Офсетные антенны: Спутниковая антенна — Википедия

Спутниковая антенна — Википедия

Антенны оператора сети спутниковой связи

Спутниковая антенна (антенна спутниковой связи) — антенна, используемая для приёма и (или) передачи радиосигналов между наземными станциями и искусственными спутниками Земли, в более узком значении — антенна, используемая при организации связи с ретрансляцией через спутники. В спутниковой связи используются различные типы антенн, самый известный — зеркальные параболические антенны («спутниковые тарелки»), массово применяемые для приёма спутникового ТВ-вещания и в спутниковой связи. В зависимости от назначения системы спутниковой связи могут применяться и другие типы антенн.

Типы спутниковых антенн

На земных станциях спутниковой связи применяются антенны различных типов. Конкретный тип антенны зависит от диапазона, в котором организуется связь, от требуемого усиления антенной системы и от её назначения.

Слабонаправленные антенны

Слабонаправленные (также всенаправленные^[en]) антенны^[1]

используются для связи через низкоорбитальные и геостационарные спутники в спутниковых телефонах, спутниковом радио, приёме сигналов систем спутниковой навигации и других приложениях, где нет возможности непрерывно ориентировать антенну. Такие антенны имеют широкую диаграмму направленности, что приводит к приёму большого количества шумов (высокой шумовой температуре антенны) и малому отношению сигнал/шум для полезного сигнала на входе приёмника, а следовательно и к низкой пропускной способности системы в целом.

• Антенна терминала мобильной спутниковой связи Иридиум

• Спутниковый телефон Inmarsat

Антенны бегущей волны

Антенны бегущей волны^[2] и близкие к ним (спиральные, волновой канал, логопериодические и т. д.), применяются в диапазонах метровых (англ. VHF) и дециметровых (англ. UHF) волн^[3] для приёма телеметрии и связи со спутниками на низких орбитах, обмена информацией с метеорологическими спутниками, в любительской радиосвязи через спутники, для некоторых специальных видов спутниковой связи.

• Терминал тактической спутниковой связи

• Антенна УКВ-связи с космическими кораблями

• Антенна приёма телеметрии и слежения за спутниками

Зеркальные антенны

Зеркальные антенны^[4] — наиболее распространенный класс спутниковых антенн^[5]. Применяются в различных диапазонах, от дециметровых волн до Ka-диапазона, и на различных типах станций — от систем индивидуального ТВ-приёма до центров космической связи. Могут иметь размер от десятков сантиметров^[6] до десятков метров^[7]. Усиление зеркальной антенны зависит от отношения её апертуры к длине волны, точности изготовления зеркала (чем выше частоты, на которых работает антенна, тем большая точность требуется), коэффициента использования поверхности, зависящего от выбранной конструкции антенны и характеристик её облучателя, точности установки частей антенны (зеркала, облучателя, контррефлектора, если есть) относительно друг друга

[8].

Один и тот же рефлектор (зеркало) может использоваться в различных диапазонах частот при установке на него различных облучателей и выполнения требований по точности изготовления зеркала для самого высокочастотного (коротковолнового) из используемых диапазонов. Чем в более высокочастотном диапазоне используется антенна, тем у́же её диаграмма направленности и выше усиление при одном и том же размере зеркала.

Кроме рефлектора и облучателя, в состав антенны входит опорно-поворотное устройство, с помощью которого производится наведение антенны на спутник.

Осесимметричные антенны

Осесимметричные антенны имеют симметричное зеркало, фокус которого расположен на оси симметрии. У прямофокусной антенны (англ. Prime Focus) облучатель устанавливается в точке фокуса, перед зеркалом. Также используются двухзеркальные схемы, в которых на оси антенны устанавливается небольшое дополнительное зеркало-контррефлектор, а облучатель располагается со стороны зеркала в фокусе контррефлектора. Схемы с контррефлектором сложнее в расчете, изготовлении и настройке, но позволяют уменьшить шумовую температуру антенны, в некоторых случаях улучшить коэффициент использования поверхности и сделать антенну более компактной. Облучатель или контррефлектор и его крепления затеняют часть зеркала антенны, что приводит к уменьшению эффективной апертуры. Поэтому такие схемы применяют в основном на достаточно больших (диаметром от 1,5 — 1,8 метра) антеннах, процент затеняемой площади которых невелик.

Осесимметричные схемы применяются также для антенн малого диаметра мобильных спутниковых станций^[9][10][11]. На таких антеннах часто используется двухзеркальная схема с «кольцевым фокусом»^[12], позволяющая исключить из конструкции растяжки крепления контррефлектора, уменьшить затенение основного зеркала и увеличить коэффициент использования поверхности, упростить сборку антенны и сделать её более компактной

[13].

Офсетные антенны

Офсетные антенны, или антенны со смещённым облучателем, получаются путем вырезки из параболического зеркала. Диаграмма направленности такой антенны смещена относительно оси её зеркала на угол, называемый углом офсета (или углом смещения).

Основное преимущество офсетных антенн в том, что облучатель и элементы его крепления не перекрывают собой направление на спутник и не затеняют зеркало антенны, что позволяет увеличить коэффициент использования поверхности. Дополнительное преимущество — такая антенна при наведении на спутник устанавливается практически вертикально, что уменьшает влияние на неё атмосферных осадков (налипание снега, льда).

По офсетной схеме построены большинство антенн небольшого размера (до 2,5 метров), используемых в приёме спутникового ТВ и спутниковой связи, поскольку на таких размерах возможность полного использования зеркала антенны, без затенения его облучателем, дает заметный выигрыш в усилении.

Офсетная конструкция имеет и ряд недостатков^[14]. Офсетные антенны имеют худший уровень поляризационной развязки^[15], что может приводить к увеличению уровня помех от сигналов соседней поляризации на том же спутнике. При работе с круговой поляризацией диаграмма направленности офсетной антенны отличается для левой и правой поляризаций, причем эффект тем заметнее, чем больше размер зеркала. Офсетные зеркала большого размера сложнее в изготовлении и сборке, чем осесимметричные.

При малых углах вертикального наведения наклон офсетной антенны к вертикали становится отрицательным — зеркало «смотрит в землю», хотя нацелено на спутник, находящийся выше горизонта. При этом конструкция опорно-поворотного устройства может ограничивать минимальный угол наведения. Минимальный угол видимости спутника над горизонтом для различных офсетных антенн составляет от 0 до 10 градусов

[16]^[17][18].

• Офсетные антенны VSAT Ku-диапазона

• Офсетная антенна для приёма спутникового ТВ

• Офсетная антенна при малом угле возвышения на спутник

Фазированные антенные решетки

Фазированные антенные решетки (ФАР) используются для создания компактных антенн различных диапазонов.

На основе ФАР строятся в основном спутниковые антенны с малой апертурой^[13]. Такие антенны имеют ряд ограничений^[13][19]. Они могут работать только в одном узком диапазоне частот (например, работа во всем диапазоне от 10,7 до 12,75 ГГц с одной антенной на базе ФАР невозможна), сложны в разработке и изготовлении и имеют более высокую цену. В то же время на базе ФАР возможно создавать компактные спутниковые терминалы, они используются в составе носимых и подвижных станций^[20] диапазонов Ku и Ka, портативных терминалов Inmarsat BGAN

[en] (L-диапазон)^[21], носимых спутниковых станций специального назначения^[22].

Также на базе ФАР выпускаются плоские компактные антенны для домашнего приёма спутникового ТВ^[19][23], которые требуют для установки гораздо меньше места, чем классические «тарелки» сравнимой апертуры. Это позволяет размещать их не только на улице, но и в помещении (на окне, балконе, лоджии и т. п.) при условии, что место установки обеспечивает видимость спутника^[24].

• Плоская антенна приёма спутникового ТВ на базе ФАР

• Терминал системы спутниковой связи Inmarsat BGAN^[en]

Наведение спутниковых антенн

Для работы через спутник прежде всего необходимо, чтобы между антенной и спутником обеспечивалась прямая видимость (не было препятствий, мешающих прохождению радиосигнала). При выполнении этого условия слабонаправленные антенны наведения не требуют. Направленная антенна должна быть ориентирована таким образом, чтобы направление на спутник совпадало с максимумом её диаграммы направленности. Малые антенны в низкочастотных диапазонах (L,C) имеют широкую диаграмму направленности. Например, для портативного терминала Inmarsat BGAN ширина ДН от 30 до 60 градусов

[21]. Такую антенну достаточно грубо сориентировать в нужном направлении, чтобы спутник попадал в ограниченный её диаграммой сектор. Антенны с узкой диаграммой направленности и высоким усилением требуют максимально точного наведения.

Фиксированное наведение на геостационарные спутники

Геостационарные спутники расположены над экватором и обращаются вокруг Земли с периодом, равным периоду вращения Земли. В идеальном случае геостационарный спутник абсолютно неподвижен относительно земного наблюдателя, и сопровождение антенной спутника не требуется. Антенну достаточно навести один раз и зафиксировать, дополнительное наведение потребуется только в случае смещения антенны. В реальности геостационарные спутники удерживаются в своей точке стояния с определённой точностью, составляющей для современных аппаратов примерно 0,1

o^[25]. Если диаграмма направленности антенны в несколько раз шире, чем максимальное отклонение аппарата от точки стояния, то видимым смещением спутника можно пренебречь и считать его неподвижным. Например, ширина главного лепестка диаграммы направленности в Ku-диапазоне для антенны диаметром 2,4 метра — около 0,7^o[26], для антенн диаметром 0,9 метра — более 1,5^o[27], для антенн меньшего размера — ещё больше. С такими антеннами, используемыми на VSAT-станциях и при приёме спутникового ТВ, дополнительного сопровождения спутника после наведения не требуется.

Для наведения антенны нужно установить углы места (возвышения над горизонтом) и азимута, определяющие направление на спутник^[28]. При установке осесимметричной антенны угол наклона плоскости антенны к вертикали равен углу места. При установке офсетной антенны угол наклона её плоскости к вертикали меньше, чем угол места, на величину офсета. Для линейной поляризации требуется установка третьего параметра — угла поворота поляризации, который также зависит от взаимного расположения антенны и спутника. Для каждой точки на земной поверхности требуемые углы места, азимута и поворота поляризации рассчитываются, исходя из географических координат антенны и точки стояния спутника. Для расчета могут использоваться специальные программы или сайты, на которых направление на спутник отображается на карте. После установки расчетных углов наведения и захвата сигнала производится точная подстройка положения антенны до достижения максимального уровня приёма.

