Двухчастотная перекрестно-щелевая антенна с резонансными болометрами на холодных электронах для применения в космической миссии COrE

Abstract

Измерение характеристик реликтового излучения является актуальной задачей современной радиоастрономии. Целью настоящей работы является расчет планарной двухчастотной перекрестно-щелевой антенны, предназначенной для работы в составе приемной системы орбитального радиотелескопа Cosmic Origins Explorer (COrE), разрабатываемого Европейским космическим агентством для измерения реликтового излучения. Предлагаемая планарная антенна представляет собой металлический слой, нанесенный на диэлектрическую подложку и содержащий систему из четырех щелей, пересекающих друг друга под прямым углом. В состав антенны входит также система микрополосковых линий, предназначенных для передачи сигнала от щелей к резонансным болометрам на холодных электронах, и линза для формирования основного луча диаграммы направленности антенны. Расчет антенной системы проводился путем электродинамического моделирования в программном пакете CST Microwave Studio. В результате расчета получены диаграммы направленности антенны в двух частотных каналах, а также ее частотные характеристики. В результате расчета получены следующие характеристики приемной системы на основе перекрестно-щелевой антенны: ширина основного луча диаграммы направленности – 24,3° и 19,5°, эллиптичность луча – 4,2 % и 0,3 %, ширина полосы частот – 14,9 ГГц и 19,0 ГГц, разрешение по поляризации – 23,4 дБ и 29,6 дБ, где всюду первое значение относится к каналу 75 ГГц, второе – к каналу 105 ГГц. Предложено использование перекрестно-щелевой антенны в двухчастотном режиме совместно с резонансными болометрами на холодных электронах для работы в составе приемной системы орбитального радиотелескопа COrE. Сравнение рассчитанных характеристик антенны с требованиями, заданными Европейским космическим агентством, показало возможность использования антенны данного типа в составе миссии COrE.