В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций

Многолучевые антенные системы HTSMultibeam antenna systems of high throughput geostationary communications satellites (HTS)

Кратко анализируется развитие многолучевых спутниковых систем фиксированной спутниковой службы. Представлен обзор антенных систем высокоинформативных геостационарных спутников связи (HTS) и анализ технических решений, используемых при их реализации в Ku- и Ka-диапазонах.
Briefly analyzes the development of multibeam satellite systems of fixed-satellite service. The review of antenna systems of high throughput satellites (HTS), and analysis of technical solutions used in their implementation in Ku and Ka-bands.

Валентин
Анпилогов

Заместитель генерального директора ЗАО “ВИСАТ-ТЕЛ", к.т.н.

Valentin Anpilogov
JSC “VSAT-TEL"

Александр
Шишлов

Начальник отдела ОАО “Радиофизика", к.т.н.

Alexandr Shishlov
OJSC “Radiofizika"

Александр
Эйдус

Генеральный директор ЗАО “ВИСАТ-ТЕЛ", к.т.н.

Alexandr Eydus
JSC “VSAT-TEL"

Ключевые слова:

многолучевые антенны, спутники связи, HTS

Keywords:

multibeam antennas, communications satellites, HTS

Актуальность данной обзорной аналитической статьи обусловлена тем, что высокоинформативные геостационарные спутники за последние 10 лет стали самостоятельным классом спутников связи. Примерно в 2010 г. такие спутники получили название HTS (High throughput satellites), которое сегодня признано в мире для многолучевых спутников, ориентированных на задачи ШПД. Пропускная способность систем на основе спутников HTS уже превосходит потенциал всех традиционных спутниковых систем в С- и Ku-диапазонах, в 2015 г. превзойдет примерно в 2,5 раза [1].

Основным отличительным признаком спутников HTS является формирование рабочей зоны с использованием многолучевых антенных систем. Здесь следует отметить, что на традиционных спутниках связи и вещания фиксированной спутниковой службы и/или вещания используются контурные антенны, формирующие широкие рабочие зоны [2]. Способ формирования рабочей зоны принципиально изменяет технические решения при создании полезной нагрузки и экономические показатели спутника и системы ШПД. В итоге пропускная способность спутника HTS сегодня составляет примерно до 100–150 Гбит/с, проекты следующего поколения спутников HTS уже предполагают пропускную способность в несколько раз выше. В результате себестоимость единицы частотно-энергетического ресурса спутника HTS почти на порядок ниже, а в целом в системе ШПД достигается снижение себестоимости передачи единицы информации в десятки раз по сравнению с использованием традиционных спутников для аналогичных задач ШПД.

Ключевой подсистемой любого спутника HTS является многолучевая антенная система. Ее физическая реализуемость и достигнутые параметры определяют в конечном итоге высокий технико-экономический эффект системы, который придает новое качество спутниковой технологии ШПД.

Сегодня практически все развитые страны создали или создают системы спутникового ШПД [3]. Эти системы играют заметную роль в национальных программах развития ШПД, поскольку позволяют предоставить для 100% населения доступ к сети Интернет по ценам и техническим показателям, аналогичным наземным сетям ШПД. Кроме того, ресурс спутников HTS в ряде случаев может использоваться и для организации корпоративных сетей, сетей регионального вещания и транспортных каналов сотовых сетей.

История вопроса

Первые научно-технические публикации, непосредственно связанные с задачами реализации многолучевых бортовых антенн, относятся к концу 1970-х – началу 1980-х гг. Инициатором поисковых научно-технических работ в этой области выступило NASA. Дело в том, что уже в конце 1970-х гг. (Интернета еще не было, а пропускная способность оценивалась исключительно в количестве телефонных каналов) NASA, ориентируясь на возможности будущих тяжелых ракетоносителей Ariane и Space Shutttle, поддержало идею создания высокоинформативных тяжелых многолучевых спутников связи для обслуживания территории США. Причем уже в то время в качестве перспективы рассматривалось применение Ka-диапазона и даже Q/W-диапазона [4]. При поддержке NASA были проведены обширные теоретические и практические исследования реализуемости многолучевых антенн. Результаты исследований в последующем были опубликованы в ряде работ [например, 4, 5, 22]. Активность исследований в этой области была поддержана и космическим агентством Японии [6]. Российское космическое агентство также поддержало работы в области создания многолучевых антенн, но в середине 1990-х гг. работы были прекращены (сведений о возобновлении этой тематики нет).

Общий анализ публикаций показывает, что основными проблемными вопросами являются:

уровень пересечения смежных лучей или минимально реализуемый угловой разнос лучей;
снижение усиления в лучах при их отклонении от центрального направления и изменение формы луча;
достижение приемлемой эффективности многолучевых антенн.

Создание многолучевых зеркальных антенн связано с вопросами физической реализации многорупорного облучателя. Анализ показывает, что, по сути, рассматриваются два основных направления:

реализация облучателя по принципу: “один рупор – один луч”;
реализация облучателя на основе кластеров излучателей.

Подавляющее число публикаций связано с исследованиями зеркальных многолучевых антенн, но имеются и отдельные примеры исследований и реализации многолучевых антенн на основе принципов построения АФАР.

В СССР для определения таких антенн устоялся термин “гибридные зеркальные антенны”. В качестве облучателя такой антенны выступала уже фазированная антенная решетка, что позволяло осуществлять многие функции, предъявляемые к спутникам связи специального назначения и локации, в том числе быстрое сканирование луча и подавление преднамеренных помех. Результаты работ, посвященных гибридным зеркальным антеннам, имеют практическую ценность и при проектировании многолучевых антенн для современных спутников связи и вещания типа HTS.

Фантастические проекты

Полномасштабные исследования, выполненные при поддержке NASA, частично опубликованы в докладе на конференции AIAA [4]. В докладе изложены результаты анализа различных вариантов формирования многолучевой рабочей зоны на территории США с использованием лучей с шириной диаграммы направленности 0,3 и 0,5 град. при их расположении в равномерной гексагональной сетке. Число лучей варьировалось в анализируемых вариантах: 35 по 0,3 град. (планировалось, что с использованием Space Shuttle удастся осуществить запуск спутника на ГСО с антенной до 4,5 м), 64 и 68 по 0,5 град. при различном коэффициенте переиспользования рабочей полосы частот (достигаемый частотный ресурс, деленный на выделенную рабочую полосу частот) и различном числе частотных литер (от 2 до 9). Формирование каждого луча предполагалось с использованием одиночного излучателя (рупора) или в виде кластеров из трех, четырех, семи или девяти излучателей.

