RU2665747C1 - Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна (варианты) - Google Patents

Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2665747C1
RU2665747C1 RU2017142643A RU2017142643A RU2665747C1 RU 2665747 C1 RU2665747 C1 RU 2665747C1 RU 2017142643 A RU2017142643 A RU 2017142643A RU 2017142643 A RU2017142643 A RU 2017142643A RU 2665747 C1 RU2665747 C1 RU 2665747C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reflector
parabola
hyperbola
antenna
rotation
Prior art date
Application number
RU2017142643A
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Михайлович Сомов
Роман Владимирович Кабетов
Original Assignee
Анатолий Михайлович Сомов
Роман Владимирович Кабетов
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 Анатолий Михайлович Сомов, Роман Владимирович Кабетов filed Critical Анатолий Михайлович Сомов
Priority to RU2017142643A priority Critical patent/RU2665747C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2665747C1 publication Critical patent/RU2665747C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи через искусственные спутники Земли, находящиеся на геостационарной орбите, в сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн. Антенна состоит из основного зеркала (рефлектора) в виде проводящей поверхности, образованной вращением несимметричной ветви параболы вокруг оси, перпендикулярной фокальной оси параболы, вспомогательного зеркала (контррефлектора) в виде проводящей поверхности, образованной вращением ветви гиперболы, первый фокус которой совпадает с фокусом параболы, вокруг оси, совпадающей с осью вращения параболы, и системы облучателей, расположенных на дуге окружности, образованной вторыми фокусами гиперболы. При этом контррефлектор образован вращением ветви гиперболы, выпуклой в сторону от параболы. В первом варианте антенны рефлектор и дуга облучателей расположены по разные стороны от контррефлектора, во втором варианте антенны дуга облучателей и контррефлектор расположены по разные стороны от рефлектора. Частным случаем второго варианта является антенна, в которой вращаемые ветви параболы и гиперболы пересекаются, а рефлектор и контррефлектор образуют единое целое. В первом и втором вариантах антенны вращаемая ветвь гиперболы может быть вырождена в прямую. Технический результат изобретения - снижение кросс-поляризационного излучения при одновременном увеличении шумовой добротности системы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

