Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Обзор конструкций зеркальных антенн космических аппаратов с твердотельными прецизионными размеростабильными рефлекторами

Авторы

¹В.Б. Тайгин, ^2,3А.В. Лопатин

Организации

¹АO «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»
г. Железногорск, Красноярский край, Российская Федерация
²Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий СО РАН
г. Красноярск, Российская Федерация
³Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнёва
г. Красноярск, Российская Федерация

Аннотация

Представлен обзор конструкций зеркальных антенн космических аппаратов с твердотельными прецизионными размеростабильными рефлекторами. Изложена история эволюции технологии производства антенн для космических аппаратов. Сформулированы требования, предъявляемые к современным зеркальным антеннам космических аппаратов, предназначенными для передачи высочастотных радиосигналов. Рассмотрены особенности использования композиционных материалов при изготовлении рефлекторов антенн в контексте их отражающих способностей. Приведена классификация зеркальных антенн. Изложены особенности размещения антенн на космическом аппарате. Рассмотрены различные конструкции рефлекторов современных антенн. Проанализированы различные способы обеспечения точности формы и жесткости рефлекторов. Представлены различные варианты усиливающей конструкции, размещаемой на тыльной стороне рефлектора, такие как композитные рамы, ребра жесткости из сотовых панелей, изогридное подкрепление и другие варианты. Описан способ регулировки оболочки рефлектора для получения формы, близкой к идеальному параболоиду. Описаны антенны с контурной зоной обслуживания и дифхроичные антенны. Рассмотрены антенные сборки, размещаемые на космических аппаратах, и их преимущества. Подставлен обзор инженерных анализов, проводимых на этапе проектирования антенн. Рассмотрены типы испытаний, с помощью которых проверяется работоспособность антенн космических аппаратов.

Ключевые слова

космический аппарат, зеркальная антенна, офсетная антенна, осесимметричная антенна, композиционный материал, инженерный анализ, наземная экспериментальная отработка

Список литературы

[1] Satish K. Sh., Sudhakar R., Lotfollah Sh. Handbook of Reflector Antennas and Feed Systems. Theory and Design of Reflectors. 2013. vol. 1. 350 p.

[2] Покрас А. М., Сомов А. М., Цуриков Г. Г. Антенны земных станций спутниковой связи. М. : Радио и связь, 1985. 288 с.

[3] Galehdar A., Nicholson K., Rowe W., Ghorbani K. The conductivity of unidirectional and quasi isotropic carbon fiber composites // Microwave Conference (EuMC), European. 2010. pp. 882–885.

[4] Artner G., Gentner Ph. K., Nicolics J., Mecklenbrauker Ch. F. Carbon Fiber Reinforced Polymer with Shredded Fibers: Quasi-Isotropic Material Properties and Antenna Performance // International Journal of Antennas and Propagation. 2017. vol. 2017. Article ID 6152651. 11 p. doi: 10.1155/2017/6152651.

[5] Pontoppidan K., Viskum H.-H. Electrical properties of triaxially woven fabrics for reflector antennas // Antennas and Propagation Society International Symposium. 2003. vol. 2. pp. 774–777. doi: 10.1109/APS.2003.1219350.

[6] Sedhed E. Electromagnetic Analysis of Reflector Antenna Surfaces // Master’s Thesis. Department of Electrical and Information Technology Faculty of Engineering, LTH, Lund University. Lund, Sweden. 2015.

[7] Михеев А. Е., Гирн А. В., Харламов В. А., Чернятина А. А., Хоменко И. И. Разработка технологии нанесения радиоотражающих покрытий // Вестник СибГАУ. 2013. no. 4 (50). С. 222–226.

[8] 3D Systems – Direct Metal Printing at the Tipping Point? [Электронный ресурс]. URL: additivemanufacturing.com/2016/08/29/3d-systems-direct-metal-printing-at-the-tipping-point/ (дата обращения 07.02.2021).

