technical solution (its prototype) is a two-mirror antenna with mechanical scanning (utility model patent No. 103677, IPC
Недостатком прототипа является сложная конструкция. Антенна фактически находится внутри механического редуктора, который может заклинить при тепловых изменениях размеров антенны, что снижает вероятность безотказной работы. Конструкция прототипа обеспечивает сканирование луча антенны в вертикальной плоскости лишь в пределах сектора не более ±90°, что для ряда применений недостаточно.The disadvantage of the prototype is the complex design. The antenna is actually located inside the mechanical gearbox, which can jam due to thermal changes in the dimensions of the antenna, which reduces the likelihood of trouble-free operation. The design of the prototype provides scanning of the antenna beam in the vertical plane only within the sector of not more than ± 90 °, which is not enough for a number of applications.
Задачей настоящего изобретения является создание более простого технического решения, обеспечивающего сектор углов нацеливания антенны по углу места не менее ±105°.The objective of the present invention is to provide a simpler technical solution, providing a sector of the angle of targeting of the antenna at an elevation of at least ± 105 °.
Техническим результатам настоящего изобретения является двухзеркальная антенна с механическим нацеливанием, в опорно-поворотном устройстве которой электродвигатели расположены в непосредственной близости от вращаемых ими валов. При этом конструкция редукторов значительно упрощается, вероятность безотказной работы привода увеличивается. Антенна с механическим нацеливанием в радиотехническом плане представляет собой двухзеркальную антенну с профилированным рефлектором, плоским контррефлектором, облучающим рупором и поляризатором.The technical results of the present invention is a two-mirror antenna with mechanical aiming, in the rotary support device of which the motors are located in close proximity to the shafts they rotate. At the same time, the design of the gearboxes is greatly simplified, the probability of failure-free operation of the drive increases. An antenna with mechanical aiming in radio engineering is a two-mirror antenna with a profiled reflector, a flat counter-reflector, an irradiating horn and a polarizer.
Общий вид двухзеркальной антенны с механическим нацеливанием с редукторными электроприводами представлен на фигуре 1. Двухзеркальная антенна с механическим нацеливанием представляет собой конструкцию с двумя электроприводами, осуществляющими поворот: по углу азимута α и по углу места β. Поворот по углу азимута α осуществляется вокруг оси О1, совпадающей с осью облучателя 1. Азимутальный электропривод состоит из электродвигателя 2 и ведущей шестерни 3, которая вращает зубчатое колесо 4, жестко связанное с опорой контррефлектора 5 и кронштейном рефлектора 6. Угол установки контррефлектора 5 точно регулируется с помощью установочных винтов 7. Поворот по углу α осуществляется в секторе ±180°. Возможно многооборотное вращение. Число оборотов определяется длиной питающего электродвигатель 2 провода и конструкцией кабельного барабана. На кронштейне 6 закреплен электродвигатель 8, осуществляющий поворот рефлектора 9 посредством шестерни 10 и секторного зубчатого колеса 11. Электродвигатель 8 осуществляет поворот рефлектора 9 вокруг оси О2 по углу места β. Поворот по углу β осуществляется в пределах сектора не менее ±105°. Угол установки рефлектора 9 точно регулируется с помощью установочных винтов 12 и кронштейна 13. На фигуре 1 электродвигатели 2 и 8 снабжены цилиндрическими редукторами, представленными в виде шестерни 3 и зубчатого колеса 4, а также шестерни 10 и секторного зубчатого колеса 11. Редукторы могут быть также червячными.A general view of a two-mirror antenna with mechanical aiming with gear electric drives is presented in figure 1. A two-mirror antenna with mechanical aiming is a design with two electric drives that rotate: in azimuth angle α and elevation angle β. The azimuth angle α is rotated around the axis О 1 , which coincides with the axis of the
