RU2776723C1 - Axisymmetric multiband multimirror antenna - Google Patents
Axisymmetric multiband multimirror antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2776723C1 RU2776723C1 RU2021119061A RU2021119061A RU2776723C1 RU 2776723 C1 RU2776723 C1 RU 2776723C1 RU 2021119061 A RU2021119061 A RU 2021119061A RU 2021119061 A RU2021119061 A RU 2021119061A RU 2776723 C1 RU2776723 C1 RU 2776723C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- antenna
- counter
- axis
- focus
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
В настоящее время для радиосвязи и цифрового радиовещания широко используются искусственные спутники Земли (ИСЗ) - ретрансляторы, расположенные на геостационарной орбите (ГСО) и использующие одновременно диапазоны частот С, Ku и Ka. В перспективе планируется использование частотных диапазонов 40 ГГц и более [1].At present, artificial Earth satellites (AES) are widely used for radio communications and digital broadcasting - repeaters located in geostationary orbit (GSO) and simultaneously using the C, Ku and Ka frequency bands. In the future, it is planned to use frequency bands of 40 GHz and more [1].
Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в качестве антенн земных станций спутниковых систем связи с ретрансляторами СВЧ-КВЧ диапазонов, расположенными на ГСО, для работы одновременно в трех диапазонах частот.The present invention relates to the field of radio engineering and is intended for use as antennas for earth stations of satellite communication systems with repeaters of the microwave-EHF ranges located on the GSO, to operate simultaneously in three frequency bands.
Уровень техникиState of the art
Известны [2] многодиапазонные двухзеркальные антенны, состоящие из основного параболического зеркала-рефлектора, вспомогательного зеркала-контррефлектора в виде эллипсоида или гиперболоида, соосного рефлектору, и облучателя в фокусе контррефлектора. Такие антенны позволяют организовывать радиосвязь через ИСЗ на ГСО одновременно в нескольких частотных диапазонах с использованием устройств разделения диапазонов частот [2, 3]. К недостаткам такой антенной системы относится пониженная ее эффективность при одновременном приеме нескольких диапазонов на один облучатель из-за потерь электромагнитной энергии в устройстве разделения диапазонов частот.Known [2] multi-range two-mirror antennas, consisting of a main parabolic reflector mirror, an auxiliary mirror-counterreflector in the form of an ellipsoid or hyperboloid, coaxial to the reflector, and the irradiator at the focus of the counterreflector. Such antennas make it possible to organize radio communication via satellites on the GSO simultaneously in several frequency bands using frequency band separation devices [2, 3]. The disadvantages of such an antenna system include its reduced efficiency when receiving several bands at the same time on one feed due to the loss of electromagnetic energy in the frequency band separation device.
Известны двухзеркальные антенны типа Грегори с двумя облучателями, один из которых расположен в фокусе основного параболического рефлектора, а второй в фокусе эллиптического контррефлектора, удаленном от вершины параболического рефлектора [4]. Каждый из этих облучателей принимает свой диапазон частот с одного и того же направления. Такие антенны раздельно принимают одновременно два разных диапазона без применения устройства разделения диапазонов частот.Two-mirror antennas of the Gregory type with two feeds are known, one of which is located at the focus of the main parabolic reflector, and the second at the focus of the elliptical counter-reflector, remote from the top of the parabolic reflector [4]. Each of these feeds receives its own frequency range from the same direction. Such antennas separately receive two different bands simultaneously without the use of a frequency band splitter.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности антенны при одновременном приеме трех диапазонов частот за счет исключения устройства разделения частот, вносящего дополнительные потери в тракт приема. Для этого предлагается осесимметричная многодиапазонная многозеркальная антенна, состоящая из трех облучателей, основного зеркала-рефлектора с образующей в виде параболы, симметричного относительно ее фокальной оси, и вспомогательного зеркала-контррефлектора, соосного параболе. При этом контррефлектор имеет форму параболы, вогнутой в сторону от рефлектора. Фокальная ось этой параболы является осью аксиальной симметрии антенны и одновременно осью симметрии контррефлектора, а в ее фокусе установлен облучатель первого диапазона частот. На фокальной оси рефлектора соосно ему установлены осесимметричные вторичный рефлектор с сечением, подобным сечению рефлектора, и диаметром, равным диаметру контррефлектора, а также вторичный контррефлектор с сечением в виде эллипса, фокальная ось которого совпадает с осью аксиальной симметрии антенны. В фокусе эллипса, дальнем от вершины вторичного рефлектора и совпадающем с его фокусом, установлен облучатель второго диапазона частот, а в фокусе эллипса, ближнем к вершине вторичного рефлектора, установлен облучатель третьего диапазона частот.