Многолучевые антенны

Многолучевые системы позволяют формировать на одной антенне несколько диаграмм направленности и работать с несколькими спутниками на геостационарной орбите без поворота антенны. Многолучевые антенны могут строиться на базе стандартных параболических зеркал (мультифид), на базе зеркал сферического^[5][19] и тороидального (тороидально-параболического) профиля, на базе фазированных антенных решеток^[19].

Мультифид

«Мультифид» — несколько облучателей на одной антенне

При смещении облучателя в фокальной плоскости параболического зеркала диаграмма направленности антенны отклоняется в противоположную сторону с одновременным уменьшением усиления, тем бо́льшим, чем сильнее смещён облучатель. На этом основана многолучевая система на основе стандартной зеркальной антенны — «мультифид». Система строится из нескольких облучателей (конвертеров), расположенных со смещением от фокуса параболической антенны таким образом, что каждый принимает сигнал со спутников в разных орбитальных позициях. «Мультифидом» также называют конструктивный элемент (кронштейн), на котором крепятся дополнительные конвертеры. Максимально возможное отклонение облучателя от точки фокуса параболической антенны составляет около 10^o[5].

Тороидальная антенна

Для одновременной работы со многими спутниками в широком секторе геостационарной орбиты используются тороидальные антенны^[29]. Тороидальные антенны Simulsat^[30] или Vertex Model 700-70TCK^[31] позволяют одновременно принимать до 35 спутников, расположенных на дуге шириной 70^o. При домашнем приёме спутникового ТВ могут использоваться тороидальные антенны WaveFrontier^[32] или аналогичные, позволяющие принимать сигнал с 16 спутников на дуге в 40^o.

Моторизованные антенны

Моторизованные приводы наведения антенн используются в следующих случаях:

• Автоматическое перенаведение антенны на различные спутники
• Автоматическое наведение на спутник при развёртывании антенны
• Автоматическое сопровождение спутника

Антенна на полярном подвесе

Перенаведение между спутниками

Автоматическое перенаведение антенны между спутниками используется в спутниковом телевидении для увеличения количества принимаемых программ. При этом используется полярный подвес^[en][33], позволяющий с помощью одного привода одновременно изменять углы азимута и возвышения так, что антенна движется вдоль «дуги Кларка» (линии, на которой находятся все геостационарные спутники при взгляде с Земли). Ось вращения антенны при этом параллельна оси вращения Земли. Использование полярного подвеса требует тщательной предварительной работы по его установке и настройке. Управление приводом полярного подвеса производится стандартным набором команд USALS или Diseqc, поддерживаемом спутниковыми ресиверами и компьтерными спутниковыми тюнерами.

Автоматическое развёртывание и наведение

Автоматическое наведение используется в возимых или переносных мобильных спутниковых станциях для быстрого установления связи. Для наведения используется отдельное устройство — контроллер^[11][34], определяющий координаты антенны с помощью системы спутникового позиционирования (GPS, Глонасс) и вычисляющий углы азимута, места и поворота поляризации для наведения на требуемый спутник. На основании вычисленных углов контроллер устанавливает положение антенны, проверяет захват сигнала со спутника и производит точное донаведение по его максимуму. При необходимости возможно перенаведение с одного спутника на другой, параметры которого также должны иметься в контроллере.

Автоматическое сопровождение спутника

Автоматическое сопровождение спутника — непрерывное удержание его в максимуме диаграммы направленности при движении относительно антенны. Автосопровождение может осуществляться как моторными приводами антенны, так и электронным управлением диаграммой направленности^[35]. Для автосопровождения требуется контроллер, управляющий наведением антенны. Автосопровождение применяется в следующих случаях:

• Станции для связи в движении, устанавливаемые на транспортных средствах (автомобилях, поездах, судах, самолетах). При движении положение антенны относительно спутника непрерывно меняется и требуется её удержание (стабилизация) в нужном направлении. Для удержания направления на спутник на движущихся объектах используются два метода^[36]. Первый — непрерывное определение направления, в котором смещается спутник относительно антенны, путем постоянного сканирования (отклонения диаграммы направленности) в узком секторе, не приводящем к существенному ухудшению сигнала. Второй — удержание положения антенны с помощью гироскопов и датчиков ускорений.
• Большие антенны, ширина диаграммы направленности которых сравнима с возможным отклонением геостационарного спутника от точки стояния^[37][38]. При использовании такой антенны без системы сопровождения уровень сигнала будет меняться в течение суток в соответствии с видимым движением спутника на небосклоне. Контроллер автосопровождения отслеживает уровень принимаемого со спутника сигнала и подводит антенну так, чтобы он был максимальным. Для стабильного удержания используется программное предсказание видимого смещения спутника на основании ранее накопленных данных и элементов его орбиты^[39].
• Антенны для работы со спутниками на негеостационарных орбитах. Спутник, находящийся на любой орбите, кроме геостационарной, непрерывно движется относительно земного наблюдателя. Скорость и траектория движения зависят от параметров орбиты. При использовании направленных антенн для работы с такими спутниками требуется их постоянное сопровождение, которое осуществляется на основе информации о местоположении станции и элементах орбиты спутника и может корректироваться по принимаемому сигналу^[40].

См. также

Примечания

1. ↑ Mobile Antenna Systems Handbook, 2008, OMNIDIRECTIONAL ANTENNAS FOR MOBILE SATELLITE COMMUNICATIONS.
2. ↑ Jack Browne. Traveling-Wave Antenna Feeds Space Applications. Microwaves and RF.
3. ↑ RADIO FREQUENCIES FOR SPACE COMMUNICATION. THE AUSTRALIAN SPACE ACADEMY.
4. ↑ Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи, 2008.
5. ↑ ^{1 2 3} С. П. Гeруни, Д.М. Сазонов. Шестнадцать антенн в одной. Телеспутник.
6. ↑ Антенна СТВ-0,4-1,1 0,55 St АУМ. Супрал.
7. ↑ В.И. Катаев. Строительство ЦКС «Дубна». «Встреча», городская газета г.Дубна.
8. ↑ Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи, 2008, Влияние конструктивных элементов антенны на параметры излучения.
9. ↑ Marine SAT Systems — VSAT Antennas. EPAK.
10. ↑ ON-THE-MOVE. GD SATCOM.
11. ↑ ^{1 2} Носимый комплекс спутниковой связи. Race Communications.
12. ↑ Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи, 2008, Двухзеркальные антенны с кольцевым фокусом.
13. ↑ ^{1 2 3} Dr. Andrew Slaney. The Challenges Of Micro-VSAT Design. SatMagazine.
14. ↑ Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи, 2008, Сравнение однозеркальных осесимметричных антенн и антенн типа офсет.
15. ↑ А.Киселев , В.Нагорнов , В.Бобков , М.Ефимов. ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ РАЗВЯЗКА: ВЗГЛЯД ЭКСПЕРТА. Connect!.
16. ↑ Комплект оборудования StarBlazer Tandem. Технические характеристики внешнего блока.
17. ↑ Series 1182 Technical Specifications. GD SATCOM.
18. ↑ 1.2M Offset VSAT Dish. Antesky.
19. ↑ ^{1 2 3 4} А.Бителева. Антенны для телевизионного приема в СВЧ диапазоне. Телеспутник.
20. ↑ APPLICATIONS OF HYBRID PHASED ARRAY ANTENNAS FOR MOBILE SATELLITE BROADBAND COMMUNICATION USER TERMINALS. ESA ESTEC.
21. ↑ ^{1 2} Low Profile BGAN. Inmarsat.
22. ↑ АБОНЕНТСКИЕ НОСИМЫЕ РАДИОСТАНЦИИ Р-438 и Р-438М. промкаталог.рф.
23. ↑ М. Парнес. Фазированные антенные решетки. Телеспутник.
24. ↑ SELFSAT. Flat Satellite Antenna.
25. ↑ Спутниковая группировка ГПКС.
26. ↑ 2.4M C & KU-BAND SERIES 1252. Prodelin.
27. ↑ 96 cm Rx/Tx Antenna System. Skyware Global.
28. ↑ Самостоятельное наведение антенны на спутник. StarBlazer.
29. ↑ Распространение радиоволн и антенны спутниковых систем связи, 2015, Тороидальные многолучевые антенны.
30. ↑ SIMULSAT Multibeam Earth Station. ATCi.
31. ↑ Torus Multiple Band Antenna. GD SATCOM.
32. ↑ WaveFrontier Toroidal.
33. ↑ В. Лощинин. Настройка «полярки» — это технология. Телеспутник.
34. ↑ Satellite Antenna Controllers. Research Concepts.
35. ↑ ELECTRONICALLY STEERABLE ANTENNAS FOR SATELLITE COMMUNICATIONS.
36. ↑ COMMERCIAL KU-BAND SATCOM ON-THE-MOVE USING A HYBRID TRACKING SCHEME. MITRE Corporation.
37. ↑ 5.6 Meter Earth Station Antenna. ASC Signal.
38. ↑ 7.3 Meter Earth Station Antenna. ViaSat.
39. ↑ Earth Station Antenna Tracking System Introduction. Antesky.
40. ↑ Е.А. Паниди. Технология приёма данных дистанционного зондирования с искусственных спутников Земли с использованием приемной станции УНИСКАН-24. СПбГУ.Научный парк.

Литература

• О.П.Фролов, В.П.Вальд. Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи. — Горячая Линия — Телеком, 2008. — ISBN 978-5-9912-0002-8.
• Kyohei Fujimoto, J. R. James. Antennas for Mobile Satellite Systems // Mobile Antenna Systems Handbook. — ARTECH HOUSE, 2008. — ISBN 9781596931268.
• Сомов А.М. Распространение радиоволн и антенны спутниковых систем связи. — Горячая линия — Телеком, 2015. — ISBN 978-5-9912-0416-3.
• В.Бобков. Антенны земных станций спутниковой связи // журнал Connect!. — 2006. — Апрель.

