Главная
АИ #24 (154)
Статьи журнала АИ #24 (154)
Виды спутниковых антенн, их конструкция и сравнение

Виды спутниковых антенн, их конструкция и сравнение

Рубрика

Технические науки

Ключевые слова

антенна
зеркало
отражатель
рефлектор анализ
диаграмма направленности
усиление
шум

Аннотация статьи

В статье рассматриваются основные типы спутниковых антенн, используемые в данный момент, их конструктивные особенности. Приведены сравнения наиболее существенных параметров каждой из них.

Текст статьи

Спутниковые антенны [1] – это неотъемлемая часть современных систем связи и телекоммуникаций. Они позволяют осуществлять передачу и прием сигналов на большие расстояния, обеспечивая высокую скорость передачи данных и качество связи. Существует множество различных видов спутниковых антенн, каждая из которых имеет свои особенности и применения. В данной статье рассматриваются различные виды спутниковых антенн, их конструкция и особенности работы.

Зеркальная прямофокусная (осесимметричная) антенна

Зеркальная прямофокусная (осесимметричная) антенна (рисунок 1) – антенна, форма зеркала которой имеет вид поверхности, образованной вращением параболы вокруг оси. Данное решение позволяет избежать встречного ослабления приходящих радиоволн в точке фокуса. Местоположение облучателя - точка фокуса в передней части антенны на оси симметрии зеркала. При эксплуатации антенны используется большая часть поверхности зеркала, обеспечивая высокое качество спутниковой связи. Зеркальная осесимметричная спутниковая антенна принимает сигнал в диапазонах Ku или C.

Преимущества: простота конструкции.

Недостатки: атмосферные осадки влияют на качество приема и передачи сигнала, неудобство обслуживания.

Рис. 1. Зеркальная прямофокусная (осесимметричная) антенна

Офсетная антенна

Офсетная антенна (рисунок 2) – антенна, зеркало которой имеет форму, несимметрично вырезанную из параболоида вращения цилиндром. Это позволяет разместить конвертор [2] таким образом, чтобы устранить затенение полезной площади антенны облучателем и его опорами, что повышает коэффициент полезного использования, а также смещает центр тяжести, благодаря чему антенна становится более устойчивой к неблагоприятным погодным условиям. Конструкция антенны позволяет применять ее для приема и передачи данных в С, Ku, Ка диапазонах или комбинировать их.

Преимущества: хорошо защищена от неблагоприятных внешних воздействий.

Недостатки: открытый для воздействия влаги конвертер.

Рис. 2. Офсетная спутниковая антенна

Тороидальная спутниковая антенна

Тороидальная спутниковая антенна (рисунок 3) – антенна класса многолучевых зеркальных антенн, формирующих несколько диаграмм направленности в широком секторе. Данный тип антенн содержит два зеркала параболического и тороидально-параболического, получаемого вращением образующего отрезка параболической дуги вокруг оси, перпендикулярной оси параболы. Система рефлекторов сконструирована таким образом, чтобы сигнал с приемопередатчика транслировался на конвертер. Такая конструкция позволяет одновременно улавливать сигнал от большого количества спутников без использования поворотных механизмов.

Преимущества: возможность приема сигнала сразу с нескольких спутников без перемены положения зеркала.

Недостатки: сложность изготовления и настройки.

Рис. 3. Тороидальная спутниковая антенна

Фазированные антенные решетки

Фазированные антенные решетки (рисунок 4) – система излучателей, фазы возбуждающих токов в которых подобраны так, чтобы в заданном направлении получить остронаправленное излучение. Реализация линейных фазовых распределений возбуждения осуществляется путем разбиения раскрыва на большое число отдельных излучателей с независимым управлением фазой возбуждения каждого из них. Посредством изменения фаз возбуждающих токов главный лепесток амплитудной диаграммы направленности антенной решетки перемещается в пространстве по определенному закону. Фазированные антенные решетки нужны для производства компактных антенн спутниковой связи разных диапазонов.

Преимущества: возможность быстрого переключения с одной цели на другую, функционирование даже при выходе из строя одиночных элементов.

Недостатки: ограниченная область сканирования, сложная структура, высокая стоимость.

Рис. 4. Фазированная антенная решетка

Антенна бегущей волны

Антенна бегущей волны – направленное устройство, где бегущая волна принимаемого сигнала проходит вдоль геометрической оси. Излучателем может выступать как сама линия передачи, так и неоднородности вдоль нее, которыми выступают вибраторы на равном удалении друг от друга. Антенна бегущей волны используются в метровых и дециметровых диапазонах волн.

Преимущества: широкополосная, не требует настройки.

Недостатки: коэффициент усиления имеет небольшие значения.

 

Рис. 5. Антенна бегущей волны

Таблица

Сравнение различных типов антенн

Вид

Шум

Усиление

Тип диаграммы направленности

Зеркальная осесимметричная спутниковая антенна

низкий

высокий

узконаправленная

Офсетная спутниковая антенна

низкий

высокий

направленная

Тороидальная спутниковая антенна

высокий

низкий

широконаправленная

Фазированные антенные решетки

низкий

высокий

направленная

Спутниковая антенна бегущей волны

высокий

низкий

широконаправленная

Список литературы

  1. Ротхаммель К. Антенны: Пер. с нем. - 3-е изд. - М.: Энергия, 1979. - 320 с.
  2. В.А. Каплун, Ю.А. Браммер, С.П. Лохова, И.В. Шостак, Радиотехнические устройства и элементы радиосистем. – М.: Высшая школа, 2005. – 296 с.

Поделиться

4115

Вахтин В. Е., Лебедев Е. С., Бобров Д. А., Валов В. В. Виды спутниковых антенн, их конструкция и сравнение // Актуальные исследования. 2023. №24 (154). Ч.I.С. 25-29. URL: https://apni.ru/article/6505-vidi-sputnikovikh-antenn-ikh-konstruktsiya

Похожие статьи

Актуальные исследования

#42 (224)

Прием материалов

12 октября - 18 октября

осталось 4 дня

Размещение PDF-версии журнала

23 октября

Размещение электронной версии статьи

сразу после оплаты

Рассылка печатных экземпляров

5 ноября