Анализ геометрических и электродинамических параметров антенн систем спутниковой связи

Антенна является неотъемлемой частью радиоканала любой системы радиосвязи. Основными типами антенн, применяемых в системах спутниковой связи, являются параболическая антенна и ее модификации (однозеркальная, двухзеркальная, офсетная) изображены на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Схематическое изображение модификаций параболической антенны: а) однозеркальная, б) двухзеркальная, в) офсетная.

Для вычисления основных электродинамических характеристик (диаграмма направленности (ДН), коэффициент усиления (КУ), коэффициент использования поверхности (КИП)) параболических антенн в инженерной практике часто используется апертурный метод. Согласно данному методу параболическую антенну можно рассматривать как синфазно возбужденный круглый раскрыв (апертуру) с заданным амплитудным распределением на нем возбуждающего поля, которое формируется облучателем. В качестве облучателей параболических антенн используются: открытый конец волновода; рупорные облучатели.

Взаимосвязь между шириной главного лепестка ДН антенны по уровню половинной мощности, относительным диаметром апертуры параболической антенны и КИП антенны можно определить по формуле (3.1):

(3.1)

где - ширина главного лепестка ДН антенны по уровню половинной мощности, град;

- длина волны электромагнитного колебания, м;

- КИП антенны, определена в таблице А.1 Приложение А, 0,7;

- диаметр апертуры параболической антенны, м;

Длина волны электромагнитного колебания определяется по формуле (3.2):

(3.2)

где - частота сигнала, определена в таблице А.1 Приложение А, 10,5 ГГц.

Отсюда диаметр апертуры параболической антенны рассчитывается по формуле (3.3):

(3.3)

Взаимосвязь между КУ антенны и геометрическими параметрами апертуры антенны (относительной площадью апертуры) с учетом КИП антенны можно определить по формуле (3.4):

(3.4)