Ссылки

Спутниковое телевидение
Терминология
Доступ
Оборудование

Исследование отклонения диаграммы направленности офсетной антенны эллиптической поляризации Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.396.677

А.В. Мухин, С.К. Доманов

Исследование отклонения диаграммы направленности офсетной антенны эллиптической поляризации

Кратко Оописаны основные причины отклонения луча диаграммы направленности офсетной антенны с эллиптической поляризацией. Рассмотрены особенности измерений в ближнем поле, способные повлиять на измерение отклонения луча ДН. Приведены расчетные и экспериментальные ДН для бортовой антенны К-диапазона частот. Показана высокая согласованность результатов. Кратко изложены основные способы устранения отклонения луча ДН.

Ключевые слова: офсетная антенна, эллиптическая поляризация, отклонение луча диаграммы направленности, ближнее поле.

doi: 10.21293/1818-0442-2016-19-2-28-30

Зеркальные офсетные антенны получили широкое распространение как в наземных, так и в бортовых информационных комплексах благодаря своей конструкции (рис. 1, а), основным достоинством которой является отсутствие затенения апертуры зеркала и, как следствие, более высокий коэффициент использования поверхности и более низкий уровень боковых лепестков диаграммы направленности (ДН) в сравнении с осесимметричными (прямофо-кусиыми) параболическими антеннами (рис. 1, б).

Направление на спутник

Перпендикуляр к плоскости раскрыва антенны

Сигнал

Направление на спутник

Зона затенения конвертером б

Рис. 1. Схематичное изображение распространения сигнала в офсетной (а) и осесимметричной (б) спутниковых антеннах в приближении геометрической оптики [1]

В космической технике данный тип антенн незаменим и с точки зрения компоновки. Конструкция офсетной антенны позволяет сложить рефлектор вдоль корпуса космического аппарата (КА), тем самым обеспечивая компактное размещение в обтекателе ракеты-носителя (рис. 2).

Головной обтекатель ракеты-носителя ■

КА в рабочем положении

Рис. 2. Схематичное изображение КА в рабочем положении и размещенного в головном обтекателе ракеты-носителя

Одним из основных недостатков данного типа антенн (помимо более высокого уровня кросс-поляризационного излучения в сравнении с осесим-метричными антеннами) является отклонение ДН луча от фокальной оси в плоскости, ортогональной плоскости симметрии антенны, при излучении эллиптически поляризованного поля [2, 3]. Это явление обусловлено особенностью протекания токов на поверхности рефлектора офсетной антенны. Кросс-поляризационные составляющие векторов электромагнитного поля ориентированы так, что оказывают влияние на фазу результирующего поля и, как следствие, отклоняют ДН в плоскости, ортогональной плоскости симметрии антенны.-диапазона проводились на горизонтальном сканере ближнего поля (БП) [5]. Такие измерения относятся к наиболее точным методам измерений остронаправленных антенн [6], но имеют недостатки, связанные с множеством факторов и особенностью исполнения измерительных комплексов БП [7]. В частности, в крупногабаритных измерительных комплексах БП используются СВЧ-кабели, длина которых может достигать десятков метров. В процессе измерения данные кабели находятся в непрерывном механическом перемещении, что может приводить к дрейфу измеряемой фазы сигнала [8]. Поэтому сравнительная оценка теоретического угла наклона ДН и измеренного является актуальной задачей. На рис. 3 сравнены теоретические и измеренные проекции ДН для левосторонней поляризации по уровню половинной мощности.

1

0,5

-0,5

/

/

1 >

/ / /

-1

-0,5

0

0,5

1

Рис. 3. Теоретическая (—) и измеренная (-) проекции ДН по уровню минус 3 дБ с увеличенным фрагментом, шаг сетки 0,5°

Теоретический расчет выполнялся в ПО Grasp, а отображение результатов в картографической проекции — в ПО Satsoft. Как видно, расхождение результатов не превышает 0,01°, что меньше погрешности измерений (0,02°).

На рис. 4 показаны проекции измеренных ДН для правой и левой эллиптической поляризации.

Отклонение от номинального положения составило ±0,04° соответственно.

0,5

-0,5

-1

// \

// ! \\ \\ 1

\ \ J J

V

1

-0,5

0

0,5

1

Рис. 4. Проекции ДН, измеренные по уровню минус 3 дБ

для левой и правой эллиптической поляризации, шаг сетки 0,5°

Для компенсации отклонения ДН в офсетных антеннах эллиптической поляризации существуют различные решения. Самое простое — увеличение фокусного расстояния антенны с уменьшением угла наклона облучателя в соответствии с (1). К сожалению, такое решение не всегда возможно, поскольку резко увеличивается вертикальный габарит антенны, что в космической технике крайне критично. Альтернативой является усложнение облучающей системы. Так, выполняют облучающий рупор в виде трехмодовой конструкции, которая позволяет скомпенсировать кроссполяризационные составляющие высокочастотных электрических токов на поверхности рефлектора посредством трансформации векторной картины поля относительно рупора традиционного исполнения [3, 9]. Можно в качестве облучателя использовать решетку из трёх излучателей, в которой периферийные излучатели, ортогональные по поляризации центральному, компенсируют кросс-поляризацию центрального излучателя путем подбора фазы. Такая конструкция облучающей системы находит применение в современных коллиматорных комплексах [10]. Хорошо известным способом является использование двухзеркальной офсетной конструкции схемы Грегори с углом между фокальной осью рефлектора и большой осью эллипсоида вращения контррефлектора, определяемым уравнением Мизугучи-Драгоне, а также двухзеркальных схем Кассегрена типов «Top-fed» и «Side-fed» [11, 12].

Выводы. Сегодня рефлекторные офсетные антенны незаменимы в системах спутниковой связи благодаря своей конструкции. Расчетные и экспериментальные данные по оценке отклонения ДН от номинального положения согласуются. Использование методов измерения в планарном сканере БП является одним из наиболее точных для тестирования

1

0

0

зеркальных антенн. Существуют эффективные способы устранения эффекта отклонения ДН в офсетных антеннах с эллиптической поляризацией, однако их целесообразность определяется конкретными задачами.

Литература

1. Виды спутниковых антенн [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.kitsystem.ru/kak-vybrat-sputnik-ovuyu-antennu, свободный (дата обращения: 19.05.2016).

2. Adatia N.A. Beam squint in circularly polarised offset -reflector antenna / N.A. Adatia, A.W. Rudge. — Leatherhead: ERA, 1975. — Vol. 11. — P. 513-515.

3. Removal of beam squinting effects in a circularly polarized offset parabolic reflector antenna using a matched feed / S.B. Sharma, D.A. Pujara, S.B. Chakrabarty and V.K. Singh // Progress in electromagnetics research letters (Urbana). — 2009. — Vol. 7. — P. 105-114.

4. Balanis C.A. Modern antenna handbook. — Wiley, 2008. — 1680 p.

5. Доманов С.К. Сравнительный анализ результатов измерений радиотехнических характеристик антенны К-диапазона в измерительном комплексе ближнего поля в схемах с преобразованием частоты и с использованием широкополосной волоконно-оптической линии передачи / С.К. Доманов, А.В. Мухин // Матер. докл. XXI Междунар. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2016». — Томск: В-Спектр, 2016. — Ч. 1. — С. 16-19.

6. Keysight technologies. Nearfield systems Inc. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.keysight.com/upload/cmc_upload/All/NSI-near-far.pdf, свободный (дата обращения: 17.05.2016).

7. Newell A. Error analysis techniques for planar near-field measurements // IEEE Trans. Antennas Propagat. -1988. — Vol. 36, №. 6. — P. 754-768.

8. Wideband planar near-field antenna measurement technique using ananalog fiber-optic link / A. Chizh, S. Malyshev, K. Mikitchuk, A. Milyaev, M. Popikov // Proceedings of 45th European Microwave Conference (EuMC). -Paris, France. — 6-11 September, 2015. — P. 1148-1151.

9. Вуд П. Анализ и проектирование зеркальных антенн / Пер. с англ. Г.Б. Звороно; под ред. О.П. Фролова. -М.: Радио и связь, 1984.

10. Reduction of the cross polarization component in the quiet zone of a single reflector CATR [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.mvg-world.com/en/system/ files/reduction_of_the_cross_polarization.pdf, свободный (дата обращения: 18.05.2016).

11. TRW Space & Electronics [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://www.researchgate.net/pub-lication/ 228606794_Ka-Band_Communications_Satellite_Antenna_ Technology, платный (дата обращения: 16.05.2016).

12. Исследование возможностей сканирования двух многолучевых зеркальных антенн, построенных по схеме Драгоне [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://jre.cplire.ru/mac/feb12/14/text.html, свободный (дата обращения: 12.05.2016).

Мухин Александр Васильевич

Инженер АО «Информационные спутниковые системы»

им. ак. М.Ф. Решетнева» («ИСС»),

аспирант каф. телевидения и управления ТУСУРа

Тел.: +7-950-436-88-47

Эл. почта: [email protected]

Доманов Сергей Константинович

Инженер АО «ИСС», аспирант каф. сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники ТУСУРа Тел.: +7-913-571-35-25 Эл. почта: [email protected]

Mukhin A.V., Domanov S.K.

Study of elliptically polarized offset antenna beam

squinting

This paper briefly describes the main causes of elliptically polarized offset antenna beam squinting effects. Features of near field measurements that could affect beam squinting measurement are discussed. Good correlation between calculated and measured patterns for K-band onboard antenna is demonstrated. The basic solutions for squinting effect compensation are presented briefly.

Keywords: offset antenna, elliptical polarization, squinting, antenna pattern, near field.

Параболическая антенна — Parabolic antenna

Параболическая антенна представляет собой антенну , которая использует параболический отражатель , криволинейную поверхность с формой поперечного сечения на параболе , чтобы направить радиоволны . Наиболее распространенная форма имеет форму тарелки и обычно называется тарелочной антенной или параболической тарелкой . Основное преимущество параболической антенны в том, что она имеет высокую направленность . Он работает так же, как прожектор или отражатель фонарика, направляя радиоволны узким лучом или принимая радиоволны только с одного определенного направления. Параболические антенны обладают одними из самых высоких коэффициентов усиления , что означает, что они могут обеспечивать самую узкую ширину луча среди антенн любого типа. Для достижения узкой ширины луча параболический отражатель должен быть намного больше, чем длина волны используемых радиоволн, поэтому параболические антенны используются в высокочастотной части радиоспектра , на частотах УВЧ и СВЧ ( СВЧ ), на которых длины волн достаточно малы, чтобы можно было использовать отражатели подходящего размера.

