Разработка фазированной антенной решетки Ku-диапазона частот на базе цифровых диаграммообразующих чипов для терминалов спутниковой связи

Диссертационная работа посвящена решению актуальной научно-технической проблемы разработки фазированной антенной решётки (ФАР) для абонентских терминалов системы спутниковой связи, функционирующих с низкоорбитальными и высокоэллиптическими спутниковыми группировками. Исследование обусловлено критическими ограничениями традиционных параболических рефлекторных антенн, которые не удовлетворяют требованиям по скорости сканирования и точности наведения на спутники, движущиеся с угловыми скоростями порядка 0,5-2,5°/с, а также характеризуются значительными габаритными размерами и неудовлетворительными аэродинамическими свойствами. Цель диссертационного исследования состоит в разработке малогабаритной ФАР с интегрированными цифровыми диаграммообразующими чипами, обеспечивающей высокоскоростное электронное сканирование луча и стабильные электродинамические характеристики при эксплуатации на быстроперемещающихся транспортных средствах. Методологическая база исследования включает применение численных методов электродинамики, теории телекоммуникационных сетей и экспериментальных методов измерения антенных характеристик. Научная новизна работы заключается в разработке инновационных гибридных элементов антенной решётки на основе патч-антенн с директорами и метаповерхностей, функционирующих в Ku-диапазоне частот, с реализацией эффективного сочетания электрических и магнитных мультиполей для достижения превосходящих аналоги характеристик. Получены экспериментально подтверждённые результаты создания приёмной ФАР конфигурации 40×24 элемента с коэффициентом усиления 32,2 дБи и передающей ФАР размерности 52×24 элемента с коэффициентом усиления 34,5 дБи. Разработанная антенная система демонстрирует способность к электронному сканированию в секторе углов ±45° при уровне боковых лепестков, не превышающем 12,3 дБ, и обеспечивает высокие показатели кросс-поляризационной развязки до 34 дБ. Практическая значимость результатов исследования подтверждается их внедрением в производственную деятельность АО «ИСС» имени академика М.Ф. Решетнёва в рамках создания терминального оборудования спутниковой связи, что вносит существенный вклад в развитие отечественной научно-технической базы космических телекоммуникационных систем.