Многолучевое формирование рабочей зоны функционально очень привлекательно, поскольку позволяет принципиально увеличить энергетику радиолинии и соответственно обеспечить высокую пропускную способность. Например, в одной из ранних работ по этой тематике предлагалось создать даже спутниковую систему, обеспечивающую магистральную связь между городами США [5].

Идея создания спутниковых многолучевых систем в 1980-х гг. стала очень популярна во всех развитых странах. В этот процесс активно включилась и Япония, которая в этот период начала формироваться как космическая держава и приступила к системной проработке фантастического проекта DOMSAT (многолучевая национальная спутниковая система) в диапазоне 40/50 и 20/30 ГГц. Ряд результатов системного анализа представлен в [6]. В обзоре [6] в качестве доказательства актуальности темы упоминается проект U.S. Domestic Platform, который предполагал реализацию многолучевой системы в С-, Ku- и Ka-диапазонах с числом лучей несколько десятков. В проекте DOM-SAT в качестве ключевой проблемы рассматриваются вопросы реализации антенной системы в диапазонах 40/50 и 20/30 ГГц с числом лучей 114 (20 ГГц), 630 (20 ГГц), 4950 (20 и 40 ГГц) и антеннами 6; 17,6 и 36,5 м (20 ГГц) и 18,8 м (40 ГГц) и связанные с этим вопросы формирования многолучевой рабочей зоны, точности удержания спутника, минимизации межлучевых помех, ограничений при размещении многолучевых спутников на ГСО в зависимости от диаметра наземных антенн, достижение коэффициента готовности спутниковых каналов не ниже 0,9995. В табл. 1 представлены итоговые оценки вариантов фантастического проекта DOMSAT (по данным табл. 2 и рис. 11 [6]). Конечно, проект DOMSAT далек от реальности, особенно от реальности 1980-х гг.

Более того, из таблицы следует, что разработчики оперировали понятием числа стволов (транспондеров), которое вдвое больше числа лучей (предполагалось, что каждый луч имеет запросный и ответный ствол). Это говорит о том, что в то время еще не существовало решения организации полезной нагрузки по типу современных спутников HTS (полезная нагрузка спутников построена таким образом, что понятие “транспондер" или “ствол" некорректно). Однако несомненно, что такие работы чрезвычайно полезны и в техническом, и в научном плане.

Не менее грандиозные проекты имеют место и сегодня. В частности, в [7] представлены краткие сведения о формировании рабочей многолучевой зоны в Арктическом регионе России с использованием гибридной зеркальной антенны на высокоэллиптическом спутнике (орбита типа “Молния"). Антенна формирует 579 лучей по 0,4 град., расположенных в гексагональной равномерной сетке с уровнем пересечения трех смежных лучей 1 дБ. Каждый луч формируется кластером из 16 излучателей, при этом из них до 13 излучателей используются для кластера, формирующего смежный луч. Всего в облучающей решетке 440 излучателей. Результаты моделирования, представленные в [7], полезны для общего развития теории антенных систем, в том числе применительно к задачам реализации антенной системы для спутников HTS. Например, для обслуживания Европы разрабатывается проект, предусматривающий создание спутника HTS, антенная система которого будет формировать до 250 лучей, размер рефлектора до 4,25 м (0,2– 0,25 град.) [8]. Предполагается, что многолучевые антенны будут выполнены по схеме “один рупор – один луч".

Как следует из [9], компания Thales Alenia Space уже приступила к реализации многолучевых спутников HTS с пропускной способностью примерно 300 Гбит/с для обслуживания Европы. Рассматривается возможность создания антенной системы с 104 абонентскими лучами с шириной диаграммы направленности в среднем примерно 0,21 град., выполненной с использованием многолучевых антенн с облучателями кластерного типа.

Ряд компаний и специалистов (например, University of Surrey, Guild-ford, UK) предполагают, что к 2020 г. можно будет реализовать многолучевой спутник в диапазоне Ka (абонентские лучи) и Q/V (фидерные лучи для работы с ЦС), емкость которого составит примерно 600–750 Гбит/с (это в 6–7 раз выше, чем современные спутники HTS). При этом полезная нагрузка будет реализована с коммутацией TDMA-кадров на борту. Такой спутник потребует космическую платформу, обеспечивающую 30 кВт для полезной нагрузки даже при том, что каждый из 110 Вт ЛБВ будет работать одновременно на 2 луча. Следует отметить, что еще в начале 1990-х гг. в РКК “Энергия"с привлечением практически всех компаний ВПК разрабатывался проект УКП (универсальная космическая платформа), который базировался на возможностях запуска на ГСО сверхтяжелого спутника связи с использованием РН “Энергия" (масса полезной нагрузки, выводимой на ГСО, – до 18 тыс. кг). Масса спутника – 13 550 кг. Мощность солнечных батарей – 60 кВт, САС – примерно 20 лет, ретрансляторы L/C/Ku/Ka. Одна из задач спутника – создать 350 лучей по 0,6 град. для обслуживания всей поверхности суши Восточного полушария, видимой из точки 85Е [10].

Число лучей в рабочей зоне

Многолучевая рабочая зона, как правило, формируется на основе гексагональной сетки. В [6] рассматривается проект DOMSAT (Япония), где число требуемых лучей многолучевой антенной системы оценивалось исходя из предположения, что угол места в зоне луча изменяется незначительно. В этом приближении число лучей определено по формуле:

где S - общая площадь обслуживаемой рабочей зоны, км²;
L – наклонная дальность луча из центра зоны S, км²;
а - угол места, соответствующий центру зоны S, град.;
θ₀– половина ширины ДН луча по заданному (желаемому) уровню, град.

В [11] минимально необходимое число лучей в заданной рабочей зоне оценивается на основе иного соотношения:

где S_Ω – угловая площадь рабочей зоны в спутниковой проекции, град. х град.;
θ_s = 0,866θ₀ – угловое расстояние между смежными лучами;
θ₀– угловая ширина ДН-луча по уровню в точке сопряжения трех смежных лучей.

Следует особо отметить, что значение S_Ω зависит от долготы спутника и существенно определяется широтами рабочей зоны (чем севернее, тем меньше угловая площадь).

Учитывая проблематичность реализации углового разноса смежных лучей θ_s = 0,866θ₀ при использовании одной антенны, в [11] рассматривается вариант формирования непрерывной многолучевой рабочей зоны с использованием трех или четырех антенн. В первом случае требуемый разнос смежный лучей антенны составляет 1,5θ₀ (или 1,732θ_s ), во втором случае примерно 1,73θ₀ (или 2θ_s), то есть заметно более ширины диаграммы направленности луча. Следует отметить еще одну особенность при формировании рабочей зоны с использованием многолучевой антенны. Эта особенность связана с тем, что оптимальным уровнем пересечения лучей при условии минимизации размеров антенны и максимизации усиления на границах локальных зон следует считать уровень – 4 дБ (точность в пределах 0,1–0,3 дБ в зависимости от облучения края зеркала, функции облучения и формы рефлектора) [12, 13].