Параболические антенны используются в качестве антенн с высоким коэффициентом усиления для связи точка-точка в таких приложениях, как микроволновые ретрансляционные линии, по которым передаются телефонные и телевизионные сигналы между близлежащими городами, беспроводные линии WAN / LAN для передачи данных, спутниковая связь и антенны связи космических кораблей. Они также используются в радиотелескопах .

Другое частое использование параболических антенн — это радиолокационные антенны, в которых необходимо передавать узкий луч радиоволн для определения местоположения таких объектов, как корабли, самолеты и управляемые ракеты , а также часто для обнаружения погоды. С появлением домашних спутниковых телевизионных приемников параболические антенны стали обычным явлением в ландшафтах современных стран.

Параболическая антенна была изобретена немецким физиком Генрихом Герцем во время открытия радиоволн в 1887 году. Во время своих исторических экспериментов он использовал цилиндрические параболические отражатели с дипольными антеннами с искровым возбуждением в их фокусе как для передачи, так и для приема.

Параболические антенны основаны на геометрическом свойстве параболоида, что пути FP ₁ Q ₁ , FP ₂ Q ₂ , FP ₃ Q ₃ имеют одинаковую длину. Таким образом, сферический волновой фронт, излучаемый фидерной антенной в фокусе F тарелки, будет отражаться в исходящую плоскую волну L, идущую параллельно оси VF тарелки .

дизайн

Принцип действия параболической антенны заключается в том, что точечный источник радиоволн в фокусе перед параболоидальным отражателем из проводящего материала будет отражаться в коллимированный плоский волновой пучок вдоль оси отражателя. И наоборот, падающая плоская волна, параллельная оси, будет сфокусирована в точку в фокусе.

Типичная параболическая антенна состоит из металлического параболического рефлектора с небольшой фидерной антенной, подвешенной перед рефлектором в его фокусе, направленной назад в сторону рефлектора. Отражатель — это металлическая поверхность, образованная параболоидом вращения и обычно усеченная в виде круглого обода, который образует диаметр антенны. В передающей антенне радиочастотный ток от передатчика по кабелю линии передачи подается на питающую антенну , которая преобразует его в радиоволны. Радиоволны излучаются обратно к антенне фидерной антенной и отражаются от антенны в виде параллельного луча. В приемной антенне входящие радиоволны отражаются от антенны и фокусируются в точке на фидерной антенне, которая преобразует их в электрические токи, которые проходят по линии передачи к радиоприемнику .

Параболический отражатель

Проволочная параболическая антенна сеточного типа, используемая для передачи данных MMDS на частоте 2,5–2,7 ГГц. Он питается от вертикального диполя под небольшим алюминиевым отражателем на стреле. Он излучает микроволны с вертикальной поляризацией .

Отражатель может быть выполнен из листового металла, металлического экрана или проволочной решетки, и он может быть либо круглой «тарелкой», либо другой формы для создания луча различной формы. Металлический экран отражает радиоволны, а также твердую металлическую поверхность, если отверстия меньше одной десятой длины волны , поэтому экранные отражатели часто используются для уменьшения веса и ветровых нагрузок на антенну. Для достижения максимального усиления необходимо, чтобы форма антенны была точной в пределах небольшой части длины волны, чтобы волны от разных частей антенны приходили в фокус в фазе . Для больших тарелок часто требуется поддерживающая ферменная конструкция позади них, чтобы обеспечить необходимую жесткость.

Отражатель, состоящий из решетки из параллельных проводов или стержней, ориентированных в одном направлении, действует как поляризационный фильтр, а также как отражатель. Он отражает только линейно поляризованные радиоволны с электрическим полем, параллельным элементам решетки. Этот тип часто используется в антеннах радара . В сочетании с рупором с линейной поляризацией он помогает отфильтровывать шум в приемнике и сокращает количество ложных срабатываний.

Поскольку блестящий металлический параболический отражатель также может фокусировать солнечные лучи, а большинство посуды может концентрировать достаточно солнечной энергии на структуре подачи, чтобы сильно ее перегреть, если они случайно будут направлены на солнце, твердые отражатели всегда покрываются слоем плоской краски.

Антенна питания

Антенны подачи в фокусе рефлектора , как правило, с низким коэффициентом усиления типа , такие как полуволнового диполя или чаще небольшой рупорной антенной , называемой рупорный облучатель . В более сложных конструкциях, таких как модели Кассегрена и Григориана, вторичный отражатель используется для направления энергии в параболический отражатель от питающей антенны, расположенной вдали от основной точки фокусировки. Фидерная антенна подключается к соответствующему передающему или принимающему радиочастотному (РЧ) оборудованию с помощью коаксиальной кабельной линии передачи или волновода .

На микроволновых частотах, используемых во многих параболических антеннах, требуется волновод для проведения микроволн между питающей антенной и передатчиком или приемником. Из-за высокой стоимости волноводов во многих параболических антеннах входная ВЧ- электроника приемника расположена на фидерной антенне, а принятый сигнал преобразуется в более низкую промежуточную частоту (ПЧ), чтобы его можно было передать в приемник. через более дешевый коаксиальный кабель . Это называется понижающим преобразователем блоков с низким уровнем шума . Точно так же в передающих антеннах микроволновый передатчик может быть расположен в точке питания.

Преимущество параболических антенн состоит в том, что большая часть конструкции антенны (вся она, кроме фидерной) нерезонансна , поэтому она может работать в широком диапазоне частот , то есть в широкой полосе пропускания . Все, что необходимо для изменения рабочей частоты, — это заменить фидерную антенну на ту, которая работает на новой частоте. Некоторые параболические антенны передают или принимают на нескольких частотах, имея несколько питающих антенн, установленных в фокусной точке близко друг к другу.

Закрытые микроволновые ретрансляционные тарелки на вышке связи в Австралии.

Тарелка спутникового телевидения, пример тарелки офсетного питания.

Антенна спутниковой связи Cassegrain в Швеции.

Вертикальная антенна типа «апельсиновая корка» для военного радиолокационного высотомера, Германия.

Ранняя цилиндрическая параболическая антенна, 1931 г., Науэн, Германия.

Антенна радара управления воздушным движением, недалеко от Ганновера, Германия.

Антенна РЛС наблюдения аэропорта ASR-9.

Антенна «Апельсиновая корка» для РЛС воздушного поиска, Финляндия.

Типы

Основные типы параболических антенн.

Параболические антенны отличаются своей формой:

• Параболоидный или тарельчатый  — отражатель имеет форму параболоида, усеченного по кругу. Это самый распространенный вид. Он излучает узкий пучок в форме карандаша по оси блюда.
  • Блюдо с накидкой  — Иногда к краю блюда прикрепляют металлический щиток цилиндрической формы. Кожух защищает антенну от излучения под углами за пределами оси главного луча, уменьшая боковые лепестки . Иногда он используется для предотвращения помех в наземных микроволновых линиях связи, где несколько антенн, использующих одну и ту же частоту, расположены близко друг к другу. Кожух изнутри покрыт материалом, поглощающим микроволны. Кожухи могут уменьшить излучение заднего лепестка на 10 дБ.
• Цилиндрический  — отражатель изогнут только в одном направлении и плоский в другом. Радиоволны фокусируются не на одной точке, а вдоль линии. В качестве источника питания иногда используется дипольная антенна, расположенная вдоль фокальной линии. Цилиндрические параболические антенны излучают веерообразный луч, узкий в изогнутом измерении и широкий в неизогнутом измерении. Изогнутые концы рефлектора иногда закрываются плоскими пластинами, чтобы предотвратить выход излучения за концы, и это называется дот- антенной.
• Антенны с фасонным лучом  — Современные рефлекторные антенны могут быть спроектированы так, чтобы формировать луч или лучи определенной формы, а не только узкие «карандашные» или «веерные» лучи простых тарелочных и цилиндрических антенн, описанных выше. Для управления формой луча используются два метода, часто в сочетании:
  • Формованные отражатели  — параболическому отражателю может быть придана некруглая форма и / или разная кривизна в горизонтальном и вертикальном направлениях, чтобы изменить форму луча. Это часто используется в антеннах радара. Как правило, чем шире антенна в данном поперечном направлении, тем уже будет диаграмма направленности в этом направлении.
    • Антенна «апельсиновая корка»  — используется в поисковых радарах, это длинная узкая антенна в форме буквы «C». Он излучает узкий вертикальный веерообразный луч.

• • Массивы рупоров  — для получения луча произвольной формы вместо одного рупора можно использовать массив рупоров, сгруппированных вокруг фокальной точки. Антенны с антенной решеткой часто используются на спутниках связи, особенно на спутниках прямого вещания , для создания диаграммы направленности нисходящей линии связи для покрытия определенного континента или зоны покрытия. Они часто используются с вторичными рефлекторными антеннами, такими как Кассегрена.

Параболические антенны также классифицируются по типу питания , то есть по способу подачи радиоволн на антенну:

• Осевой , прямой фокус или фронтальное питание  — это наиболее распространенный тип питания, при котором фидерная антенна расположена перед тарелкой в ​​фокусе, на оси луча и направлена ​​назад к тарелке. Недостатком этого типа является то, что корма и ее опоры блокируют часть луча, что ограничивает апертурную эффективность только 55–60%.
• Внеосевая или офсетная подача  — рефлектор представляет собой асимметричный сегмент параболоида, поэтому фокус и подающая антенна расположены с одной стороны тарелки. Цель этой конструкции состоит в том, чтобы убрать структуру подачи с пути луча, чтобы она не блокировала луч. Он широко используется в домашних антеннах спутникового телевидения , которые достаточно малы, чтобы в противном случае структура подачи блокировала значительную часть сигнала. Подача со смещением также может использоваться в конструкциях с несколькими отражателями, таких как модели Кассегрена и Григориан, указанные ниже.
• Кассегрен  — в антенне Кассегрена источник питания расположен на тарелке или позади нее и излучается вперед, освещая выпуклый гиперболоидальный вторичный отражатель в фокусе тарелки. Радиоволны от источника отражаются от вторичного отражателя к антенне, которая снова отражает их вперед, формируя выходящий луч. Преимущество этой конфигурации состоит в том, что фидер с его волноводами и » входной » электроникой не нужно подвешивать перед тарелкой, поэтому он используется для антенн со сложным или громоздким питанием, таких как большиеантенны спутниковой связи и радиотелескопы . Апертурный КПД составляет порядка 65–70%.
• По григорианскому принципу  — аналогичен конструкции Кассегрена, за исключением того, что вторичный отражатель имеет вогнутую ( эллипсоидальную ) форму. Может быть достигнута эффективность диафрагмы более 70%.

