RU2798412C1 - Осесимметричная двухдиапазонная антенна - Google Patents
Осесимметричная двухдиапазонная антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798412C1 RU2798412C1 RU2022109261A RU2022109261A RU2798412C1 RU 2798412 C1 RU2798412 C1 RU 2798412C1 RU 2022109261 A RU2022109261 A RU 2022109261A RU 2022109261 A RU2022109261 A RU 2022109261A RU 2798412 C1 RU2798412 C1 RU 2798412C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- irradiator
- parabola
- generatrix
- counter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в качестве антенн земных станций спутниковых систем связи с ретрансляторами СВЧ-КВЧ диапазонов, расположенными на геостационарной орбите, для работы одновременно в нескольких диапазонах частот. Технический результат: повышение эффективности антенны при одновременном приеме радиоволн нескольких диапазонов частот. Сущность: предлагается осесимметричная двухдиапазонная антенна, состоящая из основного зеркала (рефлектора) с образующей в виде параболы и вспомогательного зеркала (контррефлектора) с образующей в виде гиперболы, выпуклой в сторону параболы и соосной ей. Один из фокусов гиперболы совпадает с фокусом параболы, а другой - с положением облучателя. В центре рефлектора соосно ему установлен вторичный рефлектор с образующей в форме эллипса, вогнутого в сторону от контррефлектора. При этом один из фокусов эллипса совпадает с положением облучателя, а в другом установлен дополнительный облучатель другого диапазона частот, направленный в сторону вторичного рефлектора. 1 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
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].
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 нескольких диапазонах частот.
Уровень техники
Известны [2] двухзеркальные антенны, состоящие из основного параболического зеркала-рефлектора, вспомогательного зеркала-контррефлектора в виде эллипсоида (схема Грегори) или гиперболоида (схема Кассегрена), 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 активных потерь электромагнитной энергии в устройстве разделения диапазонов частот.
Известна также многолучевая комбинированная двухзеркальная антенна [4], состоящая из осесимметричного основного зеркала-рефлектора, имеющего форму параболоида, и вспомогательного зеркала-контррефлектора в виде эллипсоида, соосного с параболоидом и вогнутого в сторону от рефлектора. Облучатели первого диапазона частот расположены в плоскости, ортогональной фокальной оси и проходящей через фокус контррефлектора, приближенный к рефлектору. Облучатели второго диапазона установлены в плоскости, ортогональной фокальной оси и проходящей через фокус контррефлектора, удаленный от рефлектора. Такая антенна может принимать одновременно от ИСЗ с каждого направления два различных диапазона частот.
Раскрытие сущности изобретения
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности антенны при одновременном приеме нескольких диапазонов частот за счет исключения устройства разделения частот, вносящего дополнительные потери в тракт приема. Для этого предлагается осесимметричная двухдиапазонная гибридная антенна Кассегрена-Грегори, состоящая из основного зеркала (рефлектора) с образующей в виде параболы и вспомогательного зеркала (контррефлектора) с образующей в виде гиперболы, выпуклой в сторону параболы и соосной ей. Один из фокусов гиперболы совпадает с фокусом параболы, а другой - с положением облучателя. В центре рефлектора соосно ему установлен вторичный рефлектор с образующей в форме эллипса, вогнутого в сторону от контррефлектора. При этом один из фокусов эллипса совпадает с положением облучателя, а в другом установлен дополнительный облучатель другого диапазона частот, направленный в сторону вторичного рефлектора.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг. 1 - сечение осесимметричной двухдиапазонной гибридной антенны Кассегрена-Грегори плоскостью, содержащей ось аксиальной симметрии.
На чертеже обозначено:
1 - рефлектор;
2 - контррефлектор;
3 - облучатель;
4 - вторичный рефлектор;
5 - дополнительный облучатель;
6 - лучи облучателя и вторичного рефлектора;
7 - лучи контррефлектора и вторичного рефлектора;
8 - ось аксиальной симметрии;
9 - направление плоской волны первого и второго диапазонов. Осуществление изобретения
Осесимметричная двухдиапазонная гибридная антенна Кассегрена-Грегори с рефлектором 1 в виде части параболоида и контррефлектором 2 в виде части гиперболоида, выпуклого в сторону рефлектора, с совпадающими фокальными осями 8 (фиг. 1) образующих рефлектор 1 и контррефлектор 2 параболы и гиперболы соответственно содержит облучатель 3 в фокусе гиперболоида 2, наиболее близком к вершине рефлектора 1. Второй фокус гиперболоида 2, удаленный от рефлектора 1, совпадает с положением фокуса рефлектора.
