Анализ способов снижения влияния боковых излучений антенны станции спутниковой связи на качество связи

S V Zinkin

doi:10.22213/2413-1172-2025-4-98-107

Authors

S. V. Zinkin Penza State University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2025-4-98-107

Keywords:

method of reduction, side radiation of antenna, satellite communication station

Abstract

The article discusses ways to reduce the side radiation of the antenna, which mainly relates to the angular directions adjacent to the main radiation direction of the satellite communication station antenna. The methods of antenna radiation suppression in deterministic directions are analyzed: suppression of narrowband (broadband) signals, asymmetric reduction of antenna side radiation. The effect of narrowband signal suppression for the presented circuit is determined by the fact that the compensation channel has an additional passage length of the electromagnetic wave, approximately equal to 2F, where F is the focal length of the paraboloid reflector. Therefore, this scheme allows to suppress interference effectively only if its relative frequency band is much less than The broadband signal suppression scheme implies a sharp increase in the frequency band at which the compensation scheme is effectively triggered, and as a result, the path lengths of the main and compensation channels are aligned. To reduce antenna side radiation asymmetrically, a method for purposefully deforming the reflector edge region profile is considered, namely, a parabolic reflector circuit with two additional asymmetric reflectors placed on top and below the main reflector. The most acceptable results from a practical point of view will correspond only to the situation when the two conditions are met: 1) reflector deformation areas necessary to achieve the planned result fully correspond to the configurations from the set of shield structures forming the reflecting surface itself, 2) the deformation of the profiles obeys a linear law. A combination of methods to reduce the near-field radiation of a satellite communication station antenna at the design stage will improve the quality of communication.

Author Biography

S. V. Zinkin, Penza State University

PhD in Engineering, Associate Professor

References

Рыбков А. В., Бурмакин В. В. Анализ проблем спутниковой связи на подвижных объектах // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2021. Т. 2. С. 47-49.

Исследование направленных характеристик антенны земной станции спутниковой связи методом спирального сканирования / А. Б. Гладышев, Д. Д. Дмитриев, В. Н. Ратушняк, О. Б. Грицан // Журнал СФУ. Техника и технологии. 2021. № 7. С. 830-838.

Gerard Maral, Michel Bousquet, Zhili Sun (2020) Satellite Communications Systems: Systems, Techniques and Technology: 6th Edition. John Wiley & Sons Ltd. Published, 2020, 792 p.

Тайгин В. Б., Лопатин А. В. Разработка зеркальной антенны космического аппарата с ультралегким высокоточным размеростабильным рефлектором // Космические аппараты и технологии. 2019. № 3 (29). С. 121-131.

Liu F., Su M., Li J., Li Y., Chen M. (2019) Research on Satellite Communication System for Interference Avoidance: Space Information Networks (SINC 2019).Communications in Computer and Information Science, vol. 1169. Singapore: Springer, 2019.

Бузанов Р. А., Широких С. А., Шишаков К. В. Разработка микрополосковых антенн дециметрового диапазона с круговой поляризацией // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2022. Т. 25, № 3. С. 47-61. DOI: 10.22213/2413-1172-2022-3-47-61

Довкша Д. В., Лешкевич С. В., Саечников В. А. Разработка внефокусного облучателя на основе фазированной антенной решетки для параболической зеркальной антенны космической связи // Приборы и методы измерений. 2019. № 3. С. 233-242.

Titovets P.A. (2020) Technique for increasing the antenna gain-to-noise-temperature of satellite communications Earth stations with axisymmetric reflectors. T-Comm, no. 2, рр. 45-51.

Antonov Y.G., Sugak M.I., Ballandovich S.V., Kostikov G.A., Liubina L.M. Design of Wideband Reflectarray Antennas: 14-th European Conf. on Antennas and Propagation. Copenhagen, Denmark Publ., 15-20 March 2020. Piscataway, IEEE, 2020, pp. 1-5.

Стенд для измерения направленных характеристик антенн спутниковых систем связи / А. Б. Гладышев, Д. Д. Дмитриев, В. Н. Ратушняк, А. В. Жгун, О. Б. Грицан // Космические аппараты и технологии. 2020. № 4 (34). С. 201-208.

