빔 도파관 안테나

Beam waveguide antenna
신호 경로(빨간색)를 보여주는 NASA의 빔 도파관 안테나 다이어그램
스페인 마드리드 외곽 NASA 딥 스페이스 네트워크(Deep Space Communications Complex) 부지에 있는 34미터 빔 도파관 안테나.

빔 도파관 안테나는 RF 전력 증폭기와 같이 대형 조향식 접시와 수신 또는 전송을 위한 장비 사이에 무선 빔을 전송하는 데 도파관을 사용하는 안테나 접시의 특정 유형이다.

작동 원리

빔 도파관 안테나는 가장 일반적인 포물선 안테나 설계인 기존의 "전면 공급" 포물선 안테나의 대안으로 대형 전파망원경 및 위성 통신국에 사용된다.전면 사료에서는 접시에 반사된 전파를 송신하거나 수신하는 소형 안테나인 안테나 피드가 접시의 앞 초점에 매달려 있다.그러나 이 위치는 여러 가지 현실적인 어려움을 야기한다.고성능 시스템에서는 공급 안테나에 복잡한 송신기 및 수신기 전자장치를 배치해야 한다.이 공급 장비는 일반적으로 높은 유지보수를 요구한다. 일부 예로는 송신기의 수냉과 민감한 수신기의 극저온 냉각이 있다.이들 시스템에 사용되는 대형 접시로 지상에서는 집중력이 높고, 서비스에는 크레인이나 비계가 필요하며, 지상에서 높은 곳에 섬세한 장비를 갖춘 야외 작업이 필요하다.게다가, 사료 자체는 비와 큰 온도 변화 같은 실외 환경을 다루도록 설계되어야 하고, 어떤 각도에서든 기울어진 상태에서 작업해야 한다.

빔 도파관 안테나는 접시의 전면이 아닌 안테나 베이스의 "피드하우스"에 공급 안테나를 위치시킴으로써 이러한 문제를 해결한다.접시에 의해 수집된 전파는 빔에 집중되어 있고 지지 구조를 통해 베이스에 고정된 공급 안테나에 이르는 경로에서 금속 표면에 반사된다.빔은 안테나의 알타지무스 마운트의 양쪽 축을 통과해야 하므로 안테나를 돌리면 빔에 방해가 되지 않기 때문에 경로가 복잡하다.

역사

빔 도파관 안테나를 도입하게 된 실제적 어려움의 예.여기서 작업자들이 라디오 망원경의 주요 초점에 장착된 프리앰프에 액체 헬륨을 재적재할 수 있도록 체리피커형 트럭이 필요하다.[1]

일련의 반사체를 이용해 마이크로파 빔을 전파하는 빔 도파관(Beam Waveguides)이 빠르면 1964년에 제안되었다.[2]1968년까지, 이러한 기법으로 포인트가 가능한 안테나에서 신호 경로의 일부를 처리하자는 제안이 있었다.[3]1970년까지 위성 통신 안테나에 대해 완전한 빔-파도관 접근 방식이 제안되었다.[4]처음에는 반사 표면이 여러 개인 복잡한 신호 경로가 허용할 수 없는 신호 손실을[5] 초래할 것으로 생각되었지만 추가 분석 결과 도파관 시스템은 매우 낮은 손실로 구축될 수 있었다.

최초의 풀 스케일 빔 도파관 안테나는 일본 우주항공연구소가 1984년 구축한 일본 우쓰다 심우주센터의 64m 안테나였다.[6]제트추진연구소(JPL)가 이 안테나를 시험해 본 결과 기존 64m 안테나보다 성능이 우수하다는 것을 알게 된 후, 그들 역시 딥 스페이스 네트워크(DSN)의 모든 후속 안테나에 대해 이 시공법으로 전환했다.[7]

참조

  1. ^ 제3장 딥 스페이스 네트워크 저소음 시스템
  2. ^ Degenford, J.E.; Sirkis, M.D. & Steier, W.H. (1964). "The reflecting beam waveguide". IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. IEEE. 12 (4): 445–453. Bibcode:1964ITMTT..12..445D. doi:10.1109/TMTT.1964.1125845. ISSN 0018-9480.
  3. ^ 밀리미터-파 전파 및 시스템 고려사항 웨이백 머신 항공우주 보고서 TR-0200(4230-46)-1, L.A. Hoffman, 1968년 10월 69페이지에 보관.
  4. ^ Kitsuregawa, T. & Mizusawa, M. (1970). "Design of the beam-waveguide primary radiators of the Cassegrain antennas for satellite communications". Antennas and Propagation Society International Symposium, 1970. Vol. 8. IEEE. pp. 400–406. doi:10.1109/APS.1970.1150868.
  5. ^ Layland, J.W. & Rauch, L.L. (1995). "The Evolution of Technology in the Deep Space Network: A History of the Advanced Systems Program" (PDF). National Aeronautics and Space Administration, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. p. 5. Archived from the original (PDF) on 2011-06-14. Retrieved 2011-03-22.
  6. ^ Hayashi, T.; Nishimura, T.; Takano, T.; Betsudan, S.I. & Koshizaka, S. (1994). "Japanese deep-space station with 64-m-diameter antenna fed through beam waveguides and its mission applications". Proceedings of the IEEE. IEEE. 82 (5): 646–657. Bibcode:1994IEEEP..82..646H. doi:10.1109/5.284732. ISSN 0018-9219.
  7. ^ Neff, D. Use of a 2.3-GHz Traveling-Wave Maser on the Usuda 64-Meter Antenna (PDF). TDA Progress Report 42 (Technical report). Vol. 89. JPL. pp. 34–40.