Схема подачи

Влияние антенного фидера диаграммы направленности (малая тыквообразный поверхности) на переливе. Слева: с питающей антенной с низким коэффициентом усиления значительная часть ее излучения выходит за пределы антенны. Справа: при более высоком коэффициенте усиления почти все излучение излучается в пределах угла тарелки.

Диаграмма направленности излучения от антенны подачи должна быть адаптирована к форме тарелки, потому что она имеет сильное влияние на эффективности апертуры , которая определяет усиление антенны (см Gain раздел ниже). Излучение от источника, которое попадает за край антенны, называется « перетеканием » и тратится впустую, уменьшая усиление и увеличивая лепестки , что может вызвать помехи или (в приемных антеннах) повысить восприимчивость к шуму земли. Однако максимальное усиление достигается только тогда, когда тарелка равномерно «освещена» с постоянной напряженностью поля по краям. Таким образом, идеальной диаграммой направленности фидерной антенны была бы постоянная напряженность поля по всему телесному углу тарелки, резко снижающаяся до нуля по краям. Однако у практических подающих антенн диаграммы направленности излучения постепенно уменьшаются по краям, поэтому подающая антенна представляет собой компромисс между приемлемо низким побочным эффектом и адекватной освещенностью. Для большинства передних рупоров оптимальное освещение достигается, когда мощность, излучаемая рупором, на 10 дБ меньше на краю тарелки, чем ее максимальное значение в центре тарелки.

Поляризация

Диаграмма электрических и магнитных полей на выходе параболической антенны — это просто увеличенное изображение полей, излучаемых фидерной антенной, поэтому поляризация определяется фидерной антенной. Для достижения максимального усиления фидерная антенна в передающей и приемной антеннах должна иметь одинаковую поляризацию. Например, антенна с вертикальным дипольным питанием будет излучать луч радиоволн с вертикальным электрическим полем, называемым вертикальной поляризацией . Приемная фидерная антенна также должна иметь вертикальную поляризацию, чтобы принимать их; если подача горизонтальная ( горизонтальная поляризация ), антенна сильно потеряет усиление.

Для увеличения скорости передачи данных некоторые параболические антенны передают два отдельных радиоканала на одной и той же частоте с ортогональной поляризацией, используя отдельные питающие антенны; это называется антенной с двойной поляризацией . Например, сигналы спутникового телевидения передаются со спутника по двум отдельным каналам на одной и той же частоте с использованием правой и левой круговой поляризации . В домашнем спутниковой антенне , они получили два небольших монопольных антенн в облучателе , ориентированы под прямым углом. Каждая антенна подключается к отдельному приемнику.

Если сигнал из одного поляризационного канала принимается антенной с противоположной поляризацией, это вызовет перекрестные помехи, которые ухудшают отношение сигнал / шум . Способность антенны разделять эти ортогональные каналы измеряется параметром, называемым кросс-поляризационной дискриминацией (XPD). В передающей антенне XPD — это доля мощности от антенны одной поляризации, излучаемой в другой поляризации. Например, из-за незначительных дефектов тарелка с вертикально поляризованной фидерной антенной будет излучать небольшую часть своей мощности в горизонтальной поляризации; эта дробь — XPD. В приемной антенне XPD — это отношение мощности принимаемого сигнала с противоположной поляризацией к мощности, полученной в той же антенне с правильной поляризацией, когда антенна освещается двумя ортогонально поляризованными радиоволнами равной мощности. Если антенная система имеет недостаточный XPD, для уменьшения перекрестных помех часто можно использовать алгоритмы цифровой обработки сигналов с подавлением кросс-поляризационных помех ( XPIC ) .

Формирование двойного отражателя

В антеннах Кассегрена и григорианских антеннах наличие двух отражающих поверхностей на пути прохождения сигнала предлагает дополнительные возможности для улучшения характеристик. Когда требуется наивысшая производительность, можно использовать метод, называемый «формирование двойного отражателя». Это включает в себя изменение формы вспомогательного отражателя для направления большей мощности сигнала на внешние области антенны, чтобы отобразить известную схему подачи в однородное освещение первичной обмотки, чтобы максимизировать усиление. Однако это приводит к вторичной обмотке, которая больше не является точно гиперболической (хотя она все еще очень близка), поэтому свойство постоянной фазы теряется. Эту фазовую ошибку, однако, можно компенсировать, слегка изменив форму главного зеркала. Результатом является более высокое усиление или отношение усиления / перелива за счет поверхностей, которые сложнее изготовить и протестировать. Также могут быть синтезированы другие образцы освещения тарелки, такие как рисунки с высокой конусностью на краю тарелки для боковых лепестков со сверхнизким перетеканием и рисунки с центральным «отверстием» для уменьшения затенения корма. {2 } e_ {A}}

где:

Видно, что, как и в случае любой апертурной антенны , чем больше апертура по сравнению с длиной волны , тем выше коэффициент усиления. Коэффициент усиления увеличивается пропорционально квадрату отношения ширины апертуры к длине волны, поэтому большие параболические антенны, такие как те, которые используются для связи космических кораблей и радиотелескопов , могут иметь чрезвычайно высокое усиление. Применение приведенной выше формулы к антеннам диаметром 25 метров, часто используемым в решетках радиотелескопов и наземных спутниковых антеннах на длине волны 21 см (1,42 ГГц, обычная радиоастрономическая частота), дает приблизительное максимальное усиление в 140000 раз или около 52 дБи ( децибелы выше изотропного уровня). Самые большие параболические тарелочные антенны в мире — это сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой на юго-западе Китая и радиотелескоп Аресибо в Аресибо, Пуэрто-Рико , США, обе из которых имеют эффективную апертуру около 300 метров. Коэффициент усиления этих антенн на частоте 3 ГГц составляет примерно 90 миллионов, или 80 дБи.

Эффективность апертуры e _A — это общая переменная, которая учитывает различные потери, которые уменьшают усиление антенны от максимума, который может быть достигнут с данной апертурой. Основными факторами, снижающими апертурную эффективность параболических антенн, являются:

• Перетекание фидера — часть излучения фидерной антенны падает за край тарелки и поэтому не влияет на главный луч.
• Конус подсветки фидера — максимальное усиление для любой апертурной антенны достигается только тогда, когда интенсивность излучаемого луча постоянна по всей площади апертуры. Однако диаграмма направленности от питающей антенны обычно сужается к внешней части тарелки, поэтому внешние части тарелки «освещаются» меньшей интенсивностью излучения. Даже если источник света обеспечивает постоянное освещение под углом, который образует тарелка, внешние части тарелки находятся дальше от питающей антенны, чем внутренние части, поэтому интенсивность будет падать по мере удаления от центра. Таким образом, интенсивность луча, излучаемого параболической антенной, максимальна в центре тарелки и спадает по мере удаления от оси, что снижает эффективность.
• Блокировка апертуры — в параболических тарелках с фронтальным питанием, где фидерная антенна расположена перед тарелкой на пути луча (а также в конструкциях Кассегрена и Грегориана), фидерная конструкция и ее опоры блокируют часть луча. В небольших антеннах, таких как домашние спутниковые антенны, где размер структуры питания сопоставим с размером антенны, это может серьезно снизить усиление антенны. Чтобы предотвратить эту проблему, в этих типах антенн часто используется офсетный фидер, когда фидерная антенна расположена с одной стороны, за пределами области луча. Апертурная эффективность для этих типов антенн может достигать 0,7–0,8.
• Ошибки формы — случайные поверхностные ошибки формы отражателя снижают эффективность. Потери аппроксимируются уравнением Рузе .

Для теоретических расчетов взаимных помех (на частотах от 2 до 30 ГГц — обычно в фиксированной спутниковой службе ), когда конкретные характеристики антенны не определены, для расчета эталонной антенны используется эталонная антенна, основанная на Рекомендации МСЭ-R S.465. интерференция, которая будет включать вероятные боковые лепестки внеосевых эффектов.

Диаграмма излучения

Диаграмма направленности немецкой параболической антенны. Главный лепесток (вверху) всего несколько градусов в ширину. Все боковые лепестки находятся как минимум на 20 дБ ниже (1/100 плотности мощности) главного лепестка, а большинство из них на 30 дБ ниже. (Если бы этот образец был нарисован с линейными уровнями мощности вместо логарифмических уровней в дБ, все лепестки, кроме главного лепестка, были бы слишком малы, чтобы их можно было увидеть.)

В параболических антеннах практически вся излучаемая мощность сосредоточена в узком главном лепестке вдоль оси антенны. Остаточная мощность излучается боковыми лепестками , обычно намного меньшими, в других направлениях. Поскольку в параболических антеннах апертура отражателя намного больше длины волны, из-за дифракции обычно появляется много узких боковых лепестков, поэтому диаграмма направленности боковых лепестков является сложной. Также обычно имеется задний лепесток в направлении, противоположном главному лепестку, из-за побочного излучения от питающей антенны, которое не попадает в отражатель.

Ширина луча

Угловая ширина луча , излучаемого с высоким коэффициентом усиления антенны измеряется шириной половинной мощности пучка (HPBW), который является угловое расстояние между точками на антенной диаграммы направленности , при котором мощность падает до половины (-3 дБ) его максимальное значение. Для параболических антенн HPBW θ определяется как:

θзнак равноkλ/d{\ Displaystyle \ тета = к \ лямбда / д \,}

где k — коэффициент, который незначительно изменяется в зависимости от формы отражателя и схемы освещения фидера. Для идеального равномерно освещенного параболического отражателя и θ в градусах k будет 57,3 (количество градусов в радианах). Для «типичной» параболической антенны k составляет примерно 70.

