Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2025, № 5 · ELECTRODYNAMICS

Antenna based on an aplanatic system of two reflect-arrays

A.S. Venetskiy1, V.A. Kaloshin1, V.T. Trinh2

1 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
2 Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University), Dolgoprudnyi
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2025.5.12 UDC 621.396.67 EDN MCTERL

Abstract

An analytical solution to the problem of synthesizing an aplanatic system of two reflect-arrays is found. A formula for the aberration of the eikonal of the system is obtained. Based on the obtained formula with refinement by the ray tracing method, optimal values of the parameters providing the minimum mean-square aberration are found. Using numerical simulation by the finite element method and in the Kirchhoff approximation, an analysis of the radiation characteristics of a multi-beam antenna based on an optimized aplanatic system of two reflect-arrays is carried out depending on the angle of view.

  • multibeam antenna
  • aplanatic system
  • Reflectarrays
  • mean-square aberration
  • optimization
Аннотация (на русском)

Антенна на основе апланатической системы двух отражательных решеток

Найдено аналитическое решение задачи синтеза апланатической системы двух отражательных решеток. Получена формула для аберрации эйконала системы. На основе полученной формулы с уточнением методом трассировки лучей найдены оптимальные значения параметров, обеспечивающих минимальную среднеквадратическую аберрацию. С использованием численного моделирования методом конечных элементов и в приближении Кирхгофа проведен анализ характеристик излучения многолучевой антенны на основе оптимизированной апланатической системы двух отражательных решеток в зависимости от угла зрения.

For citation

Venetskiy A.S., Kaloshin V.A., Trinh V.T. Antenna based on an aplanatic system of two reflect-arrays // Journal of Radio Electronics. – 2025. – No. 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.5.12

References

  1. Schmidt B. Astronomical optics systems // Central Journal of Optics and Mechanics. 1932. V.52. Nо 2. P. 25.
  2. Максутов Д.Д. Астрономическая оптика. Л.: Наука. 1979.
  3. Михельсон Н.Н. Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета. М.: Физматлит. 1995.
  4. Венецкий А.С., Калошин В.А., Чинь Ван Туан. Многолучевая зеркально-линзовая апланатическая антенна. // Журнал радиоэлектроники. - 2025. - №. 4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.4.15
  5. Tienda C., Encinar J.A., Carrasco E., Arrebola M. Design of Dual-Reflectarray Antenna for Beam Scanning // Journal of Wireless Networking and Communications. 2012. Vol. 2. No.1. P. 9-14.
  6. Tienda C., Arrebola M., Encinar J. A. Recent developments of reflectarray antennas in dual-reflector configurations // International Journal of Antennas and Propagation 2012. V.2012. No.125287. P.10
  7. Martinez-de-Rioja E., Encinar J.A., Florencio R., Tienda C. 3-D bifocal design method for dual-reflectarray configurations with application to multibeam satellite antennas in Ka-band // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2019. V.AP-67. No.1. P.450-460.
  8. Martinez-de-Rioja E., Encinar J.A., Pino A., Gonzalez-Valdes B. Design of bifocal dual reflectarray antennas in ka-band to generate a multi-spot coverage from geostationary satellites // 13th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP). 2019. P.1-5.
  9. Martinez-de-Rioja E., Encinar J. A., Toso G. Bifocal Dual-Re ectarray Antenna to Generate a Complete Multiple Spot Beam Coverage for Satellite Communications in Ka-Band. Electronics 2020. Vol.9. No.6. P.961.
  10. Pino A., Rodriguez-Vaqueiro Y., Martinez-de-Rioja E., et al. Bifocal dual reflectarray with curved main surface// Electronics 2023. Vol.12. No.12. P.2619.
  11. Калошин В.А., Чинь Ван Туан. Бифокальная система двух отражательных решеток // РЭ. 2024. Т.69. No.3. С. 217-226.
  12. Фрадин А.З. Антенны сверхвысоких частот. М.: Сов. Радио, 1957.