بخشی از مقاله
چکیده:
برای به وجود آوردن ارتباط بین ماهواره و ایستگاه زمینی لازم است ماهواره ها به طور دقیق ردگیری شوند.یکی از بهترین روش های ردگیری ماهواره های مدار پایین - - LEO، ردگیری راداری است. چون در ایستگاه های زمینی ماهواره لئو که در باند X با قطر آنتن بیشتر از 5 متر کار میکنند پهنای بیم 3دسی بل از 0,4 درجه کمتر است بنابراین طراحان آنتن ایستگاه زمینی، از تکنیک مونوپالس استفاده می کنند.در بین روش های بررسی شده برای ردگیری روش مونوپالس به دلیل دقت ردیابی بسیار خوب ، نوعا 0,05 درجه ، SNR در حدود 15دسی بل و پاسخ دینامیکی سریع بهترین روش برای طراحی فید آنتن کسگرین مونوپالس است.
.1 مقدمه
آنتن های بازتابنده بدون شک پرکاربردترین آنتن های سمتگرا هستند. دلیل این موضوع ، هزینه نسبتا کم در ساخت و نگهداری، ماهیت غیر تشدیدی و پهنای باند وسیع، سمتگرایی بسیار بالا و قابلیت تشعشع توان بالای آنها است . این آنتن ها حجم زیادی از تحقیقات مربوط به آنتن ها را تاکنون به خود اختصاص داده اند. به منظور بهبود عملکرد آنتن های بازتابنده برای ردیابی ماهواره ای و ارتباطات، از ساختار دو بازتابنده استفاده میشود که به آنها آنتن های کسگرین می گویند. [2]
این نوع آنتن دو صفحهی رفلکتوری دارد و یک فید که در راس رفلکتور بزرگتر قرار داده میشود.
رفلکتور بزرگ سهموی و رفلکتور کوچکتر هذلولوی است. کانون حقیقی هذلولی در راس کانون رفلکتور سهموی یعنی محل فید ست میشود. کانون مجازی هذلولی روی کانون رفلکتور سهموی ست می شوند این پیکربندی باعث می شود امواج به شکل مستقیم و موازی در فضا منتشر شوند با توجه به اینکه موجبر و سایر سختافزارها پشت آنتن نصب میشود انسداد آنتن کم میشود و پترن تشعشعی کمتر خراب میشود و سطح سایدلوب کاهش پیدا میکند. این نوع آنتن برای رهگیری مونو پالس مناسب هست. [13]
.2 طراحی آنتن مارپیچ :
ازآنجایی که یک آنتن با پلاریزاسیون بیضوی می تواند به صورت مجموع دو مولفه خطی متعامد درصفحه فاز -زمان - همان صفحه مختلط - معرفی شود ، یک آنتن مارپیچی همواره می تواند یک سیگنال ارسال شده از یک آنتن خطی چرخان را دریافت نماید .بنابراین،آنتن های مارپیچی معمولاً به منظور کاربردهای تله متری فضائی از ماهواره ها،کاوش های فضایی و پرتاب موشک ها برای ارسال ودریافت سیگنال هایی که به واسطه حرکت دریونسفر،دست خوش چرخش فارادی میشوند، در روی زمین مستقر می گردند. [1 ]
برای ردگیری مونوپالس باند L هم به صورت افقی و هم به صورت عمودی از 4 آنتن مارپیچ استفاده شده است .در ابتدا یک آنتن مارپیچ تکی با استفاده از روابط و فرمول های[1] و [2] برای عملکرد در باند L با فرکانس GHz 2-1 طراحی و بهینه سازی شد به طوری که ریترن لاس آنتن مورد نظر در کل باند L یعنی از GHz 2-1 در زیر معیار s11 کمتر از - -10 - db می باشد . سپس آن را مطابق سیستم مونوپالس آرایه می کنیم.
.3 طراحی آنتن موجبر استوانه ای :
برای ردگیری مونوپالس باند x هم به صورت افقی و هم به صورت عمودی از 4 آنتن موجبر استوانه ای استفاده شده است .در ابتدا یک آنتن موجبری استوانه ای تکی با استفاده از روابط و فرمول های [3,4,5,6] برای عملکرد در باند x با فرکانس GHz 12-8 طراحی و بهینه سازی شد به طوری که ریترن لاس آنتن مورد در کل باند x یعنی از GHz 12-8 در زیر معیار s11 کمتر از - -10 - db می باشد . سپس آن را مطابق سیستم مونوپالس آرایه می کنیم.
.4 طراحی آنتن شیپوری شیاردار :
دردهه1960 تاکید بسیار برتحقیق روی آنتن های شیپوری شد واین به دلیل نیاز برای کاهش تلفات پلاریزاسیون متقاطع و راندمان سرریز و نیز افزایش بازده روزنه در بازتابنده های بزرگ مورد استفاده درستاره شناسی رادیویی مخابرات ماهواره ای بود.دردهه 1970،آنتن های بابازده بالا و تقارن چرخشی درپرتو سنجی مایکروویوی مورد نیاز بود. استفاده ازتغذیه های مرسوم،بازدهی روزنه حدود%60-50 را به دست می داد.
درحالیکه ، بازده حدود 80%-75 را می توان با سیستم های تغذیه بهبود یافته که از آنتن های شیپوری شیاردار بهره می برد ، به دست آورد . [1 ] برای ارسال و دریافت اطلاعات در باند x یک آنتن شیپوری شیاردار طراحی شده است . ریترن لاس آنتن شیپوری شیاردار طراحی شده در کل باند x یعنی از GHz 12-8 در معیار s11کمتر از -10 db می باشد و این نشان می دهد که آنتن طراحی شده دارای بهترین تطبیق در کل باند x می باشد .
.5 طراحی رت ریس:
جهت اتصال 4 آنتن مارپیچ برای تشکیل سیستم مونوپالس از هیبرید رت ریس استفاده می کنیم .رت ریس طراحی شده بر اساس [7] دارای بهترین مشخصات و کم ترین تلفات در باند L می باشد .
