МНОГОЛУЧЕВАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
MULTIBEAM ANTENNA ARRAY FOR SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM

обз
2
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для минимизации количества излучателей в многолучевой антенной решетке (MAP) бортовой системы спутниковой связи. Основным требованием, предъявляемым к таким MAP, являются минимальные габариты и минимальное количество излучателей N для обеспечения требуемого коэффициента усиления (ХУ) G в заданном секторе обзора. Известны бортовые многолучевые двухзеркальные антенны, используемые в системах спутниковой связи [1, 2, 3]. Однако такие антенны не обеспечивают требуемый для глобальной космической связи сектор обзора земной поверхности (конус с углом при вершине ψ=8,7° фиг.1) со спутника, находящегося на геостационарной орбите (ГСО). Кроме того, эти антенны имеют повышенные габариты и невысокую эффективность g=Gλ/4πS (далее по отношению к апертуре S только основного зеркала), не превышающую 0,3 на краю сектора обзора.
4
5
Известны также многолучевые антенные решетки с аналоговым и цифровым методом формирования лучей [4, 5]. Такие MAP позволяют обеспечить заданный сектор обзора. Однако при большом количестве излучателей в АР диаграммообразующая схема (ДОС) в аналоговой MAP оказывается чрезвычайно громоздкой и сложной, а в цифровых MAP с большим количеством излучателей М=10-10 пока не хватает вычислительных возможностей процессора, используемого для формирования лучей. Так специализированный модуль цифровой ДОС в проекте TSUNAMI рассчитан на обработку комплексных выходов 128 каналов с временем синтезированиия ДН цифровой антенной решетки (ЦАР) 250 нс [6].
Возможным решением поставленной задачи является разработка многолучевой антенной решетки, состоящей из многолучевых крупноапертурных излучателей (КАИ), обеспечивающих максимальный КУ в рассматриваемом секторе обзора. Наиболее близким к заявленному изобретению является MAP, описанная в [7]. Излучатель этой системы состоит из облучателя в виде 16-элементной антенной решетки с квадратной апертурой и отражающего зеркала. Однако так как периферийные излучатели значительно вынесены из фокуса зеркала, то это приводит к амплитудно-фазовым ошибкам поля в раскрыве зеркала и соответственно к значительным искажениям диаграммы направленности излучателя и снижению его коэффициента усиления, особенно на краю сектора обзора.
Целью изобретения является разработка многолучевой антенной системы, состоящей из N многолучевых КАИ, каждый из которых обеспечивает максимальный КУ в коническом секторе обзора 8,7°. Используемый М-лучевой КАИ в многолучевой решетке из N таких излучателей при цифровой схеме формирования N лучей позволяет минимизировать общее число излучателей при заданном КУ в секторе обзора и обеспечить формирование MN лучей в секторе обзора.
0
0
0
0
0
0
m,l
Поставленная задача решается тем, что в многолучевой антенной решетке системы спутниковой связи, состоящей из излучателей, каждый из которых содержит зеркальную параболическую осесимметричную антенну и облучатель, выполненный в виде системы открытых концов круглых волноводов. Согласно заявленному изобретению радиус апертуры зеркальной параболической осесимметричной антенны составляет R=5,125λ, где λ - длина волны, и ее фокусное расстояние f=3,813λ выбрано из условия перекрытия 7-лучевой диаграммой направленности (ДН) антенны сектора обзора ψ=8,7°, с сектором обзора ψ=8,7° и с максимальным коэффициентом усиления (КУ). В облучателе КАИ f=3,813λ выбрано из условия перекрытия 7-лучевой диаграммой направленности (ДН) антенны сектора обзора ψ=8,7°, из семи плотно расположенных круглых волноводов с диэлектрическим заполнением ε=1,6 и радиусом каждого волновода а=0,3λ. В предлагаемой многолучевой антенной решетке системы спутниковой связи ко входам облучателя КАИ подсоединяются диаграммообразующие схемы, обеспечивающие для каждого m-го луча коэффициент передачи S с каждого l-го на каждый m-ный вход по закону:
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>m</mi><mo>,</mo><mi>l</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>⋅</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mrow><mover accent="true"><mi>F</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>⋅</mo><mover accent="true"><mi>e</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">)</mo><mo>*</mo><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><msub><mi>G</mi><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>ϕ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup></mrow></msqrt></mrow>
,
m=1,…,n,
l=1,…,n.
где с - произвольная константа,
n - количество волноводов в облучателе КАИ,
<mrow><msub><mi>G</mi><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>ϕ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>ϕ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
- КУ по m-му лучу в направлении максимума
,
<mrow><msub><mrow><mover accent="true"><mi>F</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>ϕ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
- нормированная относительно максимума
комплексная ДН по m-му входу, определяемая для всех m в одной и той же системе координат,
<mrow><mover accent="true"><mi>e</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
- единичный вектор, определяющий поляризацию поля в направлении
, по которой обеспечивается максимум КУ,
* - обозначает знак комплексного сопряжения.