Оптимум выражен слабо, но он есть. Отсюда следует, что для любого наперед заданного углового размера луча (локальной) многолучевой зоны существует оптимальное значение размера рефлектора антенны (и наоборот). Этот вопрос рассмотрен в [14] с учетом конечной точности прицеливания группы лучей (0,05 град.) при их принятой угловой ширине в пределах 0,4–0,6 град. применительно для обслуживания Европы. На рис. 1 показана зависимость усиления на границе локальной зоны от размера рефлектора приемопередающей многолучевой антенны 20 ГГц [14]. Примерно такая же зависимость соблюдается и в диапазоне 30 ГГц.

Аналогичная задача рассмотрена в [15], где представлено сравнение достигаемого усиления в максимуме локальной рабочей зоны луча и в точке пересечения трех смежных лучей при формировании многолучевой зоны на основе одной, трех и четырех многолучевых антенн в составе антенной системы спутника HTS. Исследования, проведенные для нескольких типов облучателей с раскрывом 2λ и размером рефлекторов 40–110λ, показали, что наилучшие результаты с точки зрения уровня боковых лепестков получены для Hard Corrugated (рупор с продольными канавками, заполненными диэлектриком, глубина канавок t = λ/√ε-4, где ε - коэффициент диэлектрика). Однако наличие канавок увеличивает толщину стенок рупора. Это приводит к увеличению межцентрового расстояния соседних рупоров, но в [15] указано, что такой тип облучателя позволяет получить максимум усиления в точке пересечения трех смежных лучей.

Рациональное число лучей многолучевой антенной системы спутника HTS в заданной рабочей зоне целесообразно определять с учетом коэффициента эффективности покрытия, по аналогии с контурной рабочей зоной [16]. Использование коэффициента эффективности покрытия заданной рабочей зоны совместно с анализом параметров энергетики и показателей общей пропускной способности системы может дать более объективную картину при выборе наилучшего технического решения и корректность сравнительного анализа вариантов.

Один рупор – один луч

Анализ практических реализаций многолучевых антенн показывает, что схема “один рупор – один луч" сегодня является основным решением в действующих системах типа HTS.

Угловой разнос смежных лучей
Как отмечено выше, имеется проблема формирования из одного раскрыва антенны лучей с угловым разносом, соизмеримым с шириной диаграммы направленности луча (θs = 0,866θ₀). Численная оценка зависимости угловой величины между максимумом луча и точкой его пересечения со смежным лучом θ₂/2θsub может быть выполнена на основании формулы (20) в [17] (после исключения опечатки, см. [18]). Результаты получены на основе аппроксимации (cosθ)^q и ниже представлены в виде графика на рис. 2.

Угловой разнос максимумов смежных лучей составляет 2θ₂ = θmin и существенным образом зависит от уровня облучения края зеркала (T) [17]. Традиционными способами обеспечить высокий уровень пересечения лучей в многолучевой антенне, созданной по принципу “один рупор – один луч", невозможно без существенного увеличения уровня облучения края зеркала. В [18] анализируется минимально возможный угловой разнос смежных лучей в предположении Гауссова пучка. Минимальный разнос θmin, нормированный к ширине ДН неотклоненного луча 2θ_0,5, зависит от ряда антенных параметров, в том числе и от уровня облучения края зеркала

где ξ = (1,02 + 0,0135T) - коэффициент, определяющий изменение ширины диаграммы направленности луча в зависимости от уровня (абсолютное значение T, дБ) облучения края зеркала;
k ~ cos² (δ/2) - коэффициент обычно близкий к единице (δ – угол между линией, соединяющей фокус с центром рефлектора, и направлением луча антенны, для симметричной антенны δ = 0).

В [18] представлен вывод о том, что уровень пересечения смежных лучей, формируемых в одном рас-крыве, примерно равен значению уровня облучения края зеркала.

В [19] рекомендуется уровень облучения - 4…-6 дБ. В [20] предлагается еще более радикально переоблучить зеркало до уровня - 2...-4 дБ, но за счет этого сократить число многолучевых антенн на спутнике до двух, необходимых для создания рабочей зоны с провалами (пересечение лучей) не более 3 дБ. Соответственно такие решения заметно уменьшают эффективность антенны (КИП снижается почти до 0,3– 0,35).

В обзоре [21] представлены графические данные, которые показывают, что минимально достижимый уровень пересечения лучей в многолучевой антенне при максимальной ее эффективности составляет примерно 9-10 дБ. При этом в [21], вероятно, ошибочно указано на то, что при этом разнос лучей составляет 0,6-1,2 ширины его ДН (это, видимо, угловое расстояние от максимума до точки пересечения лучей). В действительности следует указанное значение умножить на 2, то есть разнос лучей 1,2-2,4 ширины ДН. В качестве примера в табл. 2 по данным [21] приведены параметры антенных многолучевых систем в проектах 1980-х гг., в которых использован принцип “один луч - один излучатель".

Анализ данных табл. 2 показывает, что нормированный угловой разнос смежных лучей в проекте США меньше, но достигнуто это (предположительно) за счет снижения усиления в лучах (очевидно, что при указанных размерах антенн усиление в максимуме должно быть более указанного примерно на 3,5 дБ (Япония) и 6,6 дБ (США)).

Если бы было возможно создать сверхнаправленный облучатель, то есть иметь усиление значительно большее, чем возможно достичь при заданном его физическом размере раскрыва d, то проблем с достижением высокого уровня пересечения смежных лучей не было бы. Однако это недостижимо или по крайней мере ограничено эффектом взаимного влияния излучателей (“эффект решетки"). В [22, 47] показано, что любой тип облучателя ограничен по усилению и соответственно по ширине ДН, формируемой его раскрывом. В [22] приведена оценка усиления (D) облучателя в предположении аппроксимации его ДН функцией (cos θ)^q и предположении симметрии в плоскостях Е и Н:

где q = 2,07-(d/λ)² - 0,5 для конического рупора с круглым раскрывом; (5)
q = 1,39 (d/λ)² - 0,5 для пирамидального рупора с квадратным раскрывом. (6)
При этом ширина ДН облучателя по уровню - 3 дБ примерно равна:

Отсюда следует, что для создания облучателя многолучевой антенны выгоднее использовать облучатели с круглым раскрывом. Поскольку они при том же размере раскрыва d позволяют получить более узкую ДН. Следует отметить, что облучатели в виде прямоугольного раскрыва или облучатели на основе эффектов поверхностной волны здесь непригодны, поскольку требуется получить круговую поляризацию, обязательную для спутников HTS.

