Оптимизация характеристик направленности многолучевой офсетной зеркальной антенны многоканального микроволнового радиометра МТВЗА-ГЯ-МП нового поколения космических аппаратов серии «Метеор-МП»

Опыт эксплуатации сканирующих микроволновых радиометров МТВЗА-ГЯ, устанавливаемых на космических аппаратах серии «Метеор-М», показал, что получаемые с орбиты радиоизображения земной поверхности важны не только для метеорологии, но и для других областей науки и народного хозяйства. Дальнейшие совершенствования подобных приборов связано, прежде всего, с увеличением пространственного разрешения каждого радиоканала. Эти эффекты могут быть достигнуты путем увеличения размеров антенны и оптимизации ее по каждому из радиометрических каналов по максимуму коэффициента усиления при контроле уровня боковых лепестков диаграммы направленности и поляризационных характеристик излучения во всем пространстве наблюдения.
Для решения этих проблем токовым методом физической теории дифракции решена задача об излучении офсетной зеркальной антенны с облучателем известного типа, поле которого задается математической моделью. В разработанной компьютерной программе на размеры зеркала, фокусное расстояние, способ вырезки зеркала из параболоида вращения, тип облучателя и поляризацию его излучения не накладывается никаких ограничений. Программа предусматривает расчет «объемных» диаграмм направленности зеркальной антенны по основной и кросс-поляризованной компонентам поля и поляризационных диаграмм направленности, расчет коэффициента усиления и коэффициента использования площади излучающего раскрыва, определение ширины главного лепестка, максимального уровня боковых лепестков и кросполяризованного излучения. В качестве независимой переменной задачи приняты размеры излучающего раскрыва облучателя, что позволяет оптимизировать систему «зеркало+облучатель» по максимальному достижимому коэффициенту усиления антенны.
Рассчитаны характеристики направленности 36-канальной офсетной зеркальной антенны с заданным диаметром 1 м в диапазоне частот от 6,9 до 183,3 ГГц с групповыми коническими рупорными облучателями, работающими в ортогональном линейно-поляризованном базисе. Расчеты проведены для двух линейных – вертикальной и горизонтальной – вариантов поляризации антенны. Показано, что близкие к оптимальным характеристики направленности обеспечиваются четырьмя групповыми облучателями по 8 частотных каналов в двух низкочастотных диапазонах и по 6 каналов в двух высокочастотных диапазонах.
Рассчитаны предельно достижимые характеристики антенны по каждому частотному каналу при размещении облучателя в фокусе.