Лучевая волноводная антенна - Beam waveguide antenna

Схема лучевой волноводной антенны от НАСА, показывающая путь прохождения сигнала (красный)
34-метровая волноводная антенна на площадке комплекса космической связи НАСА за пределами Мадрида, Испания, часть Сеть дальнего космоса НАСА.

А лучевая волноводная антенна особый тип большой управляемой параболическая антенна в котором радиоволны переносятся лучом между подвижной тарелкой и неподвижным передатчик или же приемник использование нескольких отражающих поверхностей.

Лучевые волноводные антенны используются в больших радиотелескопы и спутниковая связь станции в качестве альтернативы наиболее распространенной конструкции параболической антенны - обычной параболической антенне с фронтальным питанием. Передняя подача питание антенны, маленький антенна который передает или принимает радиоволны, отраженные тарелкой, подвешивается на фокус, перед блюдом. Однако такое расположение вызывает ряд практических трудностей. В высокопроизводительных системах сложная электроника передатчика и приемника должна располагаться на фидерной антенне. Это кормораздаточное оборудование обычно требует серьезного обслуживания; некоторые примеры Водяное охлаждение для передатчиков и криогенный охлаждение чувствительных приемников. При использовании больших тарелок, используемых в этих системах, основное внимание уделяется высокому уровню земли, а для обслуживания требуются подъемные краны или строительные леса, а также работа на открытом воздухе с хрупким оборудованием высоко над землей. Кроме того, сами корма должны быть рассчитаны на работу в условиях окружающей среды, таких как дождь и большие перепады температуры, и работать при наклоне под любым углом.

Антенна с лучевым волноводом решает эти проблемы за счет размещения питающей антенны в «кормовом помещении» в основании антенны, а не перед тарелкой. Радиоволны, собранные тарелкой, фокусируются в луч и отражаются металлическими поверхностями на пути через несущую конструкцию к стационарной питающей антенне в основании. Путь сложен, потому что луч должен проходить через обе оси альтазимутальное крепление антенны, поэтому поворот антенны не мешает лучу.

История

Пример одной из практических трудностей, которые привели к внедрению лучевых волноводных антенн. Здесь сборщик вишни Тип грузовика необходим для того, чтобы рабочие могли повторно загружать жидкий гелий в предварительный усилитель, установленный в главном фокусе радиотелескопа.[1]

Пучковые волноводы, которые распространяют микроволновый луч с помощью серии отражатели, были предложены еще в 1964 году.[2] К 1968 году появились предложения по обработке части пути прохождения сигнала в направленных антеннах с помощью этих методов.[3] К 1970 г. был предложен подход полностью пучкового волновода для спутник антенны связи.[4] Сначала считалось, что сложный путь прохождения сигнала с его множеством отражающих поверхностей приведет к недопустимой потере сигнала.[5] но дальнейший анализ показал, что волноводная система может быть построена с очень низкими потерями.

Первой полномасштабной лучевой волноводной антенной стала 64-метровая антенна на Центр глубокого космоса Усуда, Япония, построен в 1984 г. Японское агентство аэрокосмических исследований.[6] После Лаборатория реактивного движения (JPL) протестировали эту антенну и обнаружили, что она лучше своих обычных 64-метровых антенн,[7] они тоже перешли на этот метод построения для всех последующих антенн своих Сеть Deep Space (DSN).

Рекомендации

  1. ^ Глава 3 Системы с низким уровнем шума в сети дальнего космоса
  2. ^ Degenford, J.E .; Sirkis, MD и Steier, WH (1964). «Волновод с отражающим пучком». Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. IEEE. 12 (4): 445–453. Bibcode:1964ITMTT..12..445D. Дои:10.1109 / TMTT.1964.1125845. ISSN  0018-9480.
  3. ^ РАСПРОСТРАНЕНИЕ МИЛЛИМЕТРОВЫХ ВОЛН И СИСТЕМЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ В архиве 8 октября 2012 г. Wayback Machine Отчет по аэрокосмической отрасли TR-0200 (4230-46) -1, Л.А. Хоффман, Лаборатория исследований электроники, октябрь 1968 г., стр. 69.
  4. ^ Китсурегава Т. и Мизусава М. (1970). «Конструкция лучево-волноводных первичных излучателей антенн Кассегрена для спутниковой связи». Антенны и международный симпозиум Общества распространения радиоволн, 1970 г.. 8. IEEE. С. 400–406. Дои:10.1109 / APS.1970.1150868.
  5. ^ Layland, J.W. И Раух, Л.Л. (1995). «Эволюция технологий в сети дальнего космоса: история программы передовых систем» (PDF). Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Лаборатория реактивного движения, Калифорнийский технологический институт. п. 5. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-06-14. Получено 2011-03-22.
  6. ^ Hayashi, T .; Nishimura, T .; Takano, T .; Бецудан, С.И., Кошизака, С. (1994). «Японская станция дальнего космоса с антенной диаметром 64 м, питаемая через лучевые волноводы, и ее приложения для полетов». Труды IEEE. IEEE. 82 (5): 646–657. Bibcode:1994IEEEP..82..646H. Дои:10.1109/5.284732. ISSN  0018-9219.
  7. ^ Нефф, Д. Использование мазера бегущей волны 2,3 ГГц на 64-метровой антенне Усуда (PDF). Отчет о ходе реализации ТДА 42 (Технический отчет). 89. JPL. С. 34–40.