В ЛЭТИ разработали компактный стенд для испытания антенн, используемых в сверхмалых спутниках

Сегодня искусственные спутники Земли являются важнейшей частью информационной и телекоммуникационной инфраструктуры передовых стран мира. Например, с их помощью изучается космическое пространство, проводится зондирование поверхности планеты, ведется исследование климата, составляется прогноз погоды. Кроме того, спутники являются значимой частью навигационной и телекоммуникационной инфраструктуры. Управление спутниками с Земли требует разработки эффективных систем связи, и здесь важную роль играет антенная техника.

Причем в последние годы делается ставка на одновременные запуски групп спутников небольшого размера (кубсатов, покеткубов и проч.), а это значит, что у профильных государственных и частных компаний возрастает запрос на качественные спутниковые антенны различных типов и назначений. Обычно исследования характеристик антенн проводятся в безэховых камерах (БЭК) – специальных комплексах при профильных научных учреждениях или предприятиях. Они обладают высоким уровнем защиты от сторонних сигналов, и это позволяет выполнять измерения с высокой точностью.

Однако в силу конструкционных особенностей наиболее доступные и сравнительно недорогие БЭК не позволяют проводить измерения на частотах ниже 1 ГГц, в то время, как на таких частотах могут действовать антенны, которые размещаются на спутниках. Работа с данными устройствами в БЭК невозможна, либо она требует значительных затрат на модернизацию. Поэтому возрастает потребность в альтернативных эффективных методах и устройствах для измерения параметров антенн низкочастотного диапазона для космической техники.

«Мы разработали ТЕМ-камеру – по сути это компактный настольный стенд, позволяющий измерять основные характеристики электрически малых антенн, предназначенных, например, для  КВ или УКВ диапазона. Сегодня такие устройства  активно применяются в авиационной и космической отраслях».

ТЕМ-камера представляет собой компактный настольный стенд, внутри которого можно разместить как отдельные исследуемые антенны, так и небольшое устройств, например, малый летательный аппарат  с уже встроенной антенной. Затем в камере создается эталонное электромагнитное поле (т.е. его характеристики задаются оператором установки). Оно позволяет локально внутри ТЕМ-камеры имитировать условия, как будто исследуемая антенна находится в пространстве без посторонних сигналов окружающей среды, которые снижают точность измерений: в условиях города, это может быть, например, сигнал телевидения. Зная характеристики эталонного поля, в котором действует исследуемый образец проводятся измерения его основных характеристик. Обработка данных производится с помощью оригинального программного обеспечения, разработанного специалистами ЛЭТИ. Данная ТЕМ-камера работает в широкой полосе частот от 100 кГц до 500 МГц.

В существующих аналогах ТЕМ-камеры для калибровки эталонного поля используются специальные измерители, которые являются дорогими устройствами, а в последние годы практически отсутствуют на отечественном рынке после ухода иностранных производителей. Ученым ЛЭТИ удалось обойти эту проблему: для изучения антенных характеристик в ТЕМ-камере они разработали специальную методику без использования дорогостоящих измерителей напряженности поля при сопоставимой точности измерений.

«С помощью ТЕМ-камеры можно исследовать антенны различных типов и диапазонов частот. Среди них ферритовые антенны КВ-диапазона, применяемые в системах радионавигации. Другой пример – печатные решения УКВ-диапазона,использующиеся в наноспутниках, которые в ряде случаев можно установить в камеру, не отделяя антенну от носителя. При проектировании таких устройств это особенно актуально», – отмечает техник Научно-исследовательского института радиотехники и телекоммуникаций СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Василий Сучков.

Разработка ТЕМ-камеры выполнена в рамках программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет 2030».