Максимальный угловой разнос лучей

Очевидно, что при увеличении отклонения луча от его центрального направления происходит снижение усиления, изменение формы луча и рост боковых лепестков.

Оценка снижения усиления (дБ) для однозеркальной антенны представлена в [17]:

где F - фокусное расстояние образующей параболы;
D - диаметр образующей параболы;
θ_ск/(2θ₀₅) – отклонение луча, нормированное к его ширине ДН в не-отклоненном состоянии;
k = 1 - exp[-0,12-(D₁/λ)^0,5], при этом D₁/λ – нормированный к длине волны диаметр вырезки из параболоида (диаметр апертуры антенны).

Из данных, приведенных в [11], следует простая формула для оценки снижения усиления в максимуме луча при его отклонении (при условии, что F/D > 0,3 и δ < 7, точность с формулой (8) в пределах 0,5 дБ)

где F/D - отношение фокусного расстояния к диаметру параболоида, из которого производится вырезка зеркала несимметричной однозеркальной антенны;
δ - нормированный относительно ширины ДН угол отклонения луча. Кроме того, в [17] приведена оценка расширения диаграммы направленности отклоненного луча

где T – уровень облучения края зеркала (значение положительное);
D/λ – нормированный размер раскрыва антенны;
θ(δ) – ширина ДН луча при отклонении на δ.

Отмечено, что увеличивается и провал в усилении в области сопряжения трех смежных лучей в зоне отклоненных лучей:

В обзоре 1980-х гг. [21], посвященном анализу зарубежных публикаций о гибридных зеркальных антеннах, представлены графические данные сравнения нескольких типов антенн в части свойств сканирования луча (рис. 3). Особо следует подчеркнуть, что апланатические антенны обладают существенно более широким сектором сканирования луча, но в пределах основного направления усиление луча изначально заметно ниже (примерно на 3 дБ) обычной параболической антенны. Именно по этой причине такие решения не применяются при построении антенных систем спутников HTS.

Вопросы падения усиления в широком секторе сканирования луча рассмотрены в ряде работ. Результаты, представленные в цикле работ про проекту Gen-Star (рис. 4), показывают, что в этом смысле двухзеркальные антенны имеют заметно лучшие характеристики по сравнению с однозеркальными [23]. Особенно высокие угловые секторы сканирования достигаются в антеннах, выполненных по схеме Драгоне [23, 45].

Но использование двухзеркальных антенн сопряжено с повышенной массой и габаритами (особенно антенны Драгоне). Следует отметить, что еще в 1970-х гг. в СССР активно исследовались вопросы сканирования луча [46].

Эффективность антенны
Эффективность (КИП) многолучевой антенны, выполненной по схеме “один рупор – один луч", невысока (например, см. табл. 2). Очевидно, что с увеличением уровня облучения края зеркала снижается эффективность антенны. В [11] приведено достаточно простое аналитическое соотношение для оценки КИП однозеркальной несимметричной антенны в зависимости от облучения края зеркала (T):

где n = - 0,05T/Lg[cos(θ₁/2)];
2θ₁ - угол, под которым виден рефлектор из точки фокуса.

В [22] приведена оценка достижимого КИП при использовании различных типов облучателей при уровне пересечения лучей 3 дБ. При использовании рупора с круглым раскрывом КИП = 0,45, при использовании пирамидального квадратного рупора КИП = 0,32 (антенна F/D=1, D/λ=100).

Зависимость КИП антенны от уровня облучения края зеркала представлена во многих работах. На рис. 5 приведен график из [25]. В этой статье рассматривается возможность увеличения направленности излучателей в многорупорном облучателе многолучевой антенны за счет применения резонансных диэлектрических слоев в области раскрыва рупорных облучателей (технология EBG – electromagnetic band gap, которую часто относят к технологии использования метаматериалов).

В результате получено, что значение усиления антенны повышается почти на 1 дБ, а уровень пересечения смежных лучей увеличивается с - 4,3 до - 3,5 дБ. Однако очевидно, что реализуемость этого решения применительно к бортовым антенным системам проблематична. Следует отметить еще одну особенность при оценке эффективности многолучевой антенны, формирующей заданную рабочую зону. Эта особенность связана с тем, что оптимальным уровнем пересечения лучей при условии минимизации размеров антенны и максимизации усиления на границах локальных зон следует считать уровень - 4 дБ [12, 13].

Выводы
1. Таким образом, традиционными способами обеспечить высокий уровень пересечения лучей в многолучевой антенне, созданной по принципу “один рупор – один луч", невозможно без существенного увеличения уровня облучения края зеркала, соответственно без заметного уменьшения эффективности антенны (максимально достижимый эффективный КИП составляет не более 0,45, а уровень пересечения смежных лучей примерно 4 дБ, в точке пересечения трех смежных лучей уровень пересечения не выше 6 дБ). Можно примерно указать, что эффективность многолучевой антенны при уровне пересечения смежных лучей - 4…-5 дБ ниже эффективности антенны с оптимальным уровнем облучения края зеркала примерно на 1,5–2,0 дБ.

2. Сканирующие свойства зависят от типа зеркальной системы. Двухзеркальные системы позволяют получить больший угловой разнос лучей, чем однозеркальные при примерно идентичном усилении в секторе углов, близком к основному направлению (это не относится к апланатическим зеркальным системам, имеющим изначально более низкое усиление в основном направлении).

Кластер излучателей

Исследования в этой области тесно связаны с исследованиями гибридных зеркальных антенн. Достаточно много работ посвящено минимизации деградации усиления луча в широкой угловой зоне сканирования, которые в полном объеме перечислить затруднительно. Ниже упоминаются работы, результаты которых более тесно связаны с реализаций именно многолучевых антенн для спутников связи.