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the antenna while receiving three frequency bands simultaneously by eliminating the frequency separation device, which introduces additional losses in the reception path. For this, an axisymmetric multi-band multi-mirror antenna is proposed, consisting of three feeds, a main reflector with a generatrix in the form of a parabola, symmetrical about its focal axis, and an auxiliary counter-reflector mirror coaxial to the parabola. In this case, the counter-reflector has the shape of a parabola, concave away from the reflector. The focal axis of this parabola is the axis of axial symmetry of the antenna and at the same time the axis of symmetry of the counter-reflector, and the feed of the first frequency range is installed at its focus. An axisymmetric secondary reflector with a cross section similar to that of the reflector and a diameter equal to the diameter of the counter-reflector, as well as a secondary counter-reflector with a cross section in the form of an ellipse, the focal axis of which coincides with the axis of axial symmetry of the antenna, is installed coaxially on the focal axis of the reflector. An irradiator of the second frequency range is installed at the focus of the ellipse, far from the top of the secondary reflector and coinciding with its focus, and an irradiator of the third frequency range is installed at the focus of the ellipse, closest to the top of the secondary reflector.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1), на котором обозначено:The invention is illustrated by a drawing (Fig. 1), which indicates:
1 - основное зеркало (рефлектор);1 - main mirror (reflector);
2 - контррефлектор;2 - counter-reflector;
3 - облучатель первого диапазона частот;3 - irradiator of the first frequency range;
4 - вторичный рефлектор;4 - secondary reflector;
5 - вторичный контррефлектор;5 - secondary counter-reflector;
6 - облучатель второго диапазона частот;6 - irradiator of the second frequency range;
7 - облучатель третьего диапазона частот;7 - irradiator of the third frequency range;
8 - ось аксиальной симметрии антенны;8 - axis of axial symmetry of the antenna;
9 - направление лучей облучателя 3 на края рефлектора 1;9 - the direction of the rays of the
10 - направление излучения антенны, формируемое облучателями 3, 6 и 7;10 - the direction of radiation of the antenna, formed by
11 - направление лучей облучателя 6 на края вторичного рефлектора 4;11 - the direction of the rays of the
12 - направление лучей от вторичного рефлектора 4 к контррефлектору 2;12 - the direction of the rays from the
13 - направление лучей облучателей 6 и 7 на края рефлектора 1;13 - the direction of the beams of the
14 - направление лучей облучателя 7 от вторичного контррефлектора 5 к вторичному рефлектору 4.14 - the direction of the rays of the
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Осесимметричная многодиапазонная многозеркальная антенна (фиг. 1) состоит из основного зеркала-рефлектора 1 и контррефлектора 2 в виде параболоидов вращения с совпадающими фокальными осями и фокусами образующих парабол, но обращенными в разные стороны вершинами. В общем фокусе парабол 1 и 2 размещается облучатель 3.An axisymmetric multi-range multi-mirror antenna (Fig. 1) consists of a
При подключении к облучателю 3 высокочастотного генератора первого диапазона частот облучатель 3 излучает поле первого диапазона частот в сторону рефлектора 1. Так как рефлектор обычно находится в дальней зоне излучения относительно облучателя, указанную волну можно рассматривать в виде лучей 9. Поскольку поверхность рефлектора 1 представляет собой параболоид, а облучатель находится в его фокусе, эти лучи после отражения формируют в раскрыве рефлектора синфазное электромагнитное поле, которое соответствует диаграмме направленности с максимумом излучения и, соответственно, приема с направления фокальной оси, совпадающей с направлением оси аксиальной симметрии антенны 8.When a high-frequency generator of the first frequency range is connected to the
