Медведєв М Є, Медведєв Є П Товариство з обмеженою відповідальністю «СЕНКОМ» вул Городоцька, д 32, офіс 2, м Мінськ, 220125, Білорусь тел: +375 (17) 2838936, e-mail: mme@sencomby

Анотація – Розглянуто конструкції багатофункціональних облучателей дзеркальних антен, методика розрахунку характеристик випромінювання

I                                       Введення

Дзеркальні антени (ЗА), що володіють високим коефіцієнтом посилення, використовуються як в радіорелейних прямої видимості, так і в тропосферних і супутникових системах передачі Багатогранність завдань, що вирішуються спеціальними системами багатоканальної радіозвязку наземного і супутникового застосування визначають багатофункціональність використовуються в них антен При цьому, поряд із забезпеченням високого коефіцієнта посилення, ЗА повинна забезпечувати, наприклад, роботу в декількох рознесених діапазонах частот – багатодіапазонними роботу на лінійній та / або кругової поляризації в кожному з діапазонів частот на прийом і передачу з можливістю її управління незалежно від діапазону частот, поляризаційну компенсацію

– всеполярізаціонность автосопровождение та ін – тобто бути багатофункціональною

При фіксованих параметрах рефлектора незалежно від його конструктивних особливостей – жорсткої або трансформованою – забезпечення багатофункціонального режиму роботи предявляє специфічні вимоги до опромінювали влаштуванню антени Залежно від комбінації вимог до багатофункціональності антени, включаючи вимоги до її масогабаритним параметрами, опромінювати пристрій може бути послідовного, паралельного або змішаного типу У доповіді наводяться уніфіковані конструкції облучателей багатофункціональних ЗА на основі всеполя-різаціонних селекторів (ВПС) [1,2], що забезпечують багатодіапазонними роботу ЗА з полем лінійної і кругової поляризаций, її управління і автокомпенсації, автосопровождение при мінімізації масогабаритних параметрів облучающего пристрої, методика розрахунку їх характеристик випромінювання апертурним методом і методом векторного і скалярного потенціалів

II                              Основна частина

Основу уніфікованих конструкцій облучателей послідовного, паралельного та змішаного типів становить секція ВПС [1], розміри якої обрані в залежності від середньої довжини хвилі робочого діапазону Для забезпечення дводіапазонного приемопередающего режиму роботи (опромінювач послідовного типу) секції зєднуються послідовно з відносним поворотом на 90 ° вихідних плечей Е-трійників ВПС При цьому зєднання секцій відповідає умові λ ^, ρ ^ < λ;, ρ2 на відстанях від обшего короткозамикача відповідно.

Аналогічний опромінювач паралельного типу (рис 1) являє собою коаксіальне зєднання секцій ВПС, де розміри круглого (внутрішнього) і коаксіального хвилеводів обрані з умов поширення в них основної хвилі НЦ Застосування опромінювача того чи іншого типу (послідовного, паралельно або змішаного) визначається конструктивними особливостями ЗА в цілому, що допускає збільшення (зменшення) розміру опромінювача в довжину або ширину Для зменшення масогабаритних параметрів опромінювача в цілому може бути використано часткове заповнення його діелектриком [3]

Рис 1 Чотирьохдіапазонний опромінювач ЗА

Fig 1 Four band reflector antenna feed

У електродинамічної постановці розрахунок характеристик випромінювання облучателей представляє собою завдання про поле випромінювання круглого і коаксіального хвилеводів Випромінювання з відкритого кінця круглого хвилеводу має суворе рішення [4], складне в практичних розрахунках, а також велика кількість інженерних виразів, що спрощують обчислення, вкпючая введення емпіричних коефіцієнтів, отриманих на основі експериментальних даних, з метою підвищення точності одержуваних результатів [5] У доповіді наводяться результати дослідження характеристик випромінювання коаксіального хвилеводу апертурним методом і методом векторного і скалярного потенціалів у формі:

JnoB – поверхневий струм гіг-радіус-вектори

Уз – оператор дивергенції по поверхні

Якщо відомий поверхневий струм, поле випромінювання в дальній зоні може бути визначено з виразу:

де

У вище наведених виразах j ^ oB являє собою поверхневий струм по стінках хвилеводу Інтегрування здійснюється за внутрішніми і зовнішніми стінками хвилеводу

Аналіз результатів розрахунку характеристик випромінювання В Е-І Н-площинах і крос-поляризації показує, ЩО ширина діаграми спрямованості коаксіального хвилеводу ПО рівню -10 дБ становить приблизно 130 ° -145 ° і різна в Е-і Н-площинах Рівні бічних пелюсток істотно різні і відповідно становлять -16 дБ і -34 дБ в Е-і Н-площинах Рівень крос-поляризаційної складової -28 дБ (рис 2а, б)

