Основные разделы

Конструирование плоской антенны

В настоящее время широко развивается рынок средств спутниковой связи. Ежегодное увеличение их объема производства составляет более 30%. Разработка антенной системы для приема сигналов космического телевещания является важнейшей частью наземной системы спутниковой связи. Она является одним из сложных дорогостоящих устройств, входящих в состав приемной установки. Поэтому вопросом разработки антенн и поиску оптимальных технологических решений при их производстве уделяется большое внимание.

Наиболее распространены параболические однозеркальные антенны, процесс производства зеркальных рефлекторов которых очень трудоемкий. Но с развитием технологий все более заметное место занимают плоские антенны. Фазированные антенные решетки представляют собой печатную схему, содержащую большое число излучателей. Каждый элемент возбуждается от отдельного фазируемого генератора или усилителя мощности, а также содержит отдельный управляемый фазовращатель. Поэтому цена таких антенных решеток очень велика.

Одним из способов снижения стоимости антенной решетки является применение оптической схемы питания открытого типа. Наиболее широко известны решетки с оптическим возбуждением излучателей, построенные по аналогии с зеркальными и линзовыми антеннами. Рассмотрим применение микрополосковых дифракционных решеток для построения плоского рефлектора. Подобный плоский рефлектор должен при отражении сферической или цилиндрической волны облучателя обеспечить выравнивание ее фазового фронта. Достигается это введением дополнительной фазовой задержки в излучателях решетки. Таким образом, основным для проектирования плоских рефлекторов из дискретных элементов является вопрос о способе реализации необходимой задержки фазы.

Применение микрополосковых элементов в качестве излучателей решетки позволяет эту проблему решить более удобным способом, основанном на выборе геометрии излучателя и его конструктивных размеров. При это особый интерес представляют такие зеркальные антенны с интегральными модулями, включающими в себя излучатель антенной решетки и управляемый фазовращатель. Отсутствие традиционных фазовращателей обеспечивает хорошие стоимостные, технологические и конструктивные показатели.

Электродинамические структуры, представляющие собой системы металлических пластин или отверстий, выполненных в металлическом экране, могут обеспечивать полное отражение (фольгированные участки) или прохождение (перфорированные экраны) сигнала вблизи отдельных резонансных частот. Это свойство названных структур позволило дать им определение - частотно-избирательные решетки (ЧИР). Плоские ЧИР находят широкое применение в качестве фильтров СВЧ- и оптического диапазонов. В СВЧ-диапазоне частотно-избирательные свойства периодических экранов позволяют повысить эффективность использования отражательных антенн. Базируясь на принципах отражательной ЧИР можно сконструировать микрополосковую дифракционную решетку (МДР), которую можно будет использовать при приеме сигналов спутникового телевидения.

Основной особенностью, отмеченных выше антенных решеток, является тот факт, что для расчета возможно применение единой математической модели. Это обстоятельство в дальнейшем позволит рассмотреть ЧИР, МДР и ФАР как задачу рассеяния плоской электромагнитной волны на плоской периодической решетке из полосковых элементов произвольной формы.

Форма каждого элемента (фольги или отверстия в каждой из периодически повторяющихся ячеек), также как и расстояние между ними, влияет на структуру отраженного поля.

Электрические характеристики плоских антенн - коэффициент использования поверхности (КИП), шумовая температура, уровень боковых лепестков (УБЛ) диаграммы направленности (ДН) - сравнимы с характеристиками параболических антенн, что позволяет использовать их при приеме сигналов с мощных вещательных ИСЗ. Такие антенны могут иметь некоторые конструктивные и эксплуатационные преимущества. Они выполняются по современной технологии производства интегральных схем. Это позволяет наладить выпуск недорогих массовых устройств индивидуального приема спутникового телевидения.

Прочитайте еще и эти статьи:

Методы защиты информации
Кто владеет информацией, тот владеет миром. Натан Ротшильд С развитием техники и технологий окружающая нас информация стремительно возрастает и человек уже не в силах хранить ее в собственной памяти. На помощь к нему приходят соврем ...

Двухдиапазонная антенна, работающая на частотах 264 МГц и 396 МГц
Для дуплексной связи на УКВ (сотовая связь, радиотелефоны и т.д.) часто необходимы антенны с коэффициентом направленного действия (КНД), равным 8-12 дБ, и с хорошим согласованием в полосе частот (10-30) % или решетки из таких элементов. Логопер ...