Для типичной 2-метровой спутниковой антенны, работающей в диапазоне C (4 ГГц), эта формула дает ширину луча около 2,6 °. {2 \ pi i \ rho \ cos \ тета л / \ лямбда} \ ро д \ ро}

а использование функции Бесселя первого порядка дает картину электрического поля , E(θ){\ Displaystyle Е (\ тета)}

E(θ)знак равно2λπDJ1[(πD/λ)грех⁡θ]грех⁡θ{\ Displaystyle E (\ theta) = {\ frac {2 \ lambda} {\ pi D}} {\ frac {J_ {1} [(\ pi D / \ lambda) \ sin \ theta]} {\ sin \ тета}}}

где — диаметр апертуры антенны в метрах, — длина волны в метрах, — это угол в радианах от оси симметрии антенны, как показано на рисунке, и является функцией Бесселя первого порядка . Определение первых нулей диаграммы направленности дает ширину луча . Срок, когда . Таким образом, D{\ displaystyle D}λ{\ displaystyle \ lambda}θ{\ displaystyle \ theta}J1{\ displaystyle J_ {1}}θ0{\ displaystyle \ theta _ {0}}J1(Икс)знак равно0{\ Displaystyle J_ {1} (х) = 0}Иксзнак равно3,83{\ displaystyle x = 3,83}

θ0знак равноArcsin⁡3,83λπDзнак равноArcsin⁡1,22λD{\ displaystyle \ theta _ {0} = \ arcsin {\ frac {3.83 \ lambda} {\ pi D}} = \ arcsin {\ frac {1.22 \ lambda} {D}}}.

Когда апертура большая, угол очень мал, поэтому примерно равен . Это дает общие формулы ширины луча, θ0{\ displaystyle \ theta _ {0}}Arcsin⁡(Икс){\ Displaystyle \ arcsin (х)}Икс{\ displaystyle x}

θ0≈1,22λD(в радианах)знак равно70λD(в градусах){\ displaystyle \ theta _ {0} \ приблизительно {\ frac {1.22 \ lambda} {D}} \, {\ text {(в радианах)}} = {\ frac {70 \ lambda} {D}} \, {\ text {(в градусах)}}}

История

Первая параболическая антенна, построенная Генрихом Герцем в 1888 году.

Проводная коротковолновая параболическая антенна 20 МГц, построенная Маркони в Херндоне, Великобритания, в 1922 году.

Первая большая параболическая тарелка; 9-метровый радиотелескоп, построенный Гроте Ребером на своем заднем дворе в 1937 году.

Идея использования параболических отражателей для радиоантенн была взята из оптики , где способность параболического зеркала фокусировать свет в пучок была известна с классической древности . Конструкции некоторых конкретных типов параболических антенн, таких как Кассегрена и Григориана , происходят от одноименных аналогичных типов отражающих телескопов , которые были изобретены астрономами в 15 веке.

Немецкий физик Генрих Герц сконструировал первую в мире антенну с параболическим рефлектором в 1888 году. Антенна представляла собой цилиндрический параболический рефлектор из листового цинка, поддерживаемый деревянной рамой, и имела 26-сантиметровый диполь, возбуждаемый искровым разрядником, в качестве питающей антенны вдоль фокальной линии . Его апертура составляла 2 метра в высоту и 1,2 метра в ширину, с фокусным расстоянием 0,12 метра и использовалась на рабочей частоте около 450 МГц. С помощью двух таких антенн, одна из которых использовалась для передачи, а другая для приема, Hertz продемонстрировал существование радиоволн , предсказанных Джеймсом Клерком Максвеллом около 22 лет назад. Однако раннее развитие радио было ограничено более низкими частотами, на которых параболические антенны были непригодны, и они не получили широкого распространения до окончания Второй мировой войны, когда начали использоваться микроволновые частоты.

Пионер итальянского радио Гульельмо Маркони использовал параболический рефлектор в 1930-х годах при исследовании передачи УВЧ-сигналов со своей лодки в Средиземном море. В 1931 году была продемонстрирована микроволновая ретрансляционная телефонная линия 1,7 ГГц через Ла-Манш с использованием антенн диаметром 3 метра. Первая большая параболическая антенна, 9-метровая тарелка, была построена в 1937 году радиоастрономом-пионером Гроте Ребером на его заднем дворе, и проведенный им обзор неба стал одним из событий, положивших начало области радиоастрономии .

Разработка радара во время Второй мировой войны дала большой импульс исследованиям параболических антенн и стала свидетелем эволюции антенн с фасонным лучом, в которых кривая отражателя отличается в вертикальном и горизонтальном направлениях, адаптированных для получения луча с особая форма. После войны очень большие параболические тарелки были построены как радиотелескопы . 100-метровый радиотелескоп Грин-Бэнк в Грин-Бэнк, Западная Вирджиния

Arrow Antenna Инструкции:

Дом

Стрела II Портативный

Твердый элемент Ягиш

Открытая заглушка J-Poles

Петли для охоты на лис

Инструкции

Детали

Ниже приводится список всех доступных «Инструкций».

Антенны

Arrow II: Около КСВ

146 / 437-10 Спутниковая антенна (PDF)

146 / 437-14 Спутниковая антенна Alaskan Arrow (PDF)

146-4 (PDF)

146-4БП (PDF)

146-3 (PDF)

220-3 (PDF)

121.5-3 (PDF)

121,5 / 406-10 (PDF)

437×14 (PDF)

440-3 (PDF)

440-5 (PDF)

440-7 (PDF)

52-1БП (PDF)

10 Вт (PDF)

---

Твердоэлементные антенны Yagi: Около КСВ

146-4 Набор с накоплением (PDF)

146-4S (PDF)

162-4С (PDF)

220-5С (PDF)

440-5С (PDF)

---

6-метровые антенны: Около КСВ

52-4S (PDF)

GP52 (PDF)

52-1БП (PDF)

---

Угловые отражатели (угловые балки): Около КСВ

CR146 / 440 (PDF)

CR146 (PDF)

CR155 (PDF)

CR220 (PDF)

CR440 (PDF)

---

Arrow Planes (Наземные самолеты): Около КСВ

GP126 (PDF)

GP146 (PDF)

GP146 / 440 (PDF)

GP52 (PDF)

---

Открытые J-образные стойки: Около КСВ

OSJ 146/440 (PDF), Диаграмма КСВ , 2 метра рад.участок , 70 см рад. участок Около КСВ

OSJVHF (Business Band, Marine и MURS) (PDF), График КСВ Около КСВ

OSJ 155/460 (Поисково-спасательные операции) (PDF)

OSJ 152/462 (МУРС / GMRS) (PDF)

OSJ 220 (PDF)

---

Монтажные кронштейны:

M / B — Монтажный кронштейн для 1-дюймовых стрел (PDF)

M / B II — Монтажный кронштейн M / B II для антенн типа Arrow II (PDF)

---

Снаряжение для охоты на лис:

Петля для охоты на лис — УВЧ (PDF)

Петля для охоты на лис — УКВ (PDF)

Смещение Аттенюатор (PDF)

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Любые ссылки предоставлены для удовольствия читателя.Никакое одобрение не может быть выведено из простого перечисления URL или ссылки. Отчет о ходе работы

TDP-CART 15-метровая выносная антенна Сотрудничество с Национальным исследовательским советом Институт астрофизики им. Герцберга Радиоастрофизическая обсерватория Доминиона.

Презентация на тему: «Отчет о проделанной работе TDP-CART 15-метровая офсетная антенна, Национальный исследовательский совет, Институт астрофизики им. Герцберга, Доминион, Радиоастрофизическая обсерватория». — Стенограмма презентации:

1 Отчет о ходе работы TDP-CART Сотрудничество с 15-метровой офсетной антенной Национальный исследовательский совет Институт астрофизики им. Герцберга Доминион Радиоастрофизическая обсерватория Гордон Лейси, П.Англ. Май 2010 г.

2 Первоначальная работа Работа над композитными компенсаторами продолжалась в течение 2009 года. Имея только предварительную оптику, «наилучшее предположение» было сделано по механической конфигурации. Были исследованы многие структурные схемы. Многообещающая концепция цельнолитого отражателя / задней структуры

3 Прогресс! Соглашение между TDP, NRC-HIA и SPDO по базовому проектированию оптики (апрель 2010 г.) Теперь можно приступить к проектированию механических и конструктивных элементов.Отсутствие окончательной схемы подачи на данный момент можно компенсировать — потребуется дополнительная информация на стадии предварительного проектирования. например общий размер, количество кормов, а также вес и размер корма (PAF). Теперь можно развивать конструктивное проектирование Оптимальное проектирование займет от 3 до 4 месяцев — это невозможно сделать быстрее с текущими ресурсами.

4 План продвижения вперед Тесное сотрудничество между NRC-HIA и TDP только началось.- Большая подготовительная работа была завершена Основываясь на этой работе на ближайшую перспективу цели заключаются в разработке: a.Composite первичные и вторичные отражатели ЪА трубчатым резервную структуру, либо во всем металле, или в комбинации металла и композитных c.Feed и вторичная опорная система снова из цельного металла или из комбинации металла и композита d. Сравните производительность и стоимость для различных вариантов конструкции e. Сравните наши предыдущие конструкции смещения, чтобы получить больше информации о стоимости и производительности f.Подготовьтесь к CoDR в конце 2010 г.

5 Совместная работа Текущее разделение труда с TDP NRC-HIA обеспечивает: весь составной дизайн и анализ всей тарелки и несущей конструкции Анализ FEA, включая FEA, данные о ветровой нагрузке на металлические детали при работе в аэродинамической трубе на офсетных тарелках TDP, обеспечивающий проектирование и анализ: систем привода крепление и башни резервного копирования металлической структуры частей Комбинированные разработки: резервное копирование структуры подачи корма структура-ноги индексатор

6 Текущие проектные работы только начались на 15-метровой офсетной григорианской антенне для DVA-1. В дизайн включены элементы из проектов NRC и ATA.Элементы, представляющие интерес в текущем дизайне: цельные формованные поверхности первичной и вторичной тарелок из стеклопластика. Стальная или стальная и опорная конструкция из труб FRP. Подающие ветви основаны на исследованиях топологической оптимизации Вторичное крепление обеспечивает защиту для кормов

Компенсация смещения положения датчика

— документация коптера

ArduPilot включает компенсацию размещения датчика на транспортном средстве. На этой странице разъясняется, какие параметры могут быть установлены и как они должны быть установлены.

Примечание

В большинстве автомобилей, у которых все датчики (IMU, GPS, оптический поток и т. Д.) Находятся в пределах 15 см друг от друга, маловероятно, что смещение обеспечит заметное улучшение характеристик.

Смещения положения датчика задаются как 3 значения (X, Y и Z), которые представляют собой расстояния в метрах от IMU (который, как можно предположить, находится в середине платы автопилота) или центра тяжести транспортного средства.

