Лобкова Л. М. Севастопольський національний технічний університет 99053, м. Севастополь, Україна Тел.: (0692) 23 51 52; e-mail: rt.sevgtu @ stel.sebastopol.ua

Анотація Представлена ​​постановка задачі досліджень характеристик поля випромінювання гібридних дводзеркальні антен з опромінювачем у вигляді фазованими антенними решітки спіральних дротяних випромінювачів.

I. Вступ

Враховуючи значний інтерес до розробки гібридних антен різних класів, особливо дзеркальних антен з опромінювачем у вигляді антеною решітки, розроблена програма теоретичного дослідження одне й дводзеркальні гібридних антен, що формують поле випромінювання кругової поляризації.

II. Основна частина

При дослідженні антен Кассегрена необхідно розглядатиме п’ять безрозмірних параметрів за умови, що відбитий промінь від краю малого дзеркала потрапляє на край великого дзеркала це відношення діаметра великого дзеркала D до довжини

хвилі X, тобтоставлення D до фокусної відстані F, тобтоставленням відстані від опромінювача 10 до вершини великого дзеркала, А

також до вершини малого дзеркалаа також ширину діаграми спрямованості опромінювача 2ср (див. рис. 1).

Будь-які інші параметри, наприклад відношення діаметра малого дзеркала d до D визначається через зазначені вище параметри. Оскільки головний паD

раметра – задається, то подальше дослідження

X

завдання полягає у визначенні оптимальних значень інших чотирьох параметрів. Головним критерієм визначення оптимальних параметрів є, звичайно, коефіцієнт використання апертури великого дзеркала, тобто КВП. При визначенні КВП антени Кассегрена необхідно враховувати наступні фактори:

1) нерівномірність розподілу поля в апертурі великого дзеркала, обумовлену як діаграмою спрямованості опромінювача, так і радіальним спадання первинного поля і поля, відбитого від малого дзеркала;

2) переливання енергії за краї малого дзеркала;

3) затінення опромінювачем сферичної хвилі, сформованої малим дзеркалом і затінення малим дзеркалом плоскої хвилі, відбитої від великого дзеркала.

Зазначені ефекти мають геометрооптіческій характер, тому їх облік може бути виконаний у наближенні геометричної оптики.

Враховуючи вищевикладене, можна відзначити, що основною трудністю при розробці великих антен Кассегрена є створення первинного опромінювача із заданою шириною діаграми спрямованості (ДН). Крім цього необхідно вирішити задачу створення необхідної поляризації первинної хвилі, яка може змінюватися від лінійної до кругової поляризації, або еліптичної поляризації при коефіцієнті еліптичної поляризації не менше 0,5.

Особливої ​​уваги заслуговують частотні властивості опромінювача, оскільки сучасні антени як земних станцій, так і ретрансляторів супутникових систем зв’язку повинні володіти широкополосностью. Єдино можливий вихід у цій ситуації використовувати в якості первинного випромінювача фазовані антенні грати (ФАР), що складаються з спіральних структур, що створюють поле з обертовою поляризацією.

Таким чином від класичного варіанту побудови дводзеркальні антен ми змушені переходити до побудови гібридних антен, які дозволяють раціонально проектувати радіосистеми. Зазначений тип антени прийнято називати гібридними дзеркальними антенами (Гза), і вони визначають нове покоління антен, за допомогою яких створені сучасні багатопозиційні РЛС, ретранслятори ШСЗ, багатопроменеві антени систем зв’язку, корабельні РЛС, радіотелескопи, радіометри та багато інших застосування. Однак, у кожному із зазначених напрямків застосування Гза вибирається конкретний метод їх електродинамічного синтезу.

У цьому розділі проводиться дослідження опромінюючої системи Гза з метою вивчення поляризаційної структури поля первинного випромінювача після його переотраженія спочатку малим дзеркалом, потім великим дзеркалом.

