Поиск минимального количества точек отражающей поверхности рефлектора, необходимого для оценки отклонения диаграммы направленности крупногабаритных трансформируемых антенн

В создании связных космических аппаратов с крупногабаритными трансформируемыми антеннами имеются тенденции к увеличению частот рабочего диапазона, снижению удельной массы и возрастанию общих габа- ритов конструкций. Улучшение технических характеристик связных космических аппаратов с крупногаба- ритными антеннами невозможно без обеспечения требуемой точности наведения диаграммы направленно- сти, коэффициента усиления в её максимуме. Факторы, влияющие на конечное качество крупногабаритных конструкций космического назначения, и ан- тенн в частности, присутствуют на всем жизненном цикле данной продукции: от проектирования и изготов- ления до испытаний и эксплуатации в натурных условиях. При этом прямое устранение причин, негативно влияющих на конечный результат, зачастую является экономически невыгодным при нынешнем развитии технологического обеспечения данных наукоемких производств. В связи с этим контроль конечных эксплуата- ционных характеристик крупногабаритных антенн космических аппаратов в натурных условиях и, в случае необходимости, парирование их отступлений от требуемых значений являются наиболее оптимальными с точки зрения отношения результат/затраты. Данный подход реализуется при определении диаграммы направленности бортовой антенны и компенсации её искажения в процессе эксплуатации космического аппа- рата по целевому назначению. Существуют два способа измерения диаграммы направленности на орбите. Первый способ основан на из- мерениях радиотехнических характеристик, производимых по наземным станциям обслуживания космических аппаратов. Данный способ, несмотря на приемлемую точность, имеет ряд недостатков. Например, использо- вание данной методики увеличивает количество требований к наземным станциям - их количеству, размеще- нию и характеристикам применяемой аппаратуры. Второй способ основан на определении радиотехнических характеристик, исходя из формы и положения рефлектора антенны. Рефлектор представляют в виде облака измеренных точек, которые отражают отклонения формы и положения конструкции от проектных значе- ний. Для реализации измерений диаграммы направленности по второму способу необходимо разработать сис- тему контроля геометрии антенны, предназначенную для измерения координат точек поверхности рефлектора. Для выполнения целевых задач системы имеет место следующая схема: измерительная аппаратура, размещен- ная на корпусе космического аппарата, и контрольные элементы, размещенные на элементах конструкции. Такая конфигурация системы позволяет представлять элементы конструкции антенны в виде облака кон- трольных точек. В рамках работ по разработке этой системы проведен проектный анализ возможности применения изме- рений геометрии антенны для расчета диаграммы направленности и дальнейшей оценки её отклонения от проектных значений. Проведена оценка необходимого количества измеряемых контрольных точек поверх- ности рефлектора. Для этих целей был выбран Ku-диапазон частот как один из наиболее популярных диапазо- нов частот, используемых в телекоммуникационных космических аппаратах. Были рассмотрены несколько вариантов наборов точек. Среди них были наборы точек, принадлежащих как недеформированному, так и деформированному профилю рефлектора. По каждому набору был произведен расчет диаграммы направлен- ности антенны. Проведено сравнение визуальных представлений фокального луча и коэффициента направлен- ного действия. В ходе анализа полученных данных было определено минимально необходимое количество контрольных точек для расчета диаграммы направленности с требуемой точностью. Полученные данные были учтены при формировании требований к системе орбитального контроля геометрии антенны.