В предложенной многолучевой антенной решетке системы спутниковой связи излучатели образуют либо шестигранную плоскую антенную решетку, либо плоскую антенную решетку в виде параллелограмма с минимальным количеством излучателей N, определяемым в зависимости по соотношению
<mrow><mi>N</mi><mo>=</mo><mrow><mo>]</mo><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>G</mi><mrow><mi>М</mi><mi>А</mi><mi>Р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>G</mi><mrow><mi>max</mi></mrow><mrow><mi>min</mi></mrow></msubsup></mrow></mfrac></mrow><mo>[</mo></mrow><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow>
,
МАР
где G - требуемый КУ MAP в секторе обзора,
<mrow><msubsup><mi>G</mi><mrow><mi>max</mi></mrow><mrow><mi>min</mi></mrow></msubsup></mrow>
- минимальное значение максимального КУ 7-лучевой антенной решетки в секторе обзора,
А ] [ - обозначают взятие целой части, соседние излучатели повернуты в плоскости MAP относительно друг друга на ±30°.
0
Изобретение поясняется фигурами и таблицей: фиг.1 - к вопросу определения минимального количества отдельных волноводов в облучателе θ, фиг.2a - крупноапертурный зеркальный излучатель, фиг.2б - система волноводных облучателей и используемая система координат, фиг.3а, б - к определению минимального количества волноводов в облучателе, фиг.4а, б - ДН зеркального излучателя с облучателем, изображенным на фиг.2б (интервал углов 0≤θ≤180° соответствует плоскости φ=0, а интервал углов -180°≤θ<0 соответствует плоскости φ=180°), фиг.5 - возможные схемы построения MAP, фиг.6а, б - зависимость максимального КУ зеркального излучателя с облучателем, изображенным на фиг.5б в секторе обзора, фиг.7а, б - возможные конфигурации апертуры MAP, Таблица 1 - зависимость коэффициента усиления MAP от количества элементов в ней.
0
0
Поставленная цель достигается тем, что КИА выполняется в виде 7-лучевой антенной решетки (М=7), состоящей из зеркальной параболической осесиметричной антенны с оптимальным радиусом R=5,125λ и фокусным расстоянием f=3,813λ и облучателя, состоящего из 7-и близко расположенных круглых волноводов радиуса а=0,3λ и толщиной t=0,036λ, заполненных диэлектриком (ε=1,6) в используемой системе координат (фиг.2б). Радиус и фокусное расстояние были определенны итерационным методом из условия оптимального перекрытия сектора обзора 8,7° 7-лучевой ДН, а диэлектрическая проницаемость ε была выбрана из условия того, что уровень пересечения лучей должен быть равен примерно -4,6 дБ. Если уровень пересечения ниже -4,6 дБ, то в его направлении будет формироваться значительный провал и КУ КАИ, если же уровень пересечения больше -4,6 дБ, то возрастает взаимная связь между лучами ДН КАИ, что также приводит к падению КУ.
При независимом возбуждении каждого из n=1…7 волноводов формируется многолучевая ДН, состоящая из 7-и лучей, обеспечивающих обзор конического сектора пространства с углом при вершине 8,7° (фиг.1).
Количество волноводов в облучателе выбирается из условия равенства или превышения суммарного телесного угла, занимаемого n лучами, заданного телесного угла обзора:
<mrow><msub><mi>Ω</mi><mrow><mi>о</mi><mi>б</mi><mi>з</mi></mrow></msub><mo>≤</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><msub><mi>n</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub></mrow></munderover><mrow><msubsup><mi>Ω</mi><mi>q</mi><mi>m</mi></msubsup></mrow></mstyle><mtext>                                                                                   </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
обз
обз
<mrow><msubsup><mi>Ω</mi><mi>q</mi><mi>m</mi></msubsup><mo>=</mo><mn>2</mn><mi>π</mi><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>cos</mi><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mi>q</mi><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>ф</mi><mi>и</mi><mi>г</mi><mn>.1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Учитывая, что Ω=2π(1-cos(ψ)) и
, а
<mrow><msubsup><mi>θ</mi><mi>q</mi><mi>m</mi></msubsup><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mi>q</mi></msub><mfrac><mi>λ</mi><mrow><mn>4</mn><mi>R</mi></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><mi>cos</mi><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>cos</mi><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mfrac></mrow>
,
q
где K - коэффициент пропорциональности,
<mrow><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup></mrow>
- направление максимума m-ной ДН,
выражение (1) примет вид:
<mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><msub><mi>n</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub></mrow></munderover><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>cos</mi><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>K</mi><mi>q</mi></msub><mfrac><mi>λ</mi><mrow><mn>4</mn><mi>R</mi></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><mi>cos</mi><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>cos</mi><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">)</mo><mo>≥</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>cos</mi><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>ψ</mi><mrow><mi>о</mi><mi>б</mi><mi>з</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mstyle><mo>,</mo><mtext>                                      </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
min
q
min
min
min
min
min
где n - минимальное количество волноводов в облучателе. На фиг.3 представлены расчетные зависимости коэффициента К и n от уровня пересечения q соседних лучей. Таким образом, при уровне пересечения лучей -12÷-13 дБ минимальное количество волноводов в облучателе n=3. При уровне пересечения -4,6 дБ÷-5 дБ n=7. Для больших уровней пересечения n увеличивается, и, в частности, при q=-3÷-3,5 дБ n=13. Однако при использовании 13-элементного облучателя существенно возрастает затенение зеркала облучателем. В связи с этим целесообразно применять 7-элементный облучатель, изображенный на фиг 2б.