Рис 2 Діаграми спрямованості і крос-поляризаційна характеристика коаксіального а) і круглого 6) хвилеводів: R1/R2 = 4 = 0,5λ      

Fig 2 Radiation pattems and cross-polarization of coaxial and circular waveguides: R1/R2 = 4 R^ = 0,5λ

Порівняння характеристик випромінювання коаксіального хвилеводу з характеристиками випромінювання в Е-і Н-площині круглого показує, що ширина їх за рівнем -10 дБ менше ( ^ 110 °), вони практично однакові ПО ширині, а рівень крос-поляризаційної складової менше та становить -31 дБ

III                                  Висновок

Проведені дослідження показали, що при заданих робочих діапазонах частот (розносу між НИМИ) забезпечення однакової ширини головного пелюстка діаграми спрямованості можливо шляхом вибору відповідної схеми побудови багатофункціонального опромінювача, вжиття заходів для вирівнювання У Е-І Н-площині і мінімізації рівня бічних пелюсток і крос-поляризаційної складової Застосування багатофункціональних облучателей В ЗА багатоканальних багатодіапазонні систем радіозвязку наземного і супутникового базування забезпечує збільшення їх пропускної спроможності І перешкодозахищеність

IV                           Список літератури

[1] Заявка № а20050141 Республіка Білорусь, МПК Н 01 Р 1/16 Перетворювач поляризаций / Медведєв М Є, Медведєв Є П, Кирилов В І Заявл 14022005 Офіційний бюлетень № 4, ч I – Мінськ, Національний центр інтелектуальної власності, 2005 с 87

[2] Медведєв Є П, Медведєв М Є Всеполярізаціонний селектор опромінювача дзеркальних антен – В кн: 15-я Міжнар Кримська конф «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології» (КриМіКо2005) Матеріали конф [Севастополь, 12-16 сент 2005 р] – Севастополь: Вебер, 2005, с 412-413

[3] Почерняєв В Н Пристрої на частково заповнених діелектриком хвилеводах – К, УКНІПСК, 2000

[4] Вайнштейн Л А Дифракція електромагнітних і звукових хвиль на відкритому кінці хвилеводу – М: Радянське радіо, 1953

[5] Ямпільський В Г Електричні характеристики відкритого кінця круглого хвилеводу як опромінювача дзеркальної антени Електрозвязок, 1999, № 9, с 25-28

MULTIFUNCTIONAL REFLECTOR ANTENNA FEEDS

Medvedev M E, Medvedev E P

SENCOM Limited Liability Company Gorodetskaya Str 32, office 2, Minsk, 220125, Belarus Ph: +375 (17) 2838936, e-mail: mme@sencomby

Abstract – Considered in this paper is design of multifunctional reflector antenna feeds and the methods for their radiation patterns calculation

I                                         Introduction

Reflector antennas (RA) have large gain factor and receive in radio relay, troposphere and satellite radio systems Multifunctional RA must operate in several separated frequency bands (multiband), on linear and/or circular polarization at each frequency band in transmitting and receiving modes with polarization operating control (all polarized) These conditions determine specific requirements to the antenna feed system The unificated design of multifunctional RA feeds based on all polarized selectors (APS) and the methods for their radiation patterns calculation using aperture method and the method of vector and scalar potentials are presented in paper

II                                        Main Part

The foundation of unificated parallel, serial and mixed types feed constructions is the APS section Section dimensions are specified in subject to average wavelength of the operative frequency band

The four band RA feed of parallel type forms coaxial connection of the APS sections The dimensions of circular (inner) and coaxial waveguides are selected from the conditions of H11 wave mode propagation

In electrodynamic formulation the calculation of radiation patterns of multifunctional RA feeds is the task of the field scattered from circular and coaxial waveguides The scattered field can be expressed in the following form:

The analysis of radiation patterns in E- and H-planes and cross-polarization shows that the width of radiation patterns in – 10 dB level is approximately 130°-145° and is different in E- and H-planes Side lobe levels are different essentially and equal -16 dB and -34 dВ in E-and H-plane, respectively Cross-polarization level is -28 dB

The width of circular waveguide radiation pattern is approximately the same and equals about 110° Cross- polarization level is smaller and equals -31 dB

III                                       Conclusion

The same main lobe width is available provided corresponding design selection and using special means, in order to equal E- and H-planes and reduce cross-polarization level The application of multifunctional RA feeds provides the increasing of their bandwidth and interference immunity

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р