26218

طراحي، بهينه‌‌سازي و ساخت آنتن آرايه‌‌ي Conformal با بهره‌‌ي بالا جهت استفاده در ماهواره به منظور ارسال داده و ارتباط با ايستگاه زميني

كارشناسي ارشد

مهندسي فناوري ماهواره - مخابرات ماهواره

1397

1400/09/01

دكتر سيد حسن ديقي

دانشكده فناوري هاي نوين

با توجه به زمان محدود ارتباط بين ماهواره‌‌هاي مدار پايين و ايستگاه زميني و هم‌‌چنين حجم زياد داده‌‌هاي تصاوير ذخيره شده جهت ارسال به ايستگاه زميني لازم است برقراري ارتباط بين ماهواره و ايستگاه زميني با نرخ ارسال بالا صورت پذيرد. بنابراين به منظور بسته نگه‌‌داشتن لينك ارتباطي ماهواره و ايستگاه زميني استفاده از يك آنتن با بهره‌‌ي زياد اجتناب ناپذير است. به علاوه براي بهره‌‌مندي از زمان محدود رويت ماهواره توسط ايستگاه زميني بايد امكان برقراري ارتباط ماهواره با ايستگاه زميني در زواياي فراز پايين وجود داشته باشد و با تغيير مكان ماهواره جهت پرتو اصلي آنتن به سمت ايستگاه زميني تغيير كند. آنتن‌‌هاي داراي ساز و كار مكانيكي جهت چرخش پرتو وزن زيادي دارند و هم‌‌چنين در ماهواره از لحاظ مكانيكي ناپايداري ايجاد مي‌‌كنند. با توجه به نياز برقراري ارتباط در زواياي فراز پايين و هم‌‌چنين چرخش پرتو آنتن به صورت غيرمكانيكي بهترين گزينه استفاده از آنتن آرايه‌‌ي Conformal است. با بررسي اشكال مختلف آرايه‌‌ي Conformal ساختار هرم شش وجهي با زاويه‌‌ي رأس 120 درجه به عنوان طرح اصلي آرايه انتخاب شده است. ابعاد آرايه با توجه به ابعاد ساز و كار مكانيكي نشانه‌‌روي به كار رفته در ماهواره‌‌ي NigeriaSat_2 محاسبه شده است. با توجه به زمان‌‌بر بودن شبيه‌‌سازي‌‌هاي تمام‌‌موج به منظور دستيابي به يك نقطه‌‌ي شروع مناسب ابتدا با استفاده از نرم‌‌افزار MATLAB تعداد و محل قرارگيري المان‌‌هاي تشعشعي آرايه براي دستيابي به بهره‌‌ي مطلوب به دست آمده است. سپس با توجه به نتايج به دست آمده از نرم‌‌افزار MATLAB آرايه به صورت تمام موج شبيه‌‌سازي شده است. با اعمال تغييرات در تعداد و محل قرارگيري المان‌‌هاي تشعشعي بهره‌‌‌‌ي dBi 2/15 در زاويه‌‌ي فراز 40 درجه به دست آمده است.

1400/12/18

Design, Optimization and Fabrication of Conformal Array Antenna with High Gain for Satellite Data Transmission

11/22/2022 12:00:00 AM

Due to the communication time between the LEO satellites and the ground station, as well as the large volume of stored image data, data rate from satellite to ground station should be high enough. Therefore, in order to keep the communication link between the satellite and the ground station closed, the use of an antenna with high efficiency is inevitable. In addition, in order to benefit from the limited viewing time of the satellite by the ground station, it must be possible to establish a satellite connection with the ground station at low elevation angles and change the satellite antenna main beam direction to the ground station. Antennas with mechanical pointing systems for beam rotation are very heavy and also cause mechanical instability in the satellite. To communicate at low elevation angles as well as non-mechanical rotation of the antenna beam, the best option is to use a conformal array antenna. By examining the different shapes of the Conformal Array, the hexagonal pyramid structure with a vertex angle of 120 degrees has been selected as the main design of the array. Array dimensions are calculated according to the dimensions of the mechanical pointing mechanism used on the NigeriaSat_2 satellite. Due to the time-consuming nature of full-wave simulations in order to achieve a suitable starting point, first using MATLAB software, the number and location of the radiant elements of the array to achieve the desired gain is obtained. Then, according to the results obtained from MATLAB software, the array is simulated in full wave simulator. By applying changes in the number and location of radiation elements, a gain of 15.2 dBi is obtained at an elevation angle of more than 40 degrees.

بودجه‌‌ي لينك , آنتن آرايه‌‌ي Conformal , پلاريزاسيون دايروي

Link Budget , Circular Polarization , Conformal Array Antenna

Arian Zakiani Roodsari

Seyyed Hasan Sedighy