Рис. 1 Геометричні параметри антени Кассегрена

Fig. 1. Geometrical parameters of a Cassegrain antenna

Оскільки відома характеристика переотраженного поля при лінійній поляризації первинного випромінювача, коли поряд з основною складової, з’являється кросова складова, то становлять значний інтерес переотраженія поля первинного випромінювача з круговою поляризацією. Це питання будемо розглянуто в подальшому дослідженні.

IV. Список літератури

[1] Айзенберг Г.З. Антени УКВ. 4.2. М.: «Зв’язок», 1977. 288 с.

THEORETICAL RESEARCH OF HYBRID CASSEGRAIN DUAL-REFLECTOR ANTENNAS

Lobkova L. M.

Sevastopol national technical university 99053, Sevastopol, Ukraine phone: (0692) 23 51 52; e-mail: rt.sevgtu@stel.sebastopol.ua

Abstract The statement of the problem is submitted for radiation field performance calculation of hybrid dual-reflector antennas with the phased array of spiral wire emitters as a feeder.

I.  Introduction

Taking into account considerable interest in development of hybrid antennas, especially of reflector antennas with an array antenna as a feeder, the program of an analytical calculation for one and two-reflecting hybrid antennas, forming a radiation field of circular polarization, is designed

II.  Main part

Considering the Cassegrain antennas it is necessary to use five dimensionless parameters provided that the reflected ray from an edge of a small mirror falls on edge of a major mirror:

D / Л, d/4F, \ Jf, \ Jf and 2cp, where D is a major mirror

diameter, A is an operational wavelength, F is a focal length,

IQ1 are the distances between the irradiator and the vertex of

major and small mirror respectively and 2cp is far field pattern width as shown in fig.1.

Any other parameters are determined in terms of the mentioned above ones. As principal parameter d/a is given a

priori, the further analysis of a problem demands definition of optimum values for the four remaining parameters. The principal criterion of parameter optimization is the aperture capacity

factor (ACF). Defining ACF for Cassegrain antenna, it is necessary to take into account the following factors:

1)    bad field distribution flatness in the aperture of a major reflector which is dependent on both feeder radiation pattern and radial decrease of a primary field and field, reflected from a small reflector;

2)    flowing of energy over edges of a small reflector;

3)    shadowing by irradiator of a spherical wave formed by a small reflector and shadowing by a small reflector of a plane wave, reflected from a major reflector.

The indicated effects have a geometrical-optic nature and so they could be analyzed in a ray approximation. It should be noted that basic difficulty in construction big Cassegrain antennas is the manufacturing the primary irradiator with given beam width of a radiation pattern. Moreover it is necessary to solve a problem of realization the required polarization in a primary wave, which can vary from linear to circular or elliptical polarization.

Now it is possible to note that basic difficulty at development of big Cassegrain antennas is manufacturing the primary irradiator with given beam width of a far field radiation pattern. Besides, it is necessary to solve a problem of forming a primary wave with given polarization, which can vary from linear to circular or to elliptical polarization.

The frequency properties of the feeder system need special attention because modern antennas of ground stations and relays of satellite communication systems should be wideband. The only probable exit in the given situation is to use as a primary radiator the phased array antenna consisting of spiral structures, creating a field with rotating polarization.

Thus from classical version of double-reflector antennas we are forced to go to the hybrid antenna versions, which allow rational design of radio systems. The antenna type considered, usually named as hybrid reflector antennas (HRA), determine new antenna generation, which is the base of modern multipositional RADARS, satellite relays, multibeam antennas of communication systems, ship RADARS, radio telescopes, radiometers and of many other applications. However, each hybrid reflector antenna system demands the concrete method for their electrodynamic synthesis.

In the present paper we investigate a HRA irradiating system to find a primary radiator’s field polarization structure after its first reflection by small mirror and then by major mirror.

III.  Conclusion

As the reflected field performance is known for linear polarization of a primary radiator, when in parallel with basic component, a cross component appears, it is very important to analyze the field reflections of a primary radiator with circular polarization. This problem will be considered in further analysis.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.