Исследование влияния регулярных фазовых ошибок на характеристики зеркальной параболической антенны с электрическим сканированием

Abstract

The electrodynamic model was developed and the numerical investigation was performed for a receiving mirror antenna having a multimode conical horn as a fed. We obtained graphs of dependences of magnitudes and phases for circular horn modes, and during conical scanning around the antenna focal axis. Analysis was performed both for the reflector with a shape of an ideal paraboloid of revolution, and for the same paraboloid with regular surface distortions. It was shown that the phase distortions in antenna produce the oscillations of magnitudes and phases of received horn modes and, as a result, create the distortions of the bearing characteristic of the auto-tracking antenna. We found the maximum allowed level of the phase error giving the 3-dB decrease of the higher modes magnitudes for some angle directions. We estimated the maximum allowed root-mean square deviation of paraboloid reflector surface for using in the auto-tracking mirror antenna.

• mirror parabolic antenna
• regular phase errors
• a circular conical horn

Аннотация (на русском)

Исследование влияния регулярных фазовых ошибок на характеристики зеркальной параболической антенны с электрическим сканированием

Разработана электродинамическая модель и проведено численное исследование приемной зеркальной антенны с коническим рупором, в котором распространяются основная и высшие моды. Получены графики зависимостей амплитуд и фаз волн, и при коническом сканировании вокруг фокальной оси как для рефлектора с профилем идеального параболоида вращения, так и для рефлектора с регулярными отклонениями отражающей поверхности от идеального параболоида. Показано, что нарушения фазового распределения в антенне приводят к осцилляциям амплитуд и фаз принимаемых волн и, в результате, к нарушениям пеленгационной характеристики антенны. Установлен уровень допустимой фазовой ошибки на краю раскрыва, соответствующий уменьшению амплитуд высших мод в некоторых угловых направлениях на ≈3 дБ. Рассчитано допустимое среднеквадратическое отклонение отражающей поверхности зеркала для антенны с электрическим сканированием.

For citation

References

1. Кантор Л.Я. Спутниковая связь и вещание. М.: Радио и связь, 1997, 528 с.
2. Imbriale W. Large antennas of the deep space network. (JPL Publication 02-6), February 2002.
3. Покрас А., Сомов А., Цуриков Г. Антенны земных станций спутниковой связи. М.: Радио и связь, 1985, 288 с.
4. Вальд В.П., Веревкин С.М., Попереченко Б.А., Соколов А.Е. Особенности антенных систем с электрическим сканированием для спутниковых систем связи.// Антенны, Вып.35, 1988, с.34-42, Радио и связь.
5. Choung Y., Goudey K., Bryans L. Theory and design of Ku-band TE21-mode coupler.// IEEE Trans. on MTT, 1982, Vol.30, No.11, pp.1862-1866.
6. Multi-mode tracking antenna feed system. United States Patent No.4,420,756, Dec. 13, 1983.
7. Holzman A., Eisenhart R., Robertson S., Kurtz L., Kihm R. A low cost Ka-band Cassegrain polarimetric tracking antenna. //Antennas and Propagation Society International Symposium, 1992. AP-S. 1992 Digest. Vol.1, pp.16-19.
8. Шифрин Я.С. Вопросы статистической теории антенн. М.: Сов. радио, 1970, 384 с.
9. Фролов В.П., Вальд В.П. Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи. М.: Горячая линия- Телеком, 2008, 496 с.
10. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Конструирование антенно-фидерных устройств. М.: Энергия, 1966, 648 с.
11. Бодров В.В. Разработка алгоритмов расчета электромагнитных полей устройств СВЧ. М.: МЭИ, 1986, 56 с.