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.
Известны [1] многолучевые тороидально-параболические антенны, состоящие из одного зеркала (рефлектора) в виде проводящей поверхности, образованной вращением ветви параболы вокруг оси, перпендикулярной ее фокальной оси, и системы облучателей, расположенных на дуге окружности. Данные антенны позволяют формировать веерную диаграмму направленности (ДН) для одновременной радиосвязи с несколькими ИСЗ на ГСО.
При использовании для формирования поверхности рефлектора симметричной ветви параболы дуга облучателей затеняет раскрыв зеркала, снижая коэффициент использования площади. Кроме того, в этом случае имеет место реакция облучателя на зеркало, вызванная попаданием отраженного от рефлектора поля обратно в облучатель. Данные недостатки преодолеваются в офсетных антеннах при формировании поверхности рефлектора с помощью несимметричной ветви параболы. Однако в этом случае, как известно [2], существенно возрастает уровень кроссполяризационного излучения.
Однолучевые офсетные антенны с минимальным уровнем кроссполяризации реализуются по двухзеркальным схемам [3, 4]. Известны однолучевые и многолучевые антенны [1] с основным зеркалом (рефлектором) в виде проводящей поверхности, образованной вращением ветви параболы, и вспомогательным зеркалом (контррефлектором) в виде проводящей поверхности, образованной вращением ветви гиперболы или эллипса. Отличительной особенностью этих антенн является то, что используется ветвь гиперболы, выпуклая в сторону рефлектора.
Известны однолучевые антенны [5] с основным зеркалом (рефлектором) в виде проводящей поверхности, образованной вращением ветви параболы, и вспомогательным зеркалом (контррефлектором) в виде проводящей поверхности, образованной вращением ветви гиперболы, выпуклой в сторону от рефлектора. Данные антенны обладают низким уровнем кроссполяризации, а также благодаря большому размеру контррефлектора и размещению облучателей - низкой шумовой температурой, позволяющей обеспечить высокую шумовую добротность приемной системы [6, 7].
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение кроссполяризационного излучения в многолучевой офсетной антенне при одновременном увеличении шумовой добротности системы.
Для этого предлагается офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна. Она состоит из основного зеркала (рефлектора) в виде проводящей поверхности, образованной вращением несимметричной ветви параболы вокруг оси, перпендикулярной фокальной оси параболы, вспомогательного зеркала (контррефлектора) в виде проводящей поверхности, образованной вращением ветви гиперболы, первый фокус которой совпадает с фокусом параболы, вокруг оси, совпадающей с осью вращения параболы, и системы облучателей, расположенных на дуге окружности, образованной вторыми фокусами гиперболы. При этом контррефлектор образован вращением ветви гиперболы, выпуклой в сторону от параболы. В первом варианте антенны рефлектор и дуга облучателей расположены по разные стороны от контррефлектора, во втором варианте антенны дуга облучателей и контррефлектор расположены по разные стороны от рефлектора. Частным случаем второго варианта является антенна, в которой вращаемые ветви параболы и гиперболы пересекаются, а рефлектор и контррефлектор образуют единое целое. И в первом, и во втором вариантах антенны вращаемая ветвь гиперболы может быть вырождена в прямую.
Изобретение поясняется чертежами:
- фиг. 1 - первый вариант офсетной тороидально-параболической зеркальной антенны (сечение поперечной плоскостью, перпендикулярной оси вращения);
- фиг. 2 - первый вариант офсетной тороидально-параболической зеркальной антенны (проекция антенны на продольную плоскость, образованную фокальной осью параболы при ее вращении);
- фиг. 3 - второй вариант офсетной тороидально-параболической зеркальной антенны (сечение поперечной плоскостью, перпендикулярной оси вращения);
- фиг. 4 - второй вариант офсетной тороидально-параболической зеркальной антенны (проекция антенны на продольную плоскость, образованную фокальной осью параболы при ее вращении);
- фиг. 5 - второй вариант офсетной тороидально-параболической зеркальной антенны, в которой вращаемые ветви параболы и гиперболы пересекаются (сечение поперечной плоскостью, перпендикулярной оси вращения).
Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна (фиг. 1-5) содержит основное зеркало (рефлектор) 1 в виде проводящей поверхности, образованной вращением несимметричной ветви параболы 2 вокруг оси 3, перпендикулярной фокальной оси параболы 12, вспомогательного зеркала (контррефлектора) 4 в виде проводящей поверхности, образованной вращением ветви гиперболы 5, первый фокус которой совпадает с фокусом параболы 6, вокруг оси, совпадающей с осью 3 вращения параболы, и системы облучателей 7, 8, 9, расположенных на дуге окружности 10, образованной вторыми фокусами гиперболы.
Принцип работы офсетной тороидально-параболической зеркальной антенны (фиг. 1 и 3) в приближении геометрической оптики иллюстрируется лучами 11 и 13. В силу оптических свойств гиперболы лучи, исходящие из облучателя, находящегося во втором фокусе гиперболы, после отражения будут казаться исходящими из первого фокуса гиперболы 6. Поскольку данный фокус совмещен с фокусом параболы, то в силу оптических свойств последней после отражения от нее все лучи будут параллельны фокальной оси 12. За счет этого формируется синфазное поле в раскрыве антенны, обеспечивающее остронаправленное излучение.
Цель изобретения достигается за счет использования выпуклой в сторону от рефлектора ветви гиперболы совместно с расположением облучателей и рефлектора по разные стороны от контррефлектора - для первого варианта антенны (фиг. 1), либо с расположением контррефлектора и облучателей по разные стороны от рефлектора - для второго варианта антенны (фиг. 3, 5). Для таких взаимных расположений рефлектора, контррефлектора и облучателя в случае однолучевой антенны эффект снижения кроссполяризации установлен [4, 5]. При этом для каждого отдельного облучателя многолучевая антенна эквивалентна соответствующей ей однолучевой антенне.
Снижение шумовой температуры и, как следствие, повышение шумовой добротности в предлагаемой антенне достигается за счет контррефлектора, который имеет достаточно большие размеры и выполняет роль некоторого экрана, препятствуя попадание шумов земной поверхности в облучатель. Поскольку шумы земной поверхности обычно существенно выше шумов атмосферы [8], описанное экранирование приводит к достижению технического результата изобретения. При этом наибольшее экранирование достигается во частном случае второго варианта предлагаемой антенны, где вращаемые ветви параболы и гиперболы пересекаются, а рефлектор и контррефлектор образуют единое целое.
Поскольку в предлагаемых вариантах антенны вращаемая ветвь гиперболы имеет достаточно большой эксцентриситет, то гипербола с небольшой погрешностью может быть заменена прямой линией, эксцентриситет которой равен бесконечности [9].
ЛИТЕРАТУРА
1. Сомов A.M., Кабетов Р.В. Проектирование антенно-фидерных устройств: Учебное пособие для вузов. / Под ред. профессора A.M. Сомова. - М.: Горячая линия-Телеком, 2015. - 500 с.: ил.
2. Фролов О.П., Вальд В.П. Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи. - М.: Горячая линия-Телеком, 2008. - 496 с.: ил.
3. Коган Б.М. О поляризационных характеристиках зеркальных антенн. / Журнал радиоэлектроники, №9, 1999: [Электронный ресурс]. URL: http://jre.cplire.ru/win/sep99/2/text.html.
4. Dragone С. First-order correction of aberrations in Cassegrainian and Gregorian antennas. // IEEE Trans, on AP, 1983. V. AP-31. №5. - pp. 764-775.
5. Dragone C. Multibeam antenna arrangement with minimal astigmatism and coma. US Patent №4503435, 1985.
6. Jones S.R., Kelleher K.S. A new low noise, high gain antenna // IRE Internat. Convent. Rec, 1963, V.11. - pp. 11-17.
7. Бахрах Л.Д. Многозеркальные антенны. / Современные проблемы антенно-волноводной техники. Под ред. А.А. Пистолькорса. - М.: Наука, 1967.
8. Сомов A.M. Метод фрагментации для расчета шумовой температуры антенн. - М.: Горячая линия-Телеком, 2008. - 208 с.: ил.
9. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров: Пер. с англ., под общ. ред. И.Г. Абрамовича. - М.: Наука, 1974. - 832 с.: ил.