• X: расстояние впереди IMU или центра тяжести. Положительные значения относятся к передней части автомобиля, отрицательные значения — к задней части.
• Y: расстояние справа от IMU или центра тяжести. Положительные значения относятся к правой стороне автомобиля, отрицательные значения — к левой стороне.
• Z: расстояние ниже IMU или центра тяжести. Положительные значения — ниже , отрицательные значения — выше .

На практике расстояние до датчика можно измерить от центра автопилота, если сам автопилот не расположен на значительном расстоянии от центра тяжести транспортного средства, и в этом случае могут быть указаны смещения положения IMU, а затем могут быть указаны смещения положения другого датчика относительно центра тяжести транспортного средства.

Подробные сведения о параметрах

IMU (он же INS):

Для достижения наилучших результатов автопилот (и, следовательно, IMU) должен быть размещен в центре тяжести транспортного средства, но если это физически невозможно, смещение можно частично компенсировать, задав следующие параметры.

Компенсация только частичная , потому что ArduPilot может корректировать скорость и оценку положения транспортного средства, но не корректирует оценку ускорения.Например, если автопилот был помещен на носовую часть транспортного средства, и транспортное средство внезапно отклоняется назад (то есть поворачивается так, что его нос указывает вверх) без компенсации смещения, скорость транспортного средства оценка на мгновение покажет, что автомобиль набирает высоту, когда это не так. С добавленными смещениями положения скорость не будет показывать этот кратковременный набор высоты. EKF по-прежнему будет показывать кратковременное вертикальное ускорение и поскольку мы используем ускорение в наших контроллерах удержания высоты, это все равно может привести к кратковременному уменьшению газа на автомобиле.

Хотя индивидуальные смещения положения могут быть установлены для каждого IMU, разница между размещением IMU на большинстве плат автопилота настолько мала, что одни и те же значения могут использоваться для всех IMU.

GPS:

Дальномер (сонар или лидар):

Оптический поток:

Сверхширокополосная антенна

и конструкция | IntechOpen

По сравнению с всенаправленной СШП-антенной, направленная СШП-антенна с гораздо большим усилением также требуется для различных приложений.В этом разделе подробно представлены несколько типов направленных СШП-антенн, таких как СШП-печатные антенны с широкой щелью, СШП DRA и DRA с реконфигурацией излучения и т. Д.

4.1. Широкоформатная антенна с печатным рисунком

Печатная антенна с широкой щелью — еще один тип наиболее подходящих кандидатов для приложений СШП. Этот тип антенны обычно состоит из широкой щели и настроечного штыря, соединенного с микрополосковой или фидерной линией CPW. До настоящего времени многие антенны с широкими пазами, включая различные широкие пазы или настроечные шлейфы, были тщательно изучены в отношении рабочей полосы пропускания антенны.Среди различных форм прорези прямоугольная широкая прорезь является самой простой конструкцией. На основе прямоугольной широкой щели изучаются несколько форм настроечного шлейфа, репрезентативная геометрия которых показана на рисунке 16, а коэффициенты полосы пропускания варьируются от 1,8: 1 до 3,6: 1. , то есть , Jang и др. . В [40, 41] представлены две прямоугольные антенны с широкими щелями, питаемые микрополосковой линией, с крестообразным шлейфом и-образным шлейфом соответственно. Полоса пропускания антенны во многом зависит от длины горизонтальной и вертикальной линий питания, а также от смещения линии питания.Две щелевые антенны обеспечивают соотношение импеданса полосы пропускания 2,8: 1 (1,7 ~ 4,9 ГГц) и 3,5: 1 (1,7 ~ 6,0 ГГц) соответственно. Позже Яо и др. . [42] предложили веерообразную микрополосковую заглушку вместе с полосой, которая вносит свой вклад в немного более широкую полосу пропускания 3,6: 1 (0,5 ~ 5,7 ГГц). Прямоугольная прорезь с прямоугольным настроечным штырем также исследовалась [43], но с соотношением ширины полосы 1.8: 1.

Рисунок 16.

Различные формы настроечных штифтов [40-43].

Рисунок 17.

Широкие щели различной формы [44-48].

Также следует отметить, что форма прорези играет более важную роль в влиянии на полосу пропускания антенны по сравнению с формой настроечного шлейфа. На рисунке 17 показаны несколько форм широких щелей, таких как коническая щель, круглая щель, шестиугольная щель и т. Д. Эти антенны могут обеспечивать импеданс, чем отношения от 3,1: 1 до 15,4: 1, которые имеют гораздо большую ширину полосы антенны прямоугольной формы с широкой щелью. , то есть , Azim и др. .[44] представили щель конической формы, возбуждаемую прямоугольным настроечным шлейфом, который обеспечивает соотношение ширины полосы импеданса 3,1: 1 (3 ~ 11,2 ГГц) со стабильным усилением и излучением во всей полосе пропускания. Денидни и др. . [45] предложили круглую прорезь, питаемую круглой накладкой через фидерную линию CPW. Эта конфигурация предлагает гораздо больший коэффициент пропускной способности 6,1: 1 (2,3 ~ 13,9 ГГц). Кроме того, Ангелопулос и др. . [46] исследовали эллиптическую прорезь с эллиптическим настроечным штырем, достигнув коэффициента ширины полосы импеданса 15.4: 1 (1,3 ~ 20 ГГц), что является самой широкой полосой пропускания среди печатных щелевых антенн в открытой литературе.

В отличие от вышеуказанных обычных форм паза или настроечного штыря, несколько специальных геометрических форм печатных щелевых антенн, таких как двойной кольцевой паз, полуэллиптический паз и т. Д., Также были введены для приложений СШП, как показано на рисунке 18. . Эти антенны достигают отношения ширины полосы импеданса от 3,7: 1 до 7: 1. Например, Ма и др. . [49] представили антенну с кольцевым пазом и коническим пазом.Подающая структура с коническим пазом служит преобразователем импеданса и направляет волну, распространяющуюся от линии паза к излучающей щели, не вызывая пагубного отражения. Излучающая щель изогнута для распределения части энергии на обратную сторону питающего отверстия. Эта антенна обеспечивает соотношение ширины полосы импеданса 3,7: 1 (2,95 ~ 11 ГГц). Гопикришна и др. . [50] представили полуэллиптическую щелевую антенну. Антенна оснащена полосой сигнала CPW, оканчивающейся полуэллиптическим шлейфом, и модифицированной заземляющей пластиной для достижения широкого соотношения полосы пропускания 7: 1 (2.85 ~ 20 ГГц). Pourahmadazar и др. . [51] изучали специальную антенну с квадратной щелью для круговой поляризации, которая состоит из квадратной плоскости заземления, заделанной двумя полосами с перевернутой L-образной формой неравного размера вокруг двух противоположных углов квадратной щели. Антенна имеет коэффициент ширины полосы импеданса 4,7: 1 (2,67 ~ 13 ГГц) и коэффициент ширины полосы круговой поляризации 1,5: 1 (4,9 ~ 6,9 ГГц). Sim и др. . [52] предложили компактную конструкцию антенны с узкой щелью с микрополосковым питанием для приложений СШП.Путем правильной загрузки выемки в Т-образный паз с открытым концом и удлинения небольшого участка до микрополосковой линии питания получается соотношение ширины полосы импеданса 3,7: 1 (3,1 ~ 11,45 ГГц).

Рис. 18.

Особая геометрия антенн с широким пазом [49-52].

Обычно рабочая полоса пропускания зависит от требований системы беспроводной связи, которой требуются различные полосы пропускания. Из вышеупомянутых щелевых антенн известно, что печатная антенна с широким щелевым экраном может обеспечивать широкую полосу пропускания на основе конструкции различных специальных разъемов или шлейфов.К сожалению, разработчикам антенн может быть потрачено много времени на поиск подходящей структуры щелевой антенны в соответствии с требуемой рабочей полосой пропускания. Таким образом, исследование взаимосвязи между структурой слотов и пропускной способностью становится очень полезным. Для этой цели в [53] представлено интересное глубокое исследование напечатанных щелевых антенн с биномиальной кривизной, где паз и настроечный шлейф образованы функцией биномиальной кривой, таким образом, можно получить различную ширину полосы на основе структуры с разными биномиальными кривыми. .

Печатная щелевая антенна с биномиальной кривизной и питанием от CPW показана на рисунке 19. Он состоит из широкой прорези, настроечного шлейфа и питающей линии CPW, все они напечатаны на однослойной металлической подложке толщиной h и относительной диэлектрической проницаемостью ε _r , и размером L × Вт . Размер контура прорези обозначается как l × w , где координата точки A в правом верхнем углу слота зафиксирована на ( w /2, l ), а край образован функция биномиальной кривой, выраженная следующим образом:

y = f1 (x) = l⋅ (2x / w) N, 0≤x≤w / 2E3

(3)

где N — порядок функции биномиальной кривой .Слот возбуждается линией питания CPW, где ширина полосы сигнала составляет w _f , а расстояние между полосой сигнала и копланарной заземляющей пластиной составляет g . Для достижения эффективного возбуждения и согласования широкого импеданса полоса сигнала заканчивается настроечным штырем той же формы, что и прорезь, но меньшего размера, который имеет смещение на d от нижнего края прорези. Отношение размеров контура шлейфа к пазу обозначается как τ .Следовательно, координата точки B в правом верхнем углу настроечного шлейфа обозначается как ( τw /2, τl + d ), а функция биномиальной кривой для края настроечного шлейфа может быть переписана следующим образом:

y = f2 (x) = d + τ l⋅ (2x / τ w) N, 0≤x≤τ w / 2E4

(4)

Рис. 19.

Биномиальные щелевые антенны.

Рисунок 20.

Различные биномиальные щелевые антенны.

Несколько форм для разных N приведены на рис.20. Поскольку N равно 1, и паз, и настроечный шлейф имеют треугольную форму. По мере увеличения N нижняя ширина паза и настроечного штыря постепенно расширяется, и их форма выглядит как чаша. Когда N приближается к бесконечности, и паз, и настроечный шлейф преобразуются в прямоугольную форму. Из рисунка 21 видно, что рабочий диапазон полосы пропускания изменяется от 10 ~ 20% до 20 ~ 40%, 25 ~ 60%, 60 ~ 90%, 70 ~ 110% и 85 ~ 110%, как порядка Н увеличивается с 1 до 2, 3, 6, 12 и ∞, соответственно, что означает, что чем больше выбран порядок N , тем может быть получена более широкая полоса пропускания.Также известно, что предлагаемую широкополосную щелевую антенну можно легко спроектировать на основе подходящего выбора параметров, таких как w / l , N , в соответствии с рабочей полосой пропускания в приложениях, что удобно для широкополосной антенны. дизайн.