[9] New Thales Alenia Space antenna reflector is qualified [Электронный ресурс]. URL: www.thalesgroup.com/en/worldwide/space/news/new-thales-alenia-space-antenna-reflector-qualified (дата обращения 07.02.2021).

[10] ArianeGroup applying launch cost reduction targets to satellite components [Электронный ресурс]. URL: spacenews.com/arianegroup-applying-launch-cost-reduction-targets-to-satellite-components/ (дата обращения 07.02.2021).

[11] Ultra-Light Reflector for Ka-band Applications [Электронный ресурс]. URL: artes.esa.int/projects/ulrka (дата обращения 07.02.2021).

[12] Reflector antennas [Электронный ресурс]. URL: www.hps-gmbh.com/en/portfolio/subsystems/reflector-antennas/ (дата обращения 07.02.2021).

[13] Q/V band Feeder Link Antenna [Электронный ресурс]. URL: artes.esa.int/projects/flant (дата обращения 07.02.2021).

[14] Reflektor-antennen [Электронный ресурс]. URL: www.hps-gmbh.com/portfolio/subsystems/antennas/ (дата обращения 07.02.2021).

[15] Тайгин В. Б., Лопатин А. В. Метод обеспечения высокой точности формы рефлекторов зеркальных антенн космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2019. Т. 3. № 4. С. 200–208. doi: 10.26732/2618-7957-2019-4-200-208.

[16] Spacecraft Antenna Reflectors [Электронный ресурс]. URL: www.aascworld.com/portfolio/antenna-reflectors/ (дата обращения 07.02.2021).

[17] Тайгин В. Б., Лопатин А. В. Разработка зеркальной антенны космического аппарата с ультралегким высокоточным размеростабильным рефлектором // Космические аппараты и технологии. 2019. Т. 3. № 3. С. 121–131. doi: 10.26732/2618-7957-2019-3-121-131.

[18] Резник С. В., Просунцов П. В., Новиков А. Д. Перспективы повышения размерной стабильности и весовой эффективности рефлекторов зеркальных космических антенн из композиционных материалов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018. № 1 (694). С. 71–83.

[19] Resnik S. V., Novikov A. D. Comparative analysis of the honeycomb and thin-shell space antenna reflectors // MATEC Web of Conferences. 2017. vol. 92. P. 01012. doi: 10.1051/matecconf/20179201012.

[20] Sudhakar R. Advanced Antenna Technologies for Satellite Communications Payloads // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2015. vol. 63. P. 1. doi: 10.1109/TAP.2015.2391283.

[21] Images of Voyager [Электронный ресурс]. URL: voyager.jpl.nasa.gov/galleries/images-of-voyager/ (дата обращения 07.02.2021).

[22] Baunge M., Ekstrom H., Ingvarson P., Petersson M. A new concept for dual gridded reflectors // Proceedings of the Fourth European Conference on Antennas and Propagation. Barcelona. 2010. pp. 1–5.

[23] Invent. Space [Электронный ресурс]. URL: www.invent-gmbh.de/en/raumfahrt/ (дата обращения 07.02.2021).

[24] Palacin B., Fonseca N. J. G., Romier M., Contreres R., Angevain J.-Ch., Toso G., Mangenot C. Multibeam antennas for very high throughput satellites in Europe: Technologies and trends // 11th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP), Paris. 2017. pp. 2413–2417. doi: 10.23919/EuCAP.2017.7928493.

[25] Areval F. Ka-band high performance reflectors for broadband services // 32nd ESA Workshop on Antennas for Space Applications. Noordwijk, Netherlands. 2010.

Цитирование данной статьи

Тайгин В.Б., Лопатин А.В. Обзор конструкций зеркальных антенн космических аппаратов с твердотельными прецизионными размеростабильными рефлекторами // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 1. С. 14-26. doi: 10.26732/j.st.2021.1.02

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.