На фиг.2 представлено схематическое изображение КИА (фиг.2а), а на фиг.2б - схема облучателя, состоящего из 7-и круглых волноводов. На фиг.4 представлены амплитудные ДН КАИ в масштабе КУ при независимом возбуждении каждого из n=1…7 входов облучателя и рельеф КУ в секторе обзора соответственно в плоскостях XOY (рис.4а) и ХОZ. (рис.4б). Соответствующая зависимость максимального КУ в секторе обзора при независимом возбуждении только одного из волноводов в облучателе показана пунктирной линией на фиг.6.
Для обеспечения максимально возможного КУ в секторе обзора необходимо использовать одновременное возбуждение всех волноводов, что достигается за счет введения ДОС 1 (фиг.5). ДОС 1 обеспечивает оптимальное возбуждение каждого из 7-и круглых волноводов по закону:
<mrow><msubsup><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>а</mi><mi>д</mi><mtext> m</mtext></mrow><mi>Н</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>⋅</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mrow><mover accent="true"><mi>F</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>⋅</mo><mover accent="true"><mi>e</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">)</mo><mo>*</mo><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><msub><mi>G</mi><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>ϕ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msqrt><mo>,</mo><mtext> m</mtext><mo>=</mo><mtext>1</mtext><mtext>,</mtext><mo>…</mo><mtext>,n</mtext><mn>.,</mn><mtext>               (3)</mtext></mrow>
<mrow><msubsup><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>а</mi><mi>д</mi><mtext> m</mtext></mrow><mi>Н</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msub><mrow><mover accent="true"><mi>F</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mrow><mover accent="true"><mi>F</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>ϕ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>=</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>e</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>G</mi><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>ϕ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>ϕ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>G</mi><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><msup><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mrow><mover accent="true"><mi>F</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>⋅</mo><mover accent="true"><mi>e</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>⋅</mo><msub><mi>G</mi><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>θ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>ϕ</mi><mn>0</mn><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
11
где
- нормированные амплитуды падающей волны Н в m-ном волноводе, с - произвольная константа,
- нормированная по максимуму векторная комплексная ДН
, через
обозначен единичный вектор в направлении (θ,φ), * - обозначает знак комплексного сопряжения,
- КУ КАИ относительно w-го входа в направлении
максимума ДН,
max
Максимальная величина КУ 7-лучевой антенной решетки G(θ,φ) в произвольном направлении (θ,φ) при оптимальном возбуждении (3), определяется соотношением:
<mrow><msub><mi>G</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mn>7</mn></munderover><mrow><msub><mi>G</mi><mi>m</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mstyle><mo>.</mo><mtext>                                                                </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
max
Зависимости G(θ,φ) в плоскостях XOY и XOZ показаны на фиг.6 сплошной линией. Сравнение рельефа КУ при независимом возбуждении и рельефа КУ при возбуждении (3) показывает, что при схеме возбуждения с ДОС 1 КАИ имеет более высокий КУ в секторе обзора.
ДОС 1 может быть как аналоговой, так и цифровой.
Для формирования остронаправленных многолучевых ДН в MAP из крупноапертурных 7-лучевых излучателей используется ДОС 2 (фиг.5).
Возможные конфигурации MAP из минимального количества КАИ, обеспечивающие заданный КУ MAP, представляют собой либо плоскую шестигранную антенную решетку (фиг.7а), либо антенную решетку в виде параллелограмма (фиг.7б).