При подключении высокочастотного генератора второго диапазона частот к облучателю 6, расположенному в фокусе вторичного рефлектора 4, в его раскрыве также формируется синфазное поле, которое в дальней зоне образует плоскую волну. Эта волна распространяется вдоль фокальной оси и попадает на внутреннюю поверхность контррефлектора 2, после отражения от которого, проходя через фокус рефлектора 1, совпадающий с положением фокуса контррефлектора 2, возбуждает рефлектор 1 на частоте генератора второго диапазона частот. В раскрыве рефлектора 1 формируется синфазное поле второго диапазона частот с максимумом излучения и, соответственно, приема с того же направления аксиальной оси симметрии 8.When a high-frequency generator of the second frequency range is connected to the
При подключении к облучателю 7, расположенному в фокусе, удаленном от вторичного контррефлектора 5, высокочастотного генератора третьего диапазона частот сферическая волна этого диапазона попадает на внутреннюю поверхность 5. После отражения от нее, в том числе и в виде лучей 14, после пересечения в фокусе вторичного контррефлектора 5, совпадающего по положению с фокусом вторичного рефлектора 4, поле третьего диапазона частот попадает на внутреннюю поверхность вторичного рефлектора. Согласно свойствам антенны Грегори, образуемой облучателем 7 и поверхностями вторичного контррефлектора 5 и вторичного рефлектора 4, в его раскрыве формируется плоская волна третьего диапазона частот. Эта волна распространяется в направлении аксиальной оси симметрии антенны и попадает на внутреннюю поверхность контррефлектора 2. После отражения от него, проходя через фокус рефлектора 1, совпадающий с положением фокуса контррефлектора 2, указанная волны возбуждает рефлектор 1 на частоте генератора третьего диапазона частот. За счет этого в раскрыве рефлектора 1 формируется синфазное поле третьего диапазона частот с максимумом излучения, а соответственно и приема, с того же направления аксиальной оси симметрии антенны 8.When connected to the
Облучатели 3, 6 и 7 оказывают затеняющее воздействие на излучение друг друга. Вместе с тем, согласно геометрическим построениям хода лучей затеняющее действие облучателя 7, которое он оказывает на излучение облучателя 6, не превышает затенения от вторичного контррефлектора 5. Затеняющее воздействие облучателей 3 и 6 может быть минимизировано при соответствующем распределении диапазонов частот по облучателям. Если первый диапазон соответствует самым высоким частотам (например, Ka диапазон), второй диапазон - средним частотам (Ku диапазон), третий диапазон - низким частотам (С диапазон), то размеры облучателя 3 будут много меньше длин волн относительно второго и третьего диапазонов, а размеры облучателя 6 - много меньше длины волны третьего диапазона. В этом случае воздействие облучателей 3 и 6 на проходящие мимо них электромагнитные волны будет мало.
Для одновременной работы в нескольких диапазонах частот в известных антеннах используются облучатели, общие для нескольких диапазонов частот в совокупности с устройствами разделения диапазонов, вносящими дополнительные высокочастотные потери, снижающие коэффициент использования и повышающие шумовую температуру антенны. В предлагаемой антенне разделение диапазонов частот осуществляется методом пространственного разделения приема на несколько облучателей 3, 6 и 7, что повышает эффективность антенны.For simultaneous operation in several frequency ranges, known antennas use feeds that are common to several frequency ranges in conjunction with band separation devices that introduce additional high-frequency losses, reduce the utilization factor and increase the noise temperature of the antenna. In the proposed antenna, the separation of frequency bands is carried out by the method of spatial division of the reception into
Источники информацииSources of information
1. Сподобаев М.Ю. Ключевые вызовы и основные тенденции развития отрасли спутниковой связи в среднесрочной перспективе / SATCOMRUS 2017, 1 ноября 2017 г.1. Spodobaev M.Yu. Key challenges and main trends in the development of the satellite communications industry in the medium term / SATCOMRUS 2017, November 1, 2017
2. Фролов О.П., Вальд В.П. Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи. - М.: Горячая линия-Телеком, 2008. - 496 с.: ил.2. Frolov O.P., Wald V.P. Mirror antennas for satellite earth stations. - M.: Hotline-Telecom, 2008. - 496 p.: ill.