Двухполяризационные решетки широкополосных печатных излучателей для приложений X- и Ku-диапазонов / В. В. Головин, Ю. Н. Тыщук, И. Л. Афонин, А. Л. Поляков, Г. В. Слезкин // РЭНСИТ. 2022. № 1. С. 3-10.

Моделирование линейной антенной решетки для спутниковой связи современных телекоммуникационных систем / С. А. Антипов, В. Н. Кострова, П. В. Николаев, Ю. Г. Пастернак, К. А. Разинкин, В. И. Чугуевский // Вестник ВГТУ. 2020. № 4. С. 64-69.

Huang J., Cao J. (2020) Recent Development of Commercial Satellite Communications Systems. In: Liang Q., Wang W., Mu J., Liu X., Na Z., Chen B. (eds) Artificial Intelligence in China. Lecture Notes in Electrical Engineering, vol. 572. Singapore: Springer, 2020.

Пастернак Ю. Г., Пендюрин В. А., Сафонов К. С. Математическая модель излучающей апертуры фар, состоящей из сегменто-параболических антенн // Вестник ВГТУ. 2020. № 6. С. 69-78.

Антенные системы с широкоугольным механоэлектрическим сканированием / А. В. Станковский, С. В. Поленга, Е. А. Стригова, Ю. П. Саломатов // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2023. № 5. С. 50-62.

Rogerio Atem de Carvalho, Jaime Estela, Martin Langer (2020) Nanosatellites: Space and Ground Technologies, Operations and Economics. John Wiley & Sons Ltd. Published, 2020, 712 p.

Cheng S., Gao Y., Cao J., Guo Y., Du Y., Hu S. (2020) Application of Neural Network in Performance Evaluation of Satellite Communication System: Review and Prospect. Artificial Intelligence in China: Lecture Notes in Electrical Engineering, vol. 572. Singapore: Springer, 2020.

Кувалкин Е. С., Захаров А. И., Пец А. В. Оценка затухания радиосигнала для построения трассы связи «Земля - космос» // Вестник Балтийского федерального университета имени И. Канта. Серия: Физико-математические и технические науки. 2019. № 3. С. 99-109.

Двухдиапазонная отражательная антенная решетка Ka/Q-диапазонов частот / С. В. Поленга, А. А. Ерохин, Р. О. Рязанцев, А. Д. Полигина, Р. М. Крылов, Е. А. Литинская, Е. Р. Гафаров, А. М. Александрин, Ю. П. Саломатов, И. Ю. Данилов // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2022. № 5. С. 18-31.

Martinez-de-Rioja E., Encinar J.A., Pino A., Gonzalez-Valdes B. (2019) Design of Bifocal Dual Reflectarray Antennas in Ka-Band to Generate a Multi-Spot Coverage from Geostationary Satellites: 13-th European Conf. on Antennas and Propagation, Krakow, Poland, 31 March 2019 - 5 April 2019. Piscataway, IEEE, pp. 1-5.

Polenga S.V., Erokhin A.A., Krylov R.M., Stankovsky A.V., Litinskaya E.A., Hudonogova A.D., Danilov I.Y., Salomatov Yu.P. (2019) A Ka-Band Shaped-Beam Circularly Polarized Reflectarray Antenna. Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves, Divnomorskoe, Russia, 24-28 June 2019. Piscataway, IEEE, pp. 281-284.

Kang E., Yang J., Park Y., Kim J., Shin W., Park Y.B., Choo H. (2023) Analysis of a low-earth orbit satellite downlink considering antenna radiation patterns and space environment in interference situations. Remote Sens., 15, 1748. DOI: 10.3390/rs15071748

Jinyuan Liu, Lixun Li, Yong Zuo, Huaming Chen, Shaojie Ni. Analysis of performance degradation introduced by radome for high-precision GNSS antenna. DOI: 10.1155/2019/1529656

Akan V. (2021) Choke ring horn antenna design for satellite payload data transmitters. Microw. Opt. Technol. Lett., 63, 1913-1919.

Arnaud E., Dugenet J., Elis K., Girardot A., Guihard D., Menudier C., Monediere T., Roziere F., Thevenot M. (2020) Compact iso ux X-band payload telemetry antenna with simultaneous dual circular polarization for LEO satellite applications. IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., 19, 1679-1683.