Общий вид двухзеркальной антенны с механическим нацеливанием с прямыми электроприводами представлен на фигуре 2. В этом случае конструкция двухзеркальной антенны с механическим нацеливанием упрощается, вероятность ее безотказной работы увеличивается. Азимутальный электропривод состоит из электродвигателя 2, который вращает опору контррефлектора 5 и кронштейн рефлектора 6 вокруг оси O1 облучателя 1. Угол установки контррефлектора 5 точно регулируется с помощью установочных винтов 7. Поворот по углу α осуществляется в секторе ±180°. Возможно многооборотное вращение. Число оборотов определяется длиной питающего электродвигатель 2 провода и конструкцией кабельного барабана. На кронштейне 6 закреплен электродвигатель 8, осуществляющий поворот рефлектора 9. Электродвигатель 8 осуществляет поворот рефлектора 9 вокруг оси О2 по углу места β. Поворот по углу β осуществляется в пределах сектора не менее ±105°. Угол установки рефлектора 9 точно регулируется с помощью установочных винтов 12 и кронштейна 13. Электродвигатели 2 и 8 - моментные (низкооборотные), а электроприводы - прямые (безредукторные).A general view of a two-mirror antenna with mechanical aiming with direct electric drives is presented in figure 2. In this case, the design of a two-mirror antenna with mechanical aiming is simplified, the probability of its failure-free operation increases. The azimuthal electric drive consists of an
Двухзеркальная антенна с механическим нацеливанием работает следующим образом (см. фигуры 1 и 2). Волна с линейной поляризацией поступает на вход антенны 14 и через прямоугольный волновод на вход поляризатора 15, где происходит преобразование волны с линейной поляризацией поля в волну с круговой поляризацией поля. С выхода поляризатора волна с круговой поляризацией поля подается на вход облучателя 1 и далее излучается раскрывом облучателя 1. Излученная облучателем 1 волна падает на зеркало 5 контррефлектора, отражается им в сторону зеркала 9 рефлектора и после отражения от зеркала 9 рефлектора излучается в свободное пространство. Направление максимума излучения электромагнитных волн определяется положением рефлектора и конттрефлектора, вращаемых электроприводами, как было описано выше.A two-mirror antenna with mechanical aiming works as follows (see figures 1 and 2). A linearly polarized wave is fed to the input of the
Предложенная конструкция двухзеркальной антенны с механическим нацеливанием может применяться при изготовлении антенн сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн. В частности, такая конструкция может быть применена в качестве антенны радиолинии для передачи информации космического аппарата. Изготовленный образец двухзеркальной антенны с механическим нацеливанием Ka-диапазона имеет следующие электрические характеристики: полоса рабочих частот - 25.5-27.0 ГГц, коэффициент усиления в рабочем диапазоне частот во всех рабочих секторах углов - не менее 33 дБ, коэффициент эллиптичности во всех рабочих секторах углов - не менее 0.96. На фигуре 3 представлены сечения диаграмм направленности в угломестной плоскости при 5 положениях рефлектора (при β=0, -30, -60, - 90, -105 градусов), построенные в одних осях координат.The proposed design of a two-mirror antenna with mechanical aiming can be used in the manufacture of centimeter and millimeter wavelength antennas. In particular, this design can be used as an antenna of a radio link for transmitting information from a spacecraft. The manufactured sample of a two-mirror antenna with mechanical Ka-band targeting has the following electrical characteristics: operating frequency band - 25.5-27.0 GHz, gain in the working frequency range in all working angle sectors - at least 33 dB, ellipticity coefficient in all working angle sectors - not less than 0.96. The figure 3 presents the section of the radiation patterns in the elevation plane at 5 positions of the reflector (with β = 0, -30, -60, -90, -105 degrees), built in the same coordinate axes.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017136068A RU2665495C1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Dual-mirror antennas with mechanical targeting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017136068A RU2665495C1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Dual-mirror antennas with mechanical targeting |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2665495C1 true RU2665495C1 (en) | 2018-08-30 |
Family