Claims (4)

1. Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна, состоящая из основного зеркала (рефлектора) в виде проводящей поверхности, образованной вращением несимметричной ветви параболы вокруг оси, перпендикулярной фокальной оси параболы, вспомогательного зеркала (контррефлектора) в виде проводящей поверхности, образованной вращением ветви гиперболы, первый фокус которой совпадает с фокусом параболы, вокруг оси, совпадающей с осью вращения параболы, и системы облучателей, расположенных на дуге окружности, образованной вторыми фокусами гиперболы, отличающаяся тем, что контррефлектор образован вращением ветви гиперболы, выпуклой в сторону от параболы, а рефлектор и дуга облучателей расположены по разные стороны от контррефлектора.
2. Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна по п. 1, отличающаяся тем, что образующие рефлектор и контррефлектор ветви параболы и гиперболы пересекаются.
3. Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна, состоящая из основного зеркала (рефлектора) в виде проводящей поверхности, образованной вращением несимметричной ветви параболы вокруг оси, перпендикулярной фокальной оси параболы, вспомогательного зеркала (контррефлектора) в виде проводящей поверхности, образованной вращением ветви гиперболы, первый фокус которой совпадает с фокусом параболы, вокруг оси, совпадающей с осью вращения параболы, и системы облучателей, расположенных на дуге окружности, образованной вторыми фокусами гиперболы, отличающаяся тем, что контррефлектор образован вращением ветви гиперболы, выпуклой в сторону от параболы, а дуга облучателей и контррефлектор расположены по разные стороны от рефлектора.
4. Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна по п. 3, отличающаяся тем, что образующие рефлектор и контррефлектор ветви параболы и гиперболы пересекаются.
RU2017142643A 2017-12-06 2017-12-06 Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна (варианты) RU2665747C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142643A RU2665747C1 (ru) 2017-12-06 2017-12-06 Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142643A RU2665747C1 (ru) 2017-12-06 2017-12-06 Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2665747C1 true RU2665747C1 (ru) 2018-09-04

Family

ID=63459846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142643A RU2665747C1 (ru) 2017-12-06 2017-12-06 Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2665747C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fonseca et al. Doubly curved reflector design for hybrid array fed reflector antennas
Plastikov A high-gain multibeam bifocal reflector antenna with 40° field of view for satellite ground station applications
Rohrdantz et al. An electronically scannable reflector antenna using a planar active array feed at Ka-band
Martinez-de-Rioja et al. Bifocal design procedure for dual-reflectarray antennas in offset configurations
Gupta et al. Shaped prime-focus reflector antenna for satellite communication
JP2000216626A (ja) 隣接した高利得アンテナ・ビ―ムを供給するコンパクト前方送り型二重反射器アンテナ装置
Dubok et al. Double-reflector configuration for optimal exposure of wideband focal-plane arrays with optical beamforming
JP2000216625A (ja) 隣接した高利得アンテナ・ビ―ムを提供するコンパクト側方送り型二重反射器アンテナ装置
RU2665747C1 (ru) Офсетная тороидально-параболическая зеркальная антенна (варианты)
US10714841B1 (en) Imaging reflector antenna system and method
ES2859464T3 (es) Carga útil de satélite que comprende un reflector de doble superficie reflectante
Martinez-de-Rioja et al. Application of bifocal concept to dual reflectarray configurations for multi-beam satellite antennas in Ka-band
Venter et al. Electromagnetic analysis and preliminary commissioning results of the shaped dual-reflector 32-m Ghana radio telescope
Martinez-de-Rioja et al. Bifocal technique applied to dual transmitarray antennas
Sciannella et al. An Imaging Reflector System with reduced scanning aberrations
JP2000216624A (ja) 隣接した高利得アンテナ・ビ―ムを提供するコンパクト折り畳み型光学アンテナ装置
RU2664792C1 (ru) Многолучевая комбинированная неосесимметричная зеркальная антенна
RU2623652C1 (ru) Многолучевая антенна (варианты)
RU2556466C2 (ru) Многолучевая гибридная зеркальная антенна
Arraiano et al. Ultra-wide beam scanning using a Conformal Transmit-array for Ka-band
Martinez-de-Rioja et al. Design of Bifocal Dual Reflectarray Antennas in Ka-band to Generate a Multi-Spot Coverage from Geostationary Satellites
Demirci et al. Phase error analysis of displaced-axis dual reflector antenna for satellite earth stations
Chernobrovkin et al. Compact efficient feed-horn at 30–38 GHz for a multi-beam radio telescope
Martinez-de-Rioja et al. Study of bifocal dual reflectarray configurations for multi-beam antennas in Ka-band
RU2664753C1 (ru) Многофокусная офсетная зеркальная антенна

Legal Events

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

Effective date: 20191207