При подключении к облучателю 3, размещенному на оси аксиальной симметрии 8, высокочастотного генератора первого диапазона частот, облучатель 3 излучает электромагнитное поле, в том числе в сторону верхнего и нижнего краев контррефлектора 2, которые в приближении геометрической оптики можно рассматривать в виде лучей 6. Отразившись от верхнего и нижнего краев контррефлектора лучи 6, как и все другие 7, попадают на рефлектор 1. После отражения от рефлектора данные лучи 9 благодаря известным свойствам параболоида оказываются параллельны аксиальной оси 8 антенны, в результате чего в раскрыве антенны формируется синфазное распределение электромагнитного поля и соответствующая диаграмма направленности (ДН) первого диапазона частот с максимумом в направлении оси 8.
Диаметр контррефлектора 2, чтобы он работал в качестве зеркала, должен составлять с одной стороны 6÷10 длин электромагнитной волны, возбуждаемой генератором облучателя 3, а с другой стороны должен быть, по крайней мере, в 10 раз меньше диаметра рефлектора 1, чтобы его практически не затенять.
Облучающее устройство второго диапазона частот осесимметричной двухдиапазонной гибридной антенны Кассегрена-Грегори состоит из вторичного рефлектора 4 в виде части эллипсоида, соосного рефлектору 1 и контррефлектору 2, и дополнительного облучателя 5 другого диапазона частот, направленного в сторону вторичного рефлектора 4. Вторичный рефлектор имеет два фокуса, один из которых совпадает с фазовым центром облучателя 3, а второй с фазовым центром дополнительного облучателя 5.
При подключении к дополнительному облучателю 5, расположенному в ближнем фокусе вторичного рефлектора 4, генератора второго диапазона частот сферическая волна этого облучателя преобразуется согласно законам геометрической оптики в сферическую волну, исходящую из второго фокуса вторичного рефлектора. Поскольку этот фокус совпадает с фокусом контррефлектора 2 и одновременно с положением облучателя 3, сферический фронт волны дополнительного облучателя 5 в виде лучей, аналогичных 6, преобразуется контррефлектором 2 в сферическую волну, исходящую из фокуса контррефлектора 2, являющегося одновременно фокусом параболоида 1. После отражения от рефлектора излучение дополнительного облучателя в виде плоской волны формирует в раскрыве диаграмму направленности в направлении 9, совпадающем с направлением максимума ДН первого диапазона частот.Таким образом, ДН обоих диапазонов частот оказываются направлены в сторону одного ИСЗ.
Облучатель 3 оказывает затеняющее воздействие на излучение дополнительного облучателя 5. Это воздействие может быть минимизировано при соответствующем распределении диапазонов частот по облучателям. Так, если облучатель 3 работает на больших частотах (например, в Ka диапазоне), а дополнительный облучатель 5 - на меньших частотах (в Ku или С диапазоне), то размеры облучателя 3 будут много меньше длин волн излучения дополнительного облучателя 5. В этом случае воздействие облучателя 3 на проходящие мимо него электромагнитные волны дополнительного облучателя 5 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 два облучателя 3 и 5, что повышает эффективность антенны. Кроме того, входы облучателей 3 и 5 в предлагаемой антенне расположены навстречу друг другу, что позволяет разместить между ними миниатюрную приемно-передающую аппаратуру и за счет этого сократить длину волноводных линий, тем самым дополнительно повысив эффективность антенны.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сподобаев М.Ю. Ключевые вызовы и основные тенденции развития отрасли спутниковой связи в среднесрочной перспективе. / SATCOMRUS 2017, 1 ноября 2017 г.
2. Фролов О.П., Вальд В.П. Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи. - М.: Горячая линия - Телеком, 2008. - 496 с: ил.
3. Каскад приемного устройства СВЧ с разделением частот ортогональных поляризаций двух диапазонов частот: Патент RU 2136088: МПК Н01Р 1/161, Н04 В1/00. / A.M. Сомов, А.В. Пугачев; Заявка RU 98105930 от 17.03.1998 г.; Опубл. 27.08.1999 г.
4. Многолучевая комбинированная зеркальная антенна: Патент RU 2627284: МПК H01Q5/00. / A.M. Сомов; Заявка RU 2016127926 от 12.07.2016 г.; Опубл. 04.08.2017 г.
