Несмотря на то, что основные положения теории антенн уже давно известны, процесс их проектирования в течение длительного времени был во многом эм­пирическим из-за невозможности решения математических уравнений, описы­вающих функционирование антенн, строгими классическими методами. Дости­жения в области программных и аппаратных средств за последние десятилетия изменили ситуацию в лучшую сторону, существенно облегчая проектирование наиболее общепризнанных (в первую очередь зеркальных) антенн.

В 90-е годы прогресс в области антенной техники обуславливался в основном следующим:

• доступностью новых эффективных средств проектирования и исследова­ния характеристик прототипов;

• разработкой новых электронных компонентов, таких как монолитные мик­роволновые интегральные схемы ММИС {MMIC - Monolithic Micro­wave Integrated Circuits} на основе GaAs и оптоэлектронных устройств;

• разработкой новых методов измерений;

• появлением новых конструкционных материалов, таких как «теплые» сверхпроводники, углеволокно и др.;

• появлением новых технологических процессов производства антенн.

В спутниковой связи в качестве основных типов антенн используются сле­дующие.

Зеркальные антенны. В каналах связи через TCP для ФСС и МПСС диапа­зонов L, Си Ки необходимы антенны с высоким коэффициентом усиления, в ка­честве которых в подавляющем большинстве случаев используют ЗА с парабо­лическим отражателем (рефлектором). Отражатель облучается либо непосредственно облучателем, размещенным в фокусе параболоида, либо кос­венно — через систему субрефлекторов. Среди антенн с косвенным облучением наиболее распространены двухзеркальные антенны Кассегрена.

Фазированные антенные решетки. Вместо одного большого рефлектора можно использовать несколько небольших антенн, запитывая их таким образом, чтобы излучаемые (принимаемые) сигналы находились в требуемых фазовых и амплитудных соотношениях. Формирование лучей осуществляется блоком фор­мирования лучей — БФЛ {BFN — Beam Forniing Network}, содержащим линии передачи, фазовращатели и аттенюаторы, а для АФАР — дополнительно усили­тели мощности и малошумящие усилители.

Зеркальные антенны с ФАР в качестве облучателя (3-ФАР)

Решетчатые облучатели используются для формирования ДН специальной фор­мы и для компенсации погрешности формы отражателя бортовых антенн. В ран­них ГССС небольшая мощность бортовых передатчиков, отсутствие усилителей с малым коэффициентом шума, небольшой размер бортовых антенн предопреде­лили использование антенн ЗС большого диаметра. Например, ЗС первых стан­ций сети Intelsat были оборудованы антеннами диаметром 30 метров. Поскольку стоимость параболических антенн пропорциональна величине, лежащей в преде­лах между квадратом и кубом диаметра зеркала антенны, она во многом опреде­ляла стоимость сети в целом и предоставляемых услуг. Уменьшение антенн ЗС может давать и дает существенный экономический эффект, который достигается использованием мощных бортовых передатчиков, чувствительных малошумящих усилителей, бортовых антенн с высоким коэффициентом усиления, опти­мальных и близких к ним способов модуляции и кодирования, переходом в Cu и L-диапазоны, в которых ослаблены регламентирующие ограничения на плот­ность потока мощности сигналов у земной поверхности по сравнению с диапа­зоном С. В результате, например, на ЗС современных сетей VSAT используются антенны диаметром менее метра.

Зеркальные антенны ЗС для ФСС прошли долгий путь развития и во многом Достигли совершенства, поэтому в этой области трудно ожидать радикальных новшеств. Антенны с непосредственным облучением и антенны Кассегрена ши­роко доступны по приемлемым ценам.