SCI Библиотека

На основе проведенных ранее исследований по сложению сигналов BPSK после комплексного понижающего преобразования с промежуточной до нулевой частоты проведено аналогичное исследование для сигналов QPSK. Основным приложением данной работы являются средства приема информации с космических аппаратов дальнего космоса, традиционно использующие дорогостоящие антенны большого диаметра. Процесс сложения сигналов ниже уровня шумов позволяет вместо громадных антенн применять антенные поля из множества сравнительно дешевых малых антенн эквивалентной суммарной площади. Предложенный метод сложения сигналов QPSK позволил существенно снизить требуемую из соображений обеспечения когерентности отсчетов складываемых сигналов частоту дискретизации и трудоемкость цифровой обработки по сравнению с процессом сложения отсчетов сигналов BPSK при той же скорости передачи данных.

В статье рассмотрены особенности формирования заданного амплитудно-фазового распределения поля на апертуре активной фазированной антенной решетки. Предложен алгоритм, который предполагает выполнение только амплитудных измерений в ближней зоне без использования высокоточного позиционера и коллиматора. Алгоритм применим к антеннам, которые могут иметь как геометрические искажения раскрыва, так и неучтенные разницы длин электрических путей сигналов в каналах. Алгоритм основан на анализе результатов пространственной интерференции электромагнитных волн от двухи более источников. Рассмотрены вопросы практической реализации стенда настройки. Анализ влияния точности установки активной фазированной антенной решетки в раскрыве на форму множителя решетки показал, что отклонение амплитудного распределения в раскрыве решетки не более 0,5 дБ по амплитуде и ±15 град по фазене оказывают существенного влияния на форму диаграммы направленности, определяемую в большей степени множителем решетки.

Рассмотрена возможность применения прореженных классических линейных антенных решеток для синтеза на их основе двумерных прореженных MIMO антенных решеток. Рассмотрена MIMO антенная решетка, приемные и передающие элементы которой расположены на двух взаимно ортогональных линиях. На примере этой решетки показано, что диаграмма направленности ее виртуальной апертуры обладает свойством разделимости пространственных переменных. Это позволяет для линеек приемных и передающих элементов использовать расположение элементов прореженной классической линейной антенной решетки. Показано, что прореженная MIMO антенная решетка может формировать диаграмму направленности с более низким уровнем боковых лепестков, чем полная решетка, при сохранении ширины главного лепестка неизменной. Приведена зависимость, позволяющая определить пиковый уровень боковых лепестков двумерной прореженной MIMO антенной решетки при заданном коэффициенте прореживания. Received: 06.10.2023. Accepted: 01.11.2023.

Обоснование. Необходимость создания антенно-волноводных трактов многодиапазонных зеркальных антенн систем спутниковой связи требует использования различных методик выбора структуры, определения и оптимизации параметров антенно-волноводных трактов.

Цель. Разработка математической модели антенно-волноводных трактов многодиапазонных зеркальных антенн, построенного на основе способа «разделение по поляризации - разделение по частоте» с реализацией функции автосопровождения.

Методы. Математическую модель антенно-волноводных трактов многодиапазонных зеркальных антенн, построенного на основе способа «разделение по поляризации-разделение по частоте», позволяет определить основные характеристики антенно-волноводных трактов и входящих устройств с функцией автосопровождения.

Результаты. Определены основные элементы математической модели многодиапазонного антенно-волноводного тракта, построенного на основе способа «разделение по поляризации - разделение по частоте».

Заключение. Предложена математическая модель, которая позволяет снизить требования к используемым вычислительным средствам при разработке антенно-волноводных трактов по объему оперативной памяти и быстродействию. Реализована возможность анализа и определения характеристик антенно-волноводных трактов при помощи математической модели. Приведены этапы определения параметров антенно-волноводных трактов на основе разработанной математической модели соответствующего варианта построения, а также теоретические и экспериментальные данные, подтверждающие корректность модели антенно-волноводных трактов.

Обоснование. Необходимость создания станций космической связи, базирующихся на подвижных носителях, например на кораблях, требует использования облучающих систем многодиапазонных двухзеркальных антенн, обеспечивающих совмещение не только каналов приема и передачи ВЧ-сигналов, но и пеленгационных каналов для построения моноимпульсной системы слежения.

Цель. Исследование возможности создания облучающей системы, обеспечивающей в многодиапазонных двухзеркальных антеннах совмещение приема и передачи сигналов в разнесенных диапазонах с полосами частот С(Rx) - 21 %, С(Tx) - 16 % и K(Rx) - 21 %, с реализацией в обоих приемных диапазонах моноимпульсной системы углового автосопровождения.

Методы. Разработка трехдиапазонной облучающей системы, обеспечивающей реализацию автосопровождения в обоих приемных диапазонах. Анализ характеристик трехдиапазонной облучающей системы, обеспечивающей реализацию приема и автосопровождения в обоих приемных диапазонах.

Результаты. Разработана трехдиапазонная облучающая система, обеспечивающая реализацию автосопровождения в обоих приемных диапазонах. Проанализированы характеристики трехдиапазонной облучающей системы.

Заключение. Предложена облучающая система многодиапазонной двухзеркальной антенны для зеркал с профилированными поверхностями, с реализацией совмещенного приема сигналов в диапазонах частот С(Rx) и K(Rx) с полосой 21 % и передачей сигналов в диапазоне частот С(Tx) с полосой 16 % и формированием в обоих приемных диапазонах парциальных ДН для реализации моноимпульсной системы углового слежения. Реализованы характеристики облучающей системы: кросс-поляризационная развязка более 30 дБ, формирование идентичных парциальных ДН и устойчивый режим слежения по сигналам бортовых ретрансляторов в системах связи с повторным использованием частот.

Обоснование. В качестве излучающих устройств для современных и перспективных систем радиосвязи используются антенные решетки на основе двухполяризационных элементов. Основным фактором, снижающим эффективность такого подхода, является наличие пространственной корреляции и кросс-поляризации между элементами в составе решетки. Данные эффекты могут приводить к значительному снижению пропускной способности системы связи.

Цель. Вывести соотношения на основе модели Кронекера, позволяющие учитывать поляризационные свойства антенных элементов при расчете эргодической пропускной способности многоканальной системы связи. Исследовать влияние величины кросс-поляризационного параметра антенного элемента на пропускную способность. Оценить поляризационные характеристики синтезированных реальных антенных элементов различного типа и их влияние на величину пропускной способности.

Методы. При выводе основных соотношений использованы методы статистической радиофизики и электромагнитного анализа канала распространения. При синтезе двухполяризационных антенных элементов использованы методы электродинамического анализа на базе уравнений Максвелла.

Результаты. На основе анализа с помощью выведенных соотношений установлено, что влияние кросс-поляризационных свойств антенных элементов решетки на пропускную способность многоканальной системы связи становится значительным при уменьшении величины кросс-поляризационного параметры ниже 10 дБ. Показано, что синтезированные реальные антенные элементы различного типа обладают высокой развязкой по поляризации, что приведет к незначительному снижению пропускной способности системы.

Заключение. Выведенные соотношения и разработанная методика дают возможность оценить изменение пропускной способности системы связи при учете кросс-поляризационных свойств двухполяризационных элементов антенной решетки. Это позволит оптимальным образом подобрать излучающие элементы для заданной системы. При этом разработанные антенные элементы различного типа удовлетворяют наложенным ограничениям по кросс-поляризации.