3. Каскад приемного устройства СВЧ с разделением частот ортогональных поляризаций двух диапазонов частот: Патент RU 2136088: МПК Н01Р 1/161, Н04В 1/00 / A.M. Сомов, А.В. Пугачев. Заявка RU 98105930 от 17.03.1998 г. Опубл. 27.08.1999 г.Fig. 3. Cascade of a microwave receiver with frequency separation of orthogonal polarizations of two frequency ranges: Patent RU 2136088:
4. Многолучевая комбинированная зеркальная антенна. Патент RU 2627284: МПК H01Q 5/00 / A.M. Сомов. Заявка RU 2016127926 от 12.07.2016 г. Опубл. 04.08.2017 г.4. Multibeam combined reflector antenna. Patent RU 2627284:
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2776723C1 true RU2776723C1 (en) | 2022-07-26 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2811709C1 (en) * | 2023-06-26 | 2024-01-16 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) | Single-ended multi-band multi-mirror antenna |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3927408A (en) * | 1974-10-04 | 1975-12-16 | Nasa | Single frequency, two feed dish antenna having switchable beamwidth |
SU1450022A2 (en) * | 1987-01-08 | 1989-01-07 | Киевское Высшее Военное Инженерное Дважды Краснознаменное Училище Связи Им.М.И.Калинина | Double-reflector multirange aearial |
US5130718A (en) * | 1990-10-23 | 1992-07-14 | Hughes Aircraft Company | Multiple dichroic surface cassegrain reflector |
RU2136088C1 (en) * | 1998-03-17 | 1999-08-27 | Сомов Анатолий Михайлович | Microwave receiver stage with separation of orthogonal-polarization frequencies of two frequency bands |
RU2627284C1 (en) * | 2016-07-12 | 2017-08-04 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) | Multibeam combined mirror antenna |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3927408A (en) * | 1974-10-04 | 1975-12-16 | Nasa | Single frequency, two feed dish antenna having switchable beamwidth |
SU1450022A2 (en) * | 1987-01-08 | 1989-01-07 | Киевское Высшее Военное Инженерное Дважды Краснознаменное Училище Связи Им.М.И.Калинина | Double-reflector multirange aearial |
US5130718A (en) * | 1990-10-23 | 1992-07-14 | Hughes Aircraft Company | Multiple dichroic surface cassegrain reflector |
RU2136088C1 (en) * | 1998-03-17 | 1999-08-27 | Сомов Анатолий Михайлович | Microwave receiver stage with separation of orthogonal-polarization frequencies of two frequency bands |
RU2627284C1 (en) * | 2016-07-12 | 2017-08-04 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) | Multibeam combined mirror antenna |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2811709C1 (en) * | 2023-06-26 | 2024-01-16 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) | Single-ended multi-band multi-mirror antenna |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6320553B1 (en) | Multiple frequency reflector antenna with multiple feeds | |
US6937203B2 (en) | Multi-band antenna system supporting multiple communication services | |
US6774861B2 (en) | Dual band hybrid offset reflector antenna system | |
US6184838B1 (en) | Antenna configuration for low and medium earth orbit satellites | |
US10714841B1 (en) | Imaging reflector antenna system and method | |
RU2776723C1 (en) | Axisymmetric multiband multimirror antenna | |
RU2776724C1 (en) | Multibeam multiband multimirror antenna with axisymmetric counter-reflectors | |
RU2776725C1 (en) | Multibeam multiband multireflector antenna | |
RU2798412C1 (en) | Axisymmetric dual band antenna | |
RU2798411C1 (en) | Axisymmetric dual band antenna | |
RU2776722C1 (en) | Axisymmetric multi-band multi-beam multi-reflector antenna | |
RU2811709C1 (en) | Single-ended multi-band multi-mirror antenna | |
RU2807497C1 (en) | Axisymmetric multi-band multi-beam multi-mirror antenna | |
Wan et al. | A hybrid reflector antenna for two contoured beams with different shapes | |
RU2821239C1 (en) | Dual-band antenna with ring focus and elliptical generatrix of counter-reflector | |
RU2821238C1 (en) | Dual-band antenna with ring focus and hyperbolic generatrix of counter-reflector | |
WATANABE et al. | An offset spherical tri-reflector antenna | |
RU2664792C1 (en) | Multi-beam combined non-axisymmetric mirror antenna | |
RU2805126C1 (en) | Composite multi-beam two-mirror antenna | |
RU2664751C1 (en) | Multi-beam range two-mirror antenna with irradiated radiation | |
RU2620875C1 (en) | Multibeam band dish antenna | |
RU2805200C1 (en) | Composite multi-beam mirror antenna | |
RU2627284C1 (en) | Multibeam combined mirror antenna | |
RU2673436C1 (en) | Non-inclined multibeam two-mirror antenna of irradiated radiation | |
Martinez-de-Rioja et al. | Study of bifocal dual reflectarray configurations for multi-beam antennas in Ka-band |