Claims (1)
- Осесимметричная двухдиапазонная антенна, состоящая из рефлектора - основного зеркала с образующей в виде параболы, контррефлектора - вспомогательного зеркала с образующей в виде гиперболы, выпуклой в сторону параболы и соосной ей, один из фокусов которой совпадает с фокусом параболы, а другой - с положением облучателя, отличающаяся тем, что в центре рефлектора соосно ему установлен вторичный рефлектор с образующей в форме эллипса, вогнутого в сторону от контррефлектора, при этом один из фокусов эллипса совпадает с положением облучателя, а в другом установлен дополнительный облучатель другого диапазона частот, направленный в сторону вторичного рефлектора.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2798412C1 true RU2798412C1 (ru) | 2023-06-22 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2821238C1 (ru) * | 2024-02-15 | 2024-06-18 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) | Двухдиапазонная антенна с кольцевым фокусом и гиперболической образующей контррефлектора |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU390605A1 (ru) * | 1971-03-15 | 1973-07-11 | Двухзеркальная антенна | |
SU1730705A1 (ru) * | 1989-09-11 | 1992-04-30 | Украинский заочный политехнический институт им.И.З.Соколова | Зеркальна антенна |
SU1753522A1 (ru) * | 1989-07-03 | 1992-08-07 | Предприятие П/Я А-1178 | Двухзеркальна антенна |
RU2017283C1 (ru) * | 1986-11-03 | 1994-07-30 | Военная инженерно-космическая Краснознаменная академия им.А.Ф.Можайского | Двухзеркальная антенна |
FR2944593A1 (fr) * | 2009-04-20 | 2010-10-22 | Sagem Defense Securite | Tete autodirectrice comportant au moins deux voies de detection distinctes, et missile comportant une telle tete |
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 |
RU2567127C1 (ru) * | 2014-09-10 | 2015-11-10 | Закрытое акционерное общество "Меркурий" | Антенна кассегрена |
RU2620875C1 (ru) * | 2016-07-15 | 2017-05-30 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) | Многолучевая диапазонная зеркальная антенна |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU390605A1 (ru) * | 1971-03-15 | 1973-07-11 | Двухзеркальная антенна | |
RU2017283C1 (ru) * | 1986-11-03 | 1994-07-30 | Военная инженерно-космическая Краснознаменная академия им.А.Ф.Можайского | Двухзеркальная антенна |
SU1753522A1 (ru) * | 1989-07-03 | 1992-08-07 | Предприятие П/Я А-1178 | Двухзеркальна антенна |
SU1730705A1 (ru) * | 1989-09-11 | 1992-04-30 | Украинский заочный политехнический институт им.И.З.Соколова | Зеркальна антенна |
FR2944593A1 (fr) * | 2009-04-20 | 2010-10-22 | Sagem Defense Securite | Tete autodirectrice comportant au moins deux voies de detection distinctes, et missile comportant une telle tete |
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 |
RU2567127C1 (ru) * | 2014-09-10 | 2015-11-10 | Закрытое акционерное общество "Меркурий" | Антенна кассегрена |
RU2620875C1 (ru) * | 2016-07-15 | 2017-05-30 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) | Многолучевая диапазонная зеркальная антенна |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2821238C1 (ru) * | 2024-02-15 | 2024-06-18 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (Академия ФСБ России) | Двухдиапазонная антенна с кольцевым фокусом и гиперболической образующей контррефлектора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6320553B1 (en) | Multiple frequency reflector antenna with multiple feeds | |
US7868840B2 (en) | Multi-beam and multi-band antenna system for communication satellites | |
US6937203B2 (en) | Multi-band antenna system supporting multiple communication services | |
US9478861B2 (en) | Dual-band multiple beam reflector antenna for broadband satellites | |
US6774861B2 (en) | Dual band hybrid offset reflector antenna system | |
US6329957B1 (en) | Method and apparatus for transmitting and receiving multiple frequency bands simultaneously | |
EP1335451A1 (en) | Dual-Band multiple beam antenna system for communication satellites | |
US10714841B1 (en) | Imaging reflector antenna system and method | |
RU2798412C1 (ru) | Осесимметричная двухдиапазонная антенна | |
RU2798411C1 (ru) | Осесимметричная двухдиапазонная антенна | |
Zhu et al. | AK/Ka‐band dielectric and metallic 3D printed aperture shared multibeam parabolic reflector antenna for satellite communication | |
RU2776723C1 (ru) | Осесимметричная многодиапазонная многозеркальная антенна | |
RU2776724C1 (ru) | Многолучевая многодиапазонная многозеркальная антенна с осесимметричными контррефлекторами | |
RU2776725C1 (ru) | Многолучевая многодиапазонная многозеркальная антенна | |
Wan et al. | A hybrid reflector antenna for two contoured beams with different shapes | |
RU2776722C1 (ru) | Осесимметричная многодиапазонная многолучевая многозеркальная антенна | |
RU2811709C1 (ru) | Несимметричная многодиапазонная многозеркальная антенна | |
RU2821238C1 (ru) | Двухдиапазонная антенна с кольцевым фокусом и гиперболической образующей контррефлектора | |
RU2821239C1 (ru) | Двухдиапазонная антенна с кольцевым фокусом и эллиптической образующей контррефлектора | |
RU2807497C1 (ru) | Осесимметричная многодиапазонная многолучевая многозеркальная антенна | |
Kildal et al. | Scalar horn with shaped lens improves Cassegrain efficiency | |
RU2664792C1 (ru) | Многолучевая комбинированная неосесимметричная зеркальная антенна | |
RU2805126C1 (ru) | Составная многолучевая двухзеркальная антенна | |
RU2620875C1 (ru) | Многолучевая диапазонная зеркальная антенна | |
RU2664751C1 (ru) | Многолучевая диапазонная двухзеркальная антенна с вынесенным облучением |