ID=63460095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017136068A RU2665495C1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Dual-mirror antennas with mechanical targeting |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2665495C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725514C1 (en) * | 2019-11-07 | 2020-07-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Beam pattern and reflecting surface antenna system control device |
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 |
RU2818508C1 (en) * | 2023-10-09 | 2024-05-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Four-mirror antenna with mechanical scanning |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU103677U1 (en) * | 2010-04-06 | 2011-04-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (Минобороны России) | TWO-MIRROR ANTENNA WITH MECHANICAL SCANNING |
US20110156956A1 (en) * | 2008-12-17 | 2011-06-30 | Asc Signal Corporation | Subreflector Tracking Method, Apparatus and System for Reflector Antenna |
EP2650971A1 (en) * | 2012-04-13 | 2013-10-16 | Thales | Multiple-reflector antenna for telecommunications satellites |
CN106299699A (en) * | 2016-09-19 | 2017-01-04 | 中信海洋(舟山)卫星通信有限公司 | System and method is followed the tracks of in a kind of double-reflecting face satellite antenna rotary missing plot |
-
2017
- 2017-10-11 RU RU2017136068A patent/RU2665495C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110156956A1 (en) * | 2008-12-17 | 2011-06-30 | Asc Signal Corporation | Subreflector Tracking Method, Apparatus and System for Reflector Antenna |
RU103677U1 (en) * | 2010-04-06 | 2011-04-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (Минобороны России) | TWO-MIRROR ANTENNA WITH MECHANICAL SCANNING |
EP2650971A1 (en) * | 2012-04-13 | 2013-10-16 | Thales | Multiple-reflector antenna for telecommunications satellites |
CN106299699A (en) * | 2016-09-19 | 2017-01-04 | 中信海洋(舟山)卫星通信有限公司 | System and method is followed the tracks of in a kind of double-reflecting face satellite antenna rotary missing plot |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725514C1 (en) * | 2019-11-07 | 2020-07-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Beam pattern and reflecting surface antenna system control device |
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 |
RU2818508C1 (en) * | 2023-10-09 | 2024-05-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Four-mirror antenna with mechanical scanning |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3845483A (en) | Antenna system | |
WO2013150996A1 (en) | Antenna | |
EP2835865B1 (en) | Antenna device | |
RU2665495C1 (en) | Dual-mirror antennas with mechanical targeting | |
CN103579761B (en) | A kind of optical mechaical scanning antenna assembly of scanning imagery application | |
RU2392707C1 (en) | Hybrid mirror scanning antenna for multi-mode space synthetic aperture radar | |
EP1291965B1 (en) | Antenna | |
US6061033A (en) | Magnified beam waveguide antenna system for low gain feeds | |
US4185287A (en) | Mechanically scanned antenna system | |
US3745582A (en) | Dual reflector antenna capable of steering radiated beams | |
JP3658225B2 (en) | Antenna measurement and adjustment equipment | |
CN108539436B (en) | Wide-angle off-axis small-angle offset-fed broadband reflection array compact field device | |
KR101567122B1 (en) | Enclosed reflector antenna mount | |
RU103677U1 (en) | TWO-MIRROR ANTENNA WITH MECHANICAL SCANNING | |
US4316195A (en) | Rotating dual frequency range antenna system | |
CN211182508U (en) | Low-profile scannable planar reflective array antenna system with rotary subreflector | |
JP2006029906A (en) | Disturbance exclusion capability testing arrangement | |
US3264642A (en) | Apparatus for scanning radio frequency energy | |
RU2818508C1 (en) | Four-mirror antenna with mechanical scanning | |
US2694147A (en) | Scanning antenna system | |
CN106450595B (en) | Quasi-optical mode conversion device with double-beam output | |
JPH10253746A (en) | Antenna device for radar | |
US20230266436A1 (en) | High Resolution 4-D Millimeter-Wave Imaging Radar | |
CN113346242B (en) | Antenna pitching wave beam control structure with multiple angle change and control method | |
CN109950678A (en) | A kind of communication antenna protective device |