МАР
Для N одинаковых и одинаково расположенных в антенной решетке 7-лучевых КАИ коэффициент усиления MAP G(θ,φ) в произвольном направлении (θ,φ) определяется соотношением:
<mrow><msub><mi>G</mi><mrow><mi>М</mi><mi>А</mi><mi>Р</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mi>N</mi><mo>⋅</mo><msub><mi>G</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>θ</mi><mo>,</mo><mi>ϕ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>,</mo><mtext>                                                                        </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>5</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
min
МАР
Соответственно минимальное количество излучателей N выбирают исходя из требуемого КУ MAP G в секторе обзора
<mrow><msub><mi>N</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mrow><mo>]</mo><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>G</mi><mrow><mi>М</mi><mi>А</mi><mi>Р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>G</mi><mrow><mi>max</mi></mrow><mrow><mi>min</mi></mrow></msubsup></mrow></mfrac></mrow><mo>[</mo></mrow><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow>
,
<mrow><msubsup><mi>G</mi><mrow><mi>max</mi></mrow><mrow><mi>min</mi></mrow></msubsup></mrow>
где
- минимальное значение максимального КУ 7-лучевой антенной решетки в секторе обзора.
min
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>G</mi><mrow><mi>М</mi><mi>А</mi><mi>Р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>G</mi><mrow><mi>max</mi></mrow><mrow><mi>min</mi></mrow></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
Зависимость величины N от отношения
для шестигранной антенной решетки представлена в таблице 1.
Для одинаково расположенных одинаковых КАИ в соответствии с фиг.6 и соотношением (5) в плоскости XOZ происходит более значительное снижение КУ на краю сектора обзора. Для выравнивания рельефа КУ MAP на краю сектора обзора выбирают такую азимутальную ориентацию соседних излучателей, при которой в двух соседних излучателях плоскости с большим снижением КУ и с меньшим совмещаются (фиг.7б).
min
Таким образом, по сравнению с аналогом, описанном в [7], удалось уменьшить амплитудно-фазовые ошибки поля в раскрыве MAP, состоящей из параболического осесимметричного зеркала и облучателя из 7-и открытых концов круглых волноводов, за счет соответствующего выбора конфигурации и размеров параболического зеркала и облучателя и тем самым уменьшить искажения в многолучевой ДН КАИ и увеличить КУ КАИ и MAP в секторе обзора 8,7°. Повышение КУ также обеспечивается применением оптимальной схемы возбуждения облучателя в КАИ с помощью ДОС 1. В результате предложена многолучевая антенная решетка системы спутниковой связи, состоящая из минимально возможного количества излучателей N и позволяющая достичь требуемого КУ в заданном секторе обзора в требуемом частотном диапазоне.
Список литературы.
1. Бортовая многолучевая антенна космического ретранслятора / Н.А.Бей, В.А.Вечтомов, Е.Н.Гуркин и др. - М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Сер. «Приборостроение», 2009.
2. В.А.Калошин, Е.В.Фролова. Моделирование офсетной двухзеркальной апланатической антенны типа Грегори. - Журнал радиоэлектроники, 2007, №6.
3. В.А.Калошин, Е.В.Фролова. Моделирование офсетной двухзеркальной апланатической антенны типа Кассегрена. - Журнал радиоэлектроники, 2007 №7.
4. Проблемы антенной техники / Под ред. Л.Д.Бахраха, Д.И.Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1989. - 368 с. (142 с.)
5. Антенны и устройства СВЧ, проектирование ФАР / Под редакцией Д.И.Воскресенского. - 2-е издание дополненное и переработанное. М.: Радио и связь, 1994. - 592 с.
6. Слюсар В.И. Цифровое формирование луча в системах связи. - Электроника: НТБ, 2001, №1.
7. Слюсар В.И. Цифровые антенные решетки в системах мобильной спутниковой связи. - Первая миля, 2008, №5.
Многолучевая антенная решетка системы спутниковой связи.
Таблица 1
Зависимость коэффициента усиления MAP от количества элементов в ней
N
7
19
37
61
91
127
169
217
271
331
<maths num="28"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>G</mi><mrow><mi>М</mi><mi>А</mi><mi>Р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>G</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>θ</mi><mn>0</mn></msub><mo>,</mo><msub><mi>φ</mi><mn>0</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mfrac><mo stretchy="false">[</mo><mi>д</mi><mi>Б</mi><mo stretchy="false">]</mo></mrow></math><img file="00000028.tif" he="13" wi="26" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
8,45
12,78
15,68
17,85
19,59
21,03
22,27
23,36
24,33
25,19
N
397
469
547
631
721
817
919
1027
1141
1261
<maths num="29"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>G</mi><mrow><mi>М</mi><mi>А</mi><mi>Р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>G</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>θ</mi><mn>0</mn></msub><mo>,</mo><msub><mi>φ</mi><mn>0</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mfrac><mo stretchy="false">[</mo><mi>д</mi><mi>Б</mi><mo stretchy="false">]</mo></mrow></math><img file="00000029.tif" he="13" wi="25" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
25,98
26,71
27,38
28
28,57
29,12
29,63
30,11
30,57
31