Рисунок 21.

Различные полосы пропускания для заказов №.

4.2. Антенна с диэлектрическим резонатором СШП

Антенна с диэлектрическим резонатором — это новый тип направленной СШП антенны. Он имеет гораздо меньший размер и более высокую эффективность, чем монопольные антенны с СШП-печатью и антенны с широкими щелями.В последнее время было предложено множество исследований по расширению полосы пропускания DRA и продвижению его в антенну UWB. Одним из эффективных методов расширения полосы пропускания DRA является гибридный метод, сочетающий в себе DRA и монопольную антенну. Обе антенны обеспечивают одинаковые диаграммы направленности, но с разными рабочими полосами частот. Несколько репрезентативных СШП гибридных DRA показаны на рисунке 22 , то есть , Lapierre и др. . В [54] впервые была предложена конструкция гибридной антенны, сочетающей свойства четвертьволновой монопольной антенны с кольцевым DRA.Эту конструкцию можно использовать для модернизации существующих монопольных антенн: путем введения соответствующего DRA исходный узкополосный монополь можно преобразовать для достижения характеристик СШП с коэффициентом пропускной способности 2,6: 1 (6,5 ~ 16,8 ГГц). Чтобы расширить полосу пропускания антенны, Руан и др. . [55] предложили двойное кольцевое кольцо DR с разной диэлектрической проницаемостью, которое обеспечивает отношение ширины полосы импеданса 3,7: 1 (1,8 ~ 6,9 ГГц). Позже Джази и др. . [56] предложили юбочную монопольную антенну, используемую для возбуждения диэлектрического резонатора в форме перевернутого конуса в форме кольца.В этой конструкции были применены три различных метода согласования импеданса, диэлектрика и формирования плоскости заземления для увеличения полосы пропускания антенны. Результаты показывают, что путем формирования диэлектрической структуры и метода согласования импедансов входным импедансом и расположением верхней части полосы частот можно управлять с помощью возбуждения моды более высокого порядка (TM _{012 + δ} ) того же семейства с доминирующим резонансным резонансом. режим внутри ДР (TM _01δ ). Нижняя часть полосы входного импеданса может быть отрегулирована с использованием метода формирования и согласования заземляющей поверхности на входе.Эта антенна обеспечивает соотношение полосы пропускания 3,8: 1 (1,8 ~ 6,9 ГГц).

Рис. 22.

Гибридные СШП ДРА [54-56].

Рисунок 23.

Фотографии различных СШП DRA [58-60].

Помимо UWB гибридной конструкции DRA, недавно Лян и др. . [57-61] предложили технику патч-подачи и DRA с различными структурами алфавита, такими как крестообразная [58], L-образная [57], U-образная [59] и Z-образная [60], как показано на рисунке 23, где коэффициент пропускной способности DRA равен 2.1: 1 ~ 9,4: 1 были получены. На рисунке 24 представлен процесс проектирования L-образного ДРА с трапециевидной подачей. Чтобы объяснить широкополосную работу L-образного DRA с коммутацией каналов, в качестве эталонов используются три эталонные антенны. Рис.24 (а) — прямоугольный ДР на плоскости заземления; Рис. 24 (b) — это прямоугольный DR на односторонней подложке, плакированной медью, а Рис. 24 (c) — L-образный DR на односторонней подложке, плакированной медью. Три антенны возбуждаются механизмом подачи зонда, и их оптимизированные численные результаты с точки зрения полосы пропускания сравниваются с L-образным DRA с коммутационным питанием, как показано на рис.24. Замечено, что ширина полосы импеданса может быть расширена за счет использования вставленной промежуточной подложки, L-образного DR и механизма подачи пластыря с перевернутой трапецией. В таблице 1 перечислены несколько предлагаемых UWB DRA, включая геометрию антенны, механизм подачи и полосу пропускания.

Вышеупомянутые СШП антенны могут обеспечивать монопольное или грибовидное излучение в сверхширокополосном диапазоне. В то время как некоторые портальные беспроводные устройства СШП нуждаются как в монопольном, так и в грибовидном излучении, поскольку их положение не фиксируется при связи.Для этого Liang et al . В [62] предложен СШП DRA с конфигурируемой диаграммой направленности, где прямоугольный DR возбуждается двойными скошенными прямоугольными участками. Два скошенных прямоугольных металлических участка прикреплены к противоположным сторонам DR для возбуждения и оба подключены к 50-омным микрополосковым линиям, как показано на рисунке 25. Прямоугольный угловой преобразователь частоты с патч-подачей был предложен для работы в режиме СШП. Реконфигурируемая характеристика диаграммы направленности с точки зрения монопольного излучения и грибовидного излучения достигается за счет синфазной подачи и синфазной подачи двух входных портов, соответственно.Для синфазного питания антенна выполняет монопольную диаграмму направленности во всем рабочем диапазоне. В то время как для противофазного питания антенна излучает грибовидное излучение в том же рабочем диапазоне.

Рис. 24.

Конструкция широкополосного ДРА.

Нет	Геометрия антенны	Механизмы подачи	εDR			9031 Диапазон частот VSWR ≤ 2
				1	Кольцевое кольцо DR + монопольный [54]	зонд	10	6.5 ~ 16,8 ГГц	2,6: 1
2	Двойное кольцевое кольцо DR + монополь [55]	зонд	4 и 36	3 ~ 11,2 ГГц	3,7: 1
3 Коническое кольцо DR + однополюсная юбка [56]	зонд	10	1,8 ~ 6,9 ГГц	3,8: 1
4	L-образный DR [57]	Трапецеидальная вставка		3,87 ~ 8,17 ГГц	2.1: 1
5	Т-образный крестообразный DR [58]	Трапециевидный патч	9.8	3,56 ~ 7,57 ГГц	2,1: 1
6	U-образный DR [59 ]	Треугольник	9,8	3,1 ~ 7,6 ГГц	2,4: 1
7	Z-образный DR [60]	Прямоугольный фрагмент со скошенной кромкой	9,8	2,5 ~ 10,3 ГГц : 1
8	Круглый DR [61]	Полумесяц	35	1.6 ~ 15 ГГц	9,4: 1
9	Прямоугольный DR [62]	Наклонно-прямоугольный участок	9,8	3,9–12,2 ГГц	3,1: 1

Таблица 1.

Таблица 1.

Различные полосы пропускания UWB DRA.

Рисунок 25.

СШП ДРА с реконфигурацией излучения.

Faini Telecommunications Антенны радиорелейных линий связи

Антенны для микроволновых и миллиметровых радиоволн

Антенны, включенные в эту линейку продуктов, соответствуют запросам телекоммуникационных рынков и охватывают диапазоны частот от 2 ГГц до 86 ГГц и размер от 0 до 0 ГГц.От 2м до 4м. В зависимости от типов антенн наш подход к проектированию был посвящен предоставлению не только стандартных антенн, но и антенн, демонстрирующих исключительные характеристики, такие как высокое усиление, низкие уровни боковых лепестков, высокая кроссполярная дискриминация.

E-BAND

Доступны высокопроизводительные антенны диапазона E (71–86 ГГц) 1 фут (30 см) и 2 фута (60 см). Интерфейс можно настроить по запросу. Гибридные ответвители и OMT доступны для линий горячего резервирования 1 + 1 или с двойной поляризацией.Ассортимент продукции для диапазона E

THP (тонкий высокопроизводительный)

Антенны THP доступны в диаметрах от 0,2 м до 1,8 м и представляют собой экономичные решения для наземных микроволновых систем, работающих в полосах частот от 6 до 42 ГГц. Это семейство антенн отличается экранами уменьшенной длины, что позволяет добиться низкопрофильного визуального восприятия. удар и подходят для приложений в сотовых системах для связи…

Точка-многоточечная

Двухточечные антенны Секторальные антенны для базовых станций Секторальные антенны 10/26/28 ГГц Антенны CPE Смещение антенны 5 ГГц …

Компактная антенная система

Компактная антенная система

(защищена патентом) представляет собой однополяризованную антенну со встроенным гибридным ответвителем, готовую к размещению двух интегрированных радиостанций с предварительно определенным соотношением разделения для Hot Stand by Protected Configuration (1 + 1) или RLA с агрегацией радиоканалов (2+ 0).Этот диапазон антенн будет доступен для антенн диаметром от 0,3 м до

.

л.с. (высокая производительность)

Антенны

HP характеризуются низким КСВН, высокой эффективностью рупора и жесткими допусками на профили поверхностей отражателя, что позволяет улучшить характеристики излучения. Все антенны HP оснащены тканевыми или сплошными (в зависимости от размера антенны) обтекателями и алюминиевый камин, прикрепленный к краю отражателя.Внутренняя поверхность камина покрыта …

HPWB и HPUWB (высокопроизводительный широкополосный и сверхширокополосный)

Высокопроизводительные широкополосные антенны

и высокопроизводительные сверхширокополосные антенны были разработаны для того, чтобы помочь всем нашим клиентам, которым необходимо увеличить пропускную способность канала, но не могут добавить новую пару антенн, например, если на мачтах недостаточно места . Фактически, в таких случаях наши «стандартные узкополосные» фидеры уже в комплекте…

HPDB (высокопроизводительный двухдиапазонный)

Двухдиапазонные антенны

относятся к линейке антенн, которые в основном предназначены для удовлетворения требований экономии места и снижения динамических нагрузок на опорную опору за счет предоставления двух или четырех портов на двух разных диапазонах для одно- или двухполяризационных независимых каналов. Использование двухдиапазонных одиночных антенн также позволяет достичь частотного разнесения …

HXPD (высокая перекрестная дискриминация)

Антенны HXPD аналогичны антеннам семейства SHP по характеристикам сополярного излучения, однако они дополнительно демонстрируют высокий низкий уровень кроссполярной дискриминации с центром вокруг оси антенны, а также под углом 45 градусов.плоскости, где кроссполярные уровни достигают наивысших значений. Эти антенны разработаны для высоких .