kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2026-1(21)-5kaz44-2312Research ArticleАВТОМАТИЗАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)AUTOMATION AND INFORMATION TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАЗЕМНОЙ АНТЕННЫ С ДВУХДИАПАЗОННЫМ S/X ОБЛУЧАТЕЛЕМMODELING OF PARAMETERS OF A GROUND ANTENNA WITH A DUAL-BAND S/X FEEDhttps://orcid.org/0009-0006-9917-3842МурушкинМ. С.MurushkinM.

Михаил Сергеевич Мурушкин – старший координатор GSD и бизнес эксперт по цифровому обслуживанию 

010000, г. Астана, пр. Сарыарка, 6

Mikhail Sergeyevich Murushkin – Senior GSD Coordinator and Business Expert in Digital Services 

010000, Astana, Saryarka Ave., 6

mikhail.murushkin@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6401-8053БактыбековК. С.BaktybekovK.

Казбек Сулейменович Бактыбеков – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник 

010000, г. Астана, пр. Туран, 89

Kazbek Suleimenovich Baktybekov – Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Chief Researcher 

010000, Astana, Turan Ave., 89

k.baktybekov@ghalam.kzhttps://orcid.org/0000-0001-5926-9619ЖумажановБ. Р.ZhumazhanovB.

Берик Рахимбекович Жумажанов – руководитель отдела полезной нагрузки и научных разработок 

010000, г. Астана, пр. Туран, 89

Berik Rakhimbekovich Zhumazhanov – Head of the Payload and Scientific Research Department 

010000, Astana, Turan Ave., 89

b.zhumazhanov@ghalam.kzhttps://orcid.org/0000-0002-0143-085XКулакаеваА. Е.KulakayevaA.

Айгуль Ергалиевна Кулакаева – Phd, ассоциированный профессор кафедры «Радиотехника, электроника и телекоммуникации» 

010000, г. Астана, пр. Туран, 89;050040, г. Алматы, ул. Манаса, 34/1

Aigul Yergaliyevna Kulakayeva – PhD, Associate Professor of the Department of «Radio Engineering, Electronics and Telecommunications» 

010000, Astana, Turan Ave., 89;050040, Almaty, 34/1 Manasa St.

a.kulakayeva@iitu.edu.kzТОО «Эйрбас Казахстан»КазахстанLLP «Airbus Kazakhstan»KazakhstanТОО «Ghalam»КазахстанLLP «Ghalam»KazakhstanТОО «Ghalam»; АО «Международный университет информационных технологий»КазахстанLLP «Ghalam»; JSC «International Information Technologies University»Kazakhstan20262505202611(21)4655Copyright © Мурушкин М.С., Бактыбеков К.С., Жумажанов Б.Р., Кулакаева А.Е., 20262026Мурушкин М.С., Бактыбеков К.С., Жумажанов Б.Р., Кулакаева А.Е.Murushkin M., Baktybekov K., Zhumazhanov B., Kulakayeva A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2312

В данной статье рассматривается модернизация антенны наземной станции с параболическим отражателем диаметром 3,7 м для работы в S- и X-диапазонах. Основное внимание уделяется учету реальной геометрии отражателя, восстановленной на основе высокоточных лазерных измерений. На основе полученных данных был разработан новый двухдиапазонный коаксиальный облучатель, который обеспечивает совмещение фазовых центров в S- и X-диапазонах, а также высокую изоляцию между портами. Оптимизация конструкции и прогнозирование характеристик антенны были выполнены с использованием электродинамического моделирования в среде Ansys HFSS с учетом действительного профиля параболы. Изготовленный прототип прошел лабораторные испытания, которые подтвердили расчетные прогнозы. Ширина луча составила около 0,7о , