Антенно-фидерные устройства бортового и наземного РЭО аэрокосмического назначения

Программа имеет обзорно-практический характер: основной фокус смещён на обзор, классификацию и практический выбор антенно-фидерных устройств для аэрокосмических систем (от космических аппаратов и самолётов до наземных станций управления и радиолокаторов).

Профессиональная компетенция, полученная слушателями при освоении настоящей программы, необходима для выполнения следующих видов профессиональной деятельности:

• анализ и обоснованный выбор антенно-фидерных устройств для бортового и наземного радиоэлектронного оборудования аэрокосмического назначения;
• формирование технических требований к антеннам, фидерным трактам и разъёмам с учётом условий эксплуатации в космосе, в атмосфере и на наземных объектах;
• оценка стойкости антенно-фидерных устройств к факторам эксплуатации (вибрации, радиация, вакуум, температурные перепады, ветровые и климатические нагрузки) и вопросов электромагнитной совместимости в составе изделия;
• взаимодействие с отечественными и зарубежными производителями и поставщиками антенно-фидерного оборудования, включая работу с технической документацией и спецификациями;
• консультационное и техническое сопровождение проектов авиационно-космического комплекса, использующих антенно-фидерные устройства (продажи, техническая поддержка, подготовка технической документации).

В результате освоения программы слушатель будет:

знать:

• роль антенно-фидерных устройств в системах связи, навигации и радиолокации аэрокосмического назначения;
• основные параметры антенн: диаграмма направленности, усиление, поляризация (в том числе круговая), полоса частот, КСВН;
• устройство фидерных трактов наземного и бортового исполнения: коаксиальные кабели (RG, LMR, полугибкие), волноводы (прямоугольные, круглые), полосковые линии, разъёмы (SMA, TNC, N, 2.92 мм, 3.5 мм, K-тип);
• специфику фидерных трактов и антенн для космических применений: влияние вакуума, радиации, температурных перепадов и стартовых вибраций;
• классификацию антенн по типу конструкции (штыревые, дипольные, спиральные, патч, рупорные, зеркальные, офсетные, линзовые, щелевые, логопериодические, диэлектрические, чип-антенны, коллинеарные, ФАР и АФАР);
• назначение и состав бортовых антенных систем космических аппаратов: телеметрия и командно-измерительные линии (TT&C), ретрансляторы связи, межспутниковая связь, лазерные оптические терминалы;
• состав и принципы работы антенных систем наземных станций управления: параболические антенны, облучатели, системы наведения и трекинга, VSAT-терминалы, мобильные и стационарные станции;
• состав бортовых антенных систем самолётов и вертолётов: связь VHF/UHF/HF, навигация (ILS, VOR, DME), GPS/ГЛОНАСС, транспондер, скрытые антенны в конструкции планера;
• типы антенн радиолокационных станций воздушного и наземного базирования: волноводно-щелевые решётки, зеркальные, рупорные антенны, ФАР и АФАР, принципы электронного сканирования луча;
• особенности антенн для БПЛА, малых космических аппаратов и кубсатов: печатные, патч- и чип-антенны;
• современные направления антенной техники в аэрокосмической отрасли: MIMO, ФАР/АФАР, антенны миллиметрового диапазона (Ka, Q, V), метаматериалы, реконфигурируемые антенны, лазерные оптические терминалы;
• критерии выбора антенн для аэрокосмических проектов и типичные ошибки при выборе и размещении;
• требования к стойкости антенн к условиям эксплуатации в космосе и на наземных объектах, применяемые материалы и покрытия, вопросы электромагнитной совместимости;
• структуру рынка отечественных и зарубежных производителей антенно-фидерного оборудования аэрокосмического назначения и принципы чтения технических спецификаций.

уметь:

• классифицировать антенну по типу конструкции и области применения в бортовом или наземном РЭО по её внешнему виду и техническим характеристикам;
• сопоставлять параметры антенны (диапазон, усиление, поляризация, масса, габариты, КСВН) с требованиями конкретной аэрокосмической задачи;
• подбирать тип антенны, фидерного тракта и разъёмов под заданные условия применения — бортовые (космические, авиационные) или наземные;
• учитывать при выборе антенно-фидерных устройств факторы эксплуатации: вибрации при запуске, радиацию, вакуум, температурные перепады, а для наземных объектов — ветровые нагрузки, обледенение, коррозию и требования молниезащиты;
• выявлять типичные ошибки выбора и размещения антенно-фидерных устройств (неверная поляризация, размещение вблизи металлических конструкций, рассогласование тракта, применение кабелей не по назначению);
• оценивать вопросы электромагнитной совместимости при размещении нескольких антенн на одном объекте;
• читать и интерпретировать технические спецификации антенн, кабелей и разъёмов (диапазон, усиление в дБи, поляризация, КСВН, размеры, масса, рабочая температура, срок службы);
• ориентироваться в предложениях отечественных и зарубежных производителей антенно-фидерного оборудования аэрокосмического назначения;
• обосновывать выбор антенны для конкретного аэрокосмического применения по совокупности критериев (масса, усиление, стойкость, условия эксплуатации), решая практические кейс-задания.

Учебно-тематический план 

Модуль 1. Введение в антенно-фидерные устройства аэрокосмического назначения
1.1 Основные параметры (ДН, усиление, поляризация, КСВН). Классификация по применению.
1.2 Фидерные тракты: наземные и бортовые. Коаксиальные кабели (LMR, RG, полугибкие). Волноводы. - Полосковые линии. Разъёмы. Специфика фидеров для космоса.
1.3 Бортовые антенны КА: основные типы. Штыревые, спиральные, рупорные, патч-антенны. Антенны для телеметрии и командно-измерительных линий.
1.4 Антенны для межспутниковой связи. Однонаправленные и всенаправленные. Антенны для лазерной связи (оптические терминалы).

Модуль 2. Антенны бортового и наземного назначения
2.1 Наземные станции управления (НСУ).
2.2 Параболические антенны: конструкции, облучатели, системы наведения. Антенны для ТТ&C (телеметрия, трекинг, команды).
2.3 Антенны наземных станций для приёма спутниковых данных. VSAT-терминалы, антенны для приёма изображений со спутников (ДЗЗ). Мобильные и стационарные.
2.4 Антенные решётки в космосе и на земле. ФАР: принципы работы, преимущества. АФАР для РЛС спутников. Наземные ФАР для управления спутниками.
2.5 Бортовые антенны самолётов и вертолетов. Связь (VHF, HF), навигация (ILS, VOR, DME), GPS, транспондер. Антенны на фюзеляже, внутри конструкции (скрытые).
2.6 Антенны для РЛС воздушного базирования. Обзорные радары, SAR, радары с ФАР. Волноводные щелевые решётки. Зеркальные антенны РЛС.
2.7 Наземные РЛС: антенны. Радары ПВО (дальнего и среднего действия), метео-радары. Рупорные, зеркальные, ФАР. Сканирование луча.
2.8 Специальные антенны. Линзовые (металлопластинчатые, диэлектрические). Антенны вытекающей волны. Спиральные (для спутниковой связи).
2.9 Антенны для навигации и телеметрии. GPS/ГЛОНАСС: патчи, керамика, активные антенны. Антенны для ракет (телеметрия, аварийные маяки).
2.10 Миниатюрные и встроенные антенны для БПЛА и малых КА. Антенны для кубсатов, дронов. Печатные антенны, чип-антенны. Антенны для IoT в аэрокосмосе.
2.11 Антенны для миллиметровых волн. КА-диапазон, Q-диапазон, V-диапазон. Антенны для высокоскоростных спутниковых каналов.

Модуль 3. Особенности разработки, выбора и эксплуатации АФУ
3.1 Стойкость антенн к условиям эксплуатации. Условия эксплуатации в космосе: вибрации при запуске, радиация, вакуум, температурные перепады, разряжение. Условия на земле: ветровые нагрузки, обледенение, молниезащита, коррозия. Материалы и покрытия. Дополнительные вопросы и требования электромагнитной совместимости (ЭМС).
3.2 Выбор антенн для аэрокосмических проектов. Критерии выбора (диапазон частот → усиление → поляризация → масса → габариты → условия эксплуатации → цена → производитель), типичные ошибки (неправильная поляризация, неудачное размещение (металлические конструкции), плохое согласование (высокий КСВН), использование кабелей не по назначению)).
3.3 Обзор производителей (отечественные и зарубежные). Как читать технические спецификации.

Итоговая аттестация

Практика: 4-6 кейс-заданий по разработке и эксплуатации АФУ.

Итоговое кейс-задание: предложить антенну для низкоорбитального спутника связи (диапазон Ku)». Обосновать выбор по критериям (масса, усиление, стойкость).