Угловой разнос смежных лучей
Очевидно, что при формировании кластера излучателей усиление каждого отдельного излучателя меньше, чем единичного рупора. Меньше и раскрыв излучателя. Соответственно два смежных луча, формируемых кластерным облучателем, могут иметь угловой разнос во столько раз меньший, во сколько меньше раскрыв излучателя в кластере по сравнению с одиночным облучателем. Например, в [4] формирование каждого луча предполагалось с использованием одиночного излучателя (рупора) или облучателя в виде кластеров из трех, четырех, семи или девяти излучателей. Наиболее приемлемым для практической реализации был признан вариант, предполагающий формирование 64 лучей с усредненным значением ширины ДН 0,5 град. Облучатель антенны образован из 68 излучателей таким образом, что в формировании каждого луча участвуют пересекающиеся группы (кластеры) из четырех излучателей (каждый излучатель участвует в формировании смежного кластера). При этом используется 8 частотных литер по 256 МГц. В результате центральные кластеры должны работать в полосе частот 256 х 4 = 1024 МГц. Такое решение позволяет практически в два раза уменьшить угловой разнос смежных лучей при заданном уровне облучения края зеркала. В частности, при оптимальном уровне облучения зеркала T = - 10…-11 дБ обеспечить угловой разнос лучей, формируемых кластерным облучателем в одном раскрыве антенны, примерно равный ширине ДН луча по уровню - 3 дБ (для сравнения см. рис. 2 и формулу 3). Принцип формирования облучателя многолучевой антенны кластерного типа иллюстрируется на рис. 6 [26]. В [26] представлены итоги исследований по проектам Artes, Европейского космического агентства, поддержанные Министерством экономики и технологического развития Германии, Космическим агентством Германии.

Как справедливо отмечено в [27], такое решение позволяет отказаться от использования трех или четырех приемопередающих многолучевых антенн в составе антенной системы спутника HTS, выполненных по принципу “один рупор – один луч", и использовать только две многолучевые антенны – одну приемную и одну передающую. Однако следует отметить, что конкретные параметры в [26, 27] не приведены, например, в части потерь в диаграммообразующей схеме или иные показатели, позволяющие оценить достоинство этого решения.

Некоторые данные представлены в [28], где рассматривается облучатель типа кластерного, у которого каждый кластер образован из четырех прямоугольных излучателей (0,9λ х 0,83λ), каждый кластер имеет два излучателя, общих для смежного кластера, формирующего смежный луч (16 излучателей формируют 9 лучей). Если кластеры не пересекаются, то достичь высокого уровня пересечения смежных лучей не удается. Например, в [29] представлены следующие данные: при трех излучателях пересечение лучей - 12…-13 дБ, при семи достигает - 4,6…-5,0 дБ, а при 13 составляет - 3,0…-3,5 дБ. В [29, 30] решение задачи уменьшения углового разноса смежных лучей предлагается обеспечить за счет заполнения излучателей диэлектриком. Однако это решение связано с проблемами конструктивного плана и проблемой повышенного взаимодействия излучателей между собой – “эффект решетки".

Максимальный угловой разнос лучей

В случае использования кластерного облучателя при отклонении луча от основного направления наблюдаются те же эффекты, что и при одиночном облучателе. Однако имеется большая свобода и гибкость в выборе параметров кластерного облучателя зеркала. Действительно, например, в пределе можно рассматривать кластерный облучатель, реализованный в виде управляемой АФАР, и за счет этого изменять форму луча, компенсировать повышение уровня боковых лепестков и т.п. По-видимому, одной из первых работ, посвященных исследованию этого вопроса, является уже упоминавшаяся работа [4], выполненная при поддержке NASA. В [4] изложены результаты анализа различных вариантов формирования многолучевой рабочей зоны на территории США с использованием лучей с шириной диаграммы направленности 0,3 и 0,5 град. при их расположении в равномерной гексагональной сетке. Формирование каждого луча предполагалось с использованием одиночного излучателя или в виде кластеров из трех, четырех, семи или девяти излучателей. При этом предполагалось, что каждый луч не является симметричным. Так, при одиночном облучателе принято соотношение максимума ширины ДН к ее минимуму 1,232 (рис. 7). При кластерном формировании облучателя рассматривались лучи типа контурных, у которых это соотношение варьировалось от 1,5 до 3,1.

При отклонении луча изменяется не только его форма, но и растут боковые лепестки. В обзоре [21] указано, что минимальный уровень боковых лепестков достигается при выборе размера излучателя в кластере (при F/D близком или большем 1)

где F/D - для несимметричной однозеркальной антенны;
θ – угол между осью луча и направлением из фокуса к центру несимметричного зеркала (для симметричного зеркала угол равен нулю). Сканирующие свойства зависят от множества факторов. В обзоре [21] приведено сравнение для кластера из 7 излучателей и обычной схемы с одним рупорным облучателем (рис. 8).

Данные, представленные на рис. 8, показывают, что сканирующие свойства гибридной зеркальной антенны выше. Однако при этом значение усиления заметно ниже (рис. 5).

Задача о выборе надлежащего количества излучателей в кластере является одной из ключевых при проектировании гибридных зеркальных антенн. Многие результаты могут быть использованы применительно к многолучевым антенным системам. Например, в [31] представлено конечное соотношение для оценки числа излучателей в кластере:

где f - фокусное расстояние параболоида, D – диаметр апертуры зеркала, d - период облучающей решетки (кластера), λ – длина волны, θmax << 1 – максимальный угол отклонения луча (рад), c₁ = 1-2, коэффициент, учитывающий размер зон дифракции вблизи фокуса.

Эффективность антенны

В [4] приводятся не очень оптимистические значения для многолучевых антенн, выполненных с кластерными облучателями. Теоретическая оценка усиления луча в такой антенне на нижней частоте 16,384 ГГц диапазона передачи показала, что в максимуме луча 0,5 град. достигается всего 47,7 дБ, то есть потери в диаграммообразующей системе кластерного облучателя (четыре излучателя на кластер) составляют около 4 дБ (с учетом соотношения частот при оценках усиления). Требуемое число элементов диаграммообразующей системы – 555. При этом практически большая часть мощности передатчиков преобразовывается в тепловую энергию. Видимо, именно эти соображения на долгие годы отодвинули практическую реализуемость многолучевых антенных систем с кластерными облучателями.

В другой ранней работе предлагалось создать спутниковую систему, обеспечивающую магистральную связь между городами США [5]. Для этого предлагалась антенная система в диапазоне Ku на основе антенны Кассегрена с раскрывом 4,27 м (частота 12 ГГц, то есть луч примерно 0,4 град.), но не исключался для рассмотрения и диапазон Ka. Лучи формировались кластерами из 7, 10 или 12 излучателей. Однако отмечено, что разнос лучей должен быть не менее ширины диаграммы направленности луча (хотя эта проблема подробно в статье не рассматривается). В данной работе отмечено, что усиление в лучах, формируемых кластерными облучателями, ниже на - 2,64 и - 4,06 дБ (в зависимости от конфигурации кластера и луча) по сравнению с усилением одиночного луча обычной, аналогичной по размерам антенны. Похожие значения (4-6 дБ) приведены и обзоре [21], где представлено сравнение гибридной антенны с облучателем в виде кластера из семи излучателей и той же антенной с одиночным облучателем. На рис. 9 показано сравнение по усилению в зависимости от размера антенны. В уже упомянутой выше работе [28] отмечено, что достижение пересечения лучей 1,5 дБ за счет кластерного исполнения облучателя сопряжено с потерями эффективности, которые в совокупности составляют почти 3 дБ (1,1 дБ – неравномерность поля в раскрыве и 1,89 дБ – перелив).

В [31] рекомендуется для достижения максимального КИП соотношение, которое подтверждается и в ряде других работ (см. [14]):

Дополнительно проблемы достижения высокой эффективности антенны усугубляются вследствие необходимости широкой рабочей полосы частот кластерного облучателя, как это имеет место в гибридных зеркальных антеннах [32].

Выводы
1. Анализ решений, предусматривающих кластерное построение многолучевой антенны, показывает, что возможно достичь пересечения смежных лучей по высокому уровню (например, по уровню 1 дБ), если кластеры излучателей пересекаются между собой. Соответственно требуется использование широкополосных излучателей.

2. Сканирующие свойства зависят от числа излучателей в кластере. Чем их число больше, тем больше достигается угловое отклонение лучей с меньшей деградацией КИП. Видимо, минимально необходимое число излучателей в кластере применительно к многолучевым антеннам целесообразно не менее 7.

3. Основной проблемой кластерного исполнения облучателя являются повышенные потери в диаграммообразующей системе, которые, судя по опубликованным данным, составляют не менее 3–4 дБ в диапазоне Ka.

Примеры реализации

“Один рупор – один луч"
Как следует из анализа доступных материалов, большинство антенных систем спутников HTS реализованы на основе многолучевых антенн, выполненных по схеме “один рупор – один луч". Учитывая проблемы минимизации углового разноса смежных лучеи, в составе антеннои системы используется три или четыре многолучевые приемопередающие антенны. Например, антенная система спутника Yahsat 1b реализована в Ka-диапазоне и имеет три многолучевых приемопередающих антенны [33, 34]. По аналогичному принципу выполнена антенная система спутника Arabsat 5C. Но, учитывая своиства многолучевой рабочеи зоны (http://www.arabsat.com/pages/InOrbitSatellites.aspx), имеет две приемопередающие антенны, каждая формирует по пять лучеи.

Аналогично выполнена антенная система ретрансляционной аппаратуры Ka-диапазона на спутниках “Экспресс-АМ5" и “Экспресс-АМ6" [35].Однако, на этих спутниках в составе антенных систем Ka-диапазона используются по три приемопередающих антенны, поскольку рабочая многолучевая зона отличается от равномерной гексагональной сетки и есть требование пересечения смежных лучей по высокому уровню [http://www.rscc.ru/space/future/32/].

В составе антенной системы спутника Viasat-1 – четыре приемопередающие многолучевые антенны, выполненные по двухзеркальной схеме, создающие 72 луча на территории США и частично Канады. Облучатели выполнены по схеме “один рупор – один луч" [36].

На спутнике Ka-Sat антенная система выполнена с использованием четырех однозеркальных многолучевых антенн, которые создают 82 луча на территории Европы. Каждая антенна имеет раскрыв 2,6 м при массе рефлектора 21,7 кг (с учетом элементов конструкции раскрытия) [37].

Реализация многолучевых антенн с кластерным типом формирования лучей пока не используется в антенных системах HTS. Применение трех и тем более четырех многолучевых антенн приводит к тому, что масса антенной системы с учетом всех сопутствующих элементов может достигать 250 – 300 кг, поэтому постоянно идут исследования, цель которых – сократить массу антенной системы при сохранении приемлемых параметров. Ряд исследований связан с анализом возможности реализации специфической зеркальной системы (в том числе и типа Драгоне, рис. 11).

Например, в российском проекте РСС-ВСД один из вариантов предусматривал создание отдельно передающей, отдельно приемной антенны. Предполагалось, что антенны будут формировать 32 луча по 0,45 град по уровню - 3 дБ (размер рефлектора 2,5 м на передачу и 2,2 м на прием, усиление 53 дБ) [38]. В [38] рассматривалась двухзеркальная система с рефлекторами, поверхность которых специальной формы 4-го порядка. Для обеспечения возможности плотного размещения лучей предлагалось использовать ребристо-стержневые облучатели. Предполагалось, что масса каждой антенны не превзойдет 40 кг (теоретическая оценка примерно 65 кг для двух антенн). Однако, довести идею до конкретных результатов не удалось, поскольку проект РСС-ВСД был закрыт.

Кластер излучателей
Результаты анализа публикации показывают, что в совершенствование многолучевых антенных систем для спутников HTS связывают с технологией кластерного построения облучателя [39]. Сведения о рабочем макете приемной многолучевой антенны с кластерным облучателем Ka-диапазона опубликовала компания Alcatel Space Industries [39]. Размер рефлектора 1,2 м, фокусное расстояние 1 м. Антенна формирует 50 лучей: 34 луча в севернойполусфере и 16 в южной. Для формирования 34 лучей используется 171 излучатель, для 16 лучей 96 излучателей. Кластеры содержат 7 или 12 излучателей. Один кластер участвует в формировании смежных лучеи (от 1 до 5 лучеи). Макет фрагмента кластерного облучателя показан на рис. 10. Кластер луча образован из 7 излучателеи, всего 22 излучателя. К сожалению полных технических параметров макета антенны и кластерного облучателя не представлено (впрочем, как и в иных публикациях по данной тематике).

Несмотря на то, что практических реализации многолучевых антенн с кластерными облучателями пока нет, это решение уже международно запатентовано, в том числе даже в России [40]. Собственником патента является компания AS-TRIUM LIMITED (GB). Однако, как следует из данного обзора, заявленное решение известно в литературе с 1970-х гг. и патент не является препятствием для разработки и использования такого решения другими компаниями.

Выводы
1. Анализ практических реализации многолучевых антенн для спутников HTS показывает, что сегодня используются многолучевые антенны, выполненные по принципу “один рупор – один луч". Причем в основном используются однозеркальные схемы, но имеются практические примеры реализации и двухзеркальных многолучевых антенн.

2. Многолучевые антенны с облучателем кластерного типа пока не встречаются в практических реализациях, но проработки таких решении активно ведутся.

3. Попытки решить задачу уменьшения числа антенн путем использования специальных типов зеркальных систем (апланат, антенны Драгоне и т.п.) пока не дают основании для их перехода в практическую плоскость для космических спутников.

Фазированные антенные решетки

Анализ реализации бортовых антенных систем коммерческих спутников связи и вещания в диапазоне выше С показывает, что использование многолучевых АФАР (ФАР) сегодня и, видимо, в ближаишеи перспективе является исключением из правил. Однако, отдельные примеры практической реализации таких АФАР имеются.

Примеры реализации АФАР
На спутнике “Купон" каждая АФАР содержит 64 конических рупора, установленных с шагом около 3 длины волны и обеспечивает электрическое сканирование луча в конусе с углом 18 град. при вершине [41]. Антенная система имеет 4 приемные (диаметр 1 м, масса 36,5 кг каждая) и 4 передающие АФАР (диаметр 1,2 м, масса 50,5 кг каждая). Каждая АФАР формируют по четыре независимых луча с шириной ДН примерно 2 град. (возможно расширение до 4 град. в любом сечении с шагом 0,5 град.). ЭИИМ от 36 дБ Вт до 50 дБ Вт в максимуме. Приемные АФАР имеют G/T =+3 дБ/K в рабочеи зоне. Перенацеливание лучеи осуществляется с дискретностью 0,1 град. за 0,1 с.

На спутнике SpaceWay 3 (рис. 11) передающая АФАР имеет апертуру диаметром 2 м, образованную из 1500 излучателей. АФАР формирует 24 независимых луча, которые могут оперативно перенацеливаться в 790 позиции в пределах территории США. Другой, более подробно изложенный в ряде в публикациях пример реализации АФАР связан с ее использованием в составе экспериментального спутника Kizuna (Winds) [42, 43]. В табл. 3 представлены опубликованные в [42,43] параметры АФАР, а так же представлены экспертные оценки и краткие комментарии авторов данного обзора.

Совокупность результатов анализа применения бортовых АФАР подтверждает вывод о том, что в настоящее время их параметры , по краинеи мере в диапазоне выше С, относительно невысокие и они по основным параметрам проигрывают зеркальным антеннам, применяемым на спутниках связи.

Ценовые показатели
Относительные стоимостные параметры АФАР могут быть определены на основе данных [44], где приводятся оценки стоимости ФАР и АФАР в расчете на квадратный метр апертуры (рис. 13). Из этих данных следует, что при переходе от С-диапазона в Ku стоимость АФАР увеличивается более чем на порядок, при переходе в Ka-диапазон по сравнению с С на несколько порядков.

Выводы
Основная проблема применения технологии АФАР обусловлена повышенной массой такой антенной системы, высоким потреблением и тепловыделением. При этом ценовые параметры антенной системы, очень высокие. Таким образом, достоинства АФАР в части сверхбыстрого сканирования, возможность оперативного изменения формы лучеи в системах спутниковой связи пока не показали свою необходимость и эффективность. Хотя следует отметить, что поисковые работы в этом направлении продолжаются, но пока применение АФАР в коммерческих многолучевых спутниковых системах HTS не имеет реальных перспектив.

Итог

Антенная система спутника HTS является ключевым элементом, поскольку ее параметры определяют не только облик спутника, но и потенциальные возможности системы. Выбор оптимальных параметров в части формирования рабочей зоны и ориентации лучей существенным образом влияет на окупаемость спутниковой системы. В настоящее время на практике применяются многолучевые зеркальные антенны, выполненные по типу “один рупор – один луч". Однако, в скором времени возможно появление и примеров практических реализации бортовых многолучевых антенн с кластерными облучателями, поскольку такое решение, хотя и проигрывает по антенным техническим параметрам, но позволяет существенно сократить массу антенной системы спутника HTS за счет сокращения числа антенн в ее составе.

Учитывая необходимость итерационного процесса оптимизации системных решении, разработку и производство многолучевых антенных систем, как и иных других бортовых антенн и фидерных устроиств, определяющих архитектуру спутника и системы, целесообразно осваивать на предприятиях России. В противном случае будут иметь место либо неоптимальные решения, либо значительные расходы на оплату многочисленных итерации в зарубежных контрактах при корректировке требовании в процессе выработки оптимальных системных решении.

Литература

Rusch R. J. Roadmap for Ka-band Development, 30th ICSSC/18th Ka Conference, 2012.
2. Анпилогов В.Р., Колчеев Г.Н. Антенные системы геостационарных спутников связи и вещания // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. – 1997. – № 3. – C. 3–17
Анпилогов В.Р. Спутниковый ШПД и цифровое равенство // Технологии и средства связи. – 2013. – № 1. – С. 58–62.
Folder P. Ka-band, multibeam, contiguous coverage satellite antenna for the USA, AIAA International communication satellite systems conf., 1980. – P. 490–499.
Ohm E.A. Multifixed-beam Satellite Antenna with Full Area Coverage and a Rain-Tolerant Polarization Distribution, IEEE Transactions Antennas and Propagation. – 1981. – V. 29, № 6. – P. 937—943.
Iso A., Kohiyma K., Odate H., Ishida N. Advanced High Capacity Domestic Satellite Communications System // Acta Astronautica. – 1983. – V. 10. – P. 43–49.
Виленко И.Л., Кривошеев Ю.В. Шишлов А.В. Гибридные зеркальные антенны с облучающими активными фазированными решетками // Антенны. – 2011. – Вып. 10(173). – С. 22–42.
Kyrgiazos A., Evans B., Thompson P. A Feasibility study for a Terabit/S Satellite for European Broadband Access, 30th ICSSC/18th Ka; AIAA International Communications Satellite Systems Conference, 18th Ka and Broadband Communications, Navigation and Earth Observation Conference Canada at, September 24–27, 2012.
Charrat B., Ginestet Ph., Voisin Ph. Moving towards high throughput satellite, 30th ICSSC/18th Ka, AIAA International Communications Satellite Systems Conference, 18th Ka and Broadband Communications, Navigation and Earth Observation Conference Canada at, September 24–27, 2012.
Колюбакин В.С. Сверхтяжелая коммуникационная платформа РКК “Энергия" // Теле-Спутник. – 2002. – Май, № 79.
Rao S.K. Design and Analysis of Multiple-Beam Reflector Antennas // IEEE Antennas and Propagation Magazine. – 1999. – V. 41, № 4. – P. 53–59.
Schrank H., Prada K. Optimal Aperture for Maximum Edge-of-Coverage (EOC) Directivity // IEEE Antennas and Propagation Magazine. – 1994. – V. 36, № 3, June.
Kitsuregawa T. Advanced Technology in Satellite Communication Antennas. Electrical and Mechanical Design, Artech House, Boston-London, 1989.
Bosshard P., Gaudй G., Lasserre A., Lepeltier P., Pressensй J., Verlhac S., Mangenot C., J.-M. Lopez. Recent developments for Ka-band multibeam passive antennas, 32nd ESA Antenna Workshop on Antenna for Space Application, October 5th-8th 2010.
Sotoudeh O., Kildal P.-S., Ing-varson P. Comparison between different theoretical horn antenna types used as cluster feeds in reflector systems with multiple beams, cost Action 284, Innovative Antennas for Emerging Terrestrial and Space-based Applications, 2006.
Шишлов А.В. Теория и проектирование зеркальных антенн для радиосистем с контурными зонами обслуживания // Радиотехника. – 2007. – № 4. – С. 39–49.
Shung-Wu Lee, Yahya Rahmat-Samii. Simple formulas for designing an offset multibeam parabolic reflector // IEEE Antennas and propagation. – 1981. – V. 29, № 3. – P. 472–478.
Анпилогов В.Р., Афонин А.А. Физические ограничения при реализации многолучевых параболических антенн: минимальный угловой разнос смежных лучей // Технологии и средства связи. – 2013. – № 4. – C. 56–60
Palacin B., Deplancq X. Multi-beam telecommunication antenna onboard a high-capacity satellite and related telecommunication system. Patent 20120075149, date 2012-03-29, Class: AH01Q128FI.
Raguenet G., Youssefi Th., Salomon M., Barritault E., Le Boulch D. Antenna system with two grids of spots with nested complementary meshes. Patent 20120075150, date 2012-03-29 Class: AH01Q2129FI.
Архипов Н.С., Гряник М.В., Ломан В.И., Нестеренко И.К. Гибридные зеркальные антенны // Зарубежная радиоэлектроника. – 1987. – № 12. – С. 62–77.
Rahmat-Samii Y., Cramer P., Woo K., Lee S. Realizable feed-element patterns for multibeam reflector antenna analysis // IEEE Transaction Antennas and Propagations. – 1981. – V. 29, № 6. – P. 961–963.
23. Chandler C., Hoey L., Hixon D. at al. Ka-band communications satellite antenna technology / American Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA_0987, 02S00729.154 , Copyright © 2001 by the International Astronautical Federation.
Yngvesson K., Johansson J., Rahmat-Samii Y. Realizable feed-element patterns and optimum aperture efficiency in multibeam antenna systems // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 1984. – V. 36, № 1. – P. 1637–1641.
Chantalat R., Mondiere T., Thevenot M., Jecko B., Dumon P. Multibeam reflector antenna with integlaced focal feeds by using a 1-D dielectric EBG resonator / URSI International Symposium on Electromagnetic Theory, 2004 (URSI EMTS 2004). – P. 1050–1052.
Schneider M., Hartwanger C., Wolf H. Antennas for multiple spot beam satellites // CEAS Space J. – 2011, open access at Springerlink.com
Schneider M., Hartwanger C., Sommer E., Wolf H. The multiple spot beam antenna project medusa. In: Third European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), 2009. – P. 726–729.
Кашин В.А., Туманская А.Е., Семенов А.А. Приемная активная фазированная антенная решетка с многоканальным облучателем и цифровым формирователем лучей // Антенны. – 2011. – № 1. – С. 3–12.
Пономарев Л.И., Вечтомов В.А., Милосердов А.С. Многолучевая антенная решетка для системы спутниковой связи // Антенны. – 2012. – № 5. – С. 52–63.
Богомолов Е.Г., Дордус И.Д., Кадышев И.Н. Многолучевая зеркальная антенна. Патент на изобретение № 2080711, заявка от 15.04.1994, Класс H01Q.
Shishlov A.V., Vilenko I.L., Krivosheev Y.V. Asymptotic theory, design and efficiency of array-fed reflector antennas, Proceedings of the 2013 IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology Boston-Waltham, MA, October 15–18, 2013. P. 8.
Классен В.И., Тоболев А.К., Шишлов А.В. Характеристики излучения гибридной зеркальной антенны в полосе частот // Радиотехника. – 1985. – № 9. – С. 69–72.
Bosshard P., Gaudй G., Lasserre A., Lepeltier P., Pressensй J., Verl-hac S., Mangenot C., Lopez J.-M. Recent developments for ka-band multibeam passive antennas, 32 nd ESA Antenna Workshop on Antennas for Satellite Applications, 5–8 Oct., 2010, Proceedings Conf.
Delmas D., Maquet F. Comparison of multi-beam payloads designs, ICSSC 2012.
Grenier C., Fontaine M., Langevin J.-P., Sierra-Garcia S., Michel N., Bussiиres F., Maltais S. Express AM5 and AM6 Satellite Antennas – Design and, 29th AIAA International Communications Satellite Systems Conference (ICSSC-2011) 28 November – 01 December, 2011.
Chan H., Aliamus M., Sawdey J., Advanced satellite technologies for efficient high throughput satellite system, 30th ICSSC/18th Ka, AIAA International communications satellite systems conference, 18th Ka and broadband communications, navigation and earth observation conference Canada at, September 24–27, 2012.
Arйvalo F., Llorente J., Santiago-Prowald J. Ka-band high performance reflectors for broadband services, ESA/ESTEC Workshop, 2010.
Вечтомов В.А, Зимин В.Н., Кузенков А.Н., Дронов Д.В., Козлов А.А. Бортовая многолучевая антенна Ka-диапазона для зонированного обслуживания территории РФ спутниковой связью с высокоскоростным доступом // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. – Сер. “Приборостроение”. – 2012. – С. 70–81.
Cailloce Y., Caille G. Space multi-beam antenna with very high figure of merit, for Ka-band multimedia via satellite transmission.
Крэйг Э. Д., Стирлэнд С. Д. Система для упрощения обработки реконфигурируемой диаграммооб-разующей схемы в фазированной антенной решетке для телекоммуникационного спутника. Патент RU 2 491 685 C2 от 18.07.2008, класс H01Q 1/28, опубликовано 27.08.2013, Бюл. № 24.
Yegorov E.N., Likhtenvald V.V,. Sbitnev G.V. The system of active phased array antennas for satellite relay “Kupon". Proceedings of the XVIII Moscow International Conference on Antenna Theory and Technology, Moscow, 1998.
Masanobu Y., Takumi H., Tomonori K., Masai S. On-board evaluation results of active phased array antenna for winds Satellite, Transactions of the Japanese Society for Artificial Intelligence, Aerospace Technology Japan. – 2011. – V. 8. – P. 13–18.
Электронный ресурс: https://directory.eoportal.org/web /eoportal/satellite-missions/v-w-x-y-z/winds.
Кольцов Ю.В. Особенности применения антенных решеток в системах локации и связи // Антенны. – 2011. – Вып. 8 (171). – С. 44–53.
Пластиков А.Н. Исследование возможности сканирования двух многолучевых зеркальных антенн, построенных по схеме Драгоне// Радиоэлектроника. – 2012. – №2.
Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н., Антенны УКВ: часть 1. – М.: Связь. – 336–342 с.
Эйдус А.Г. Некоторые параметры зеркальных антенн//Элек-тросвязь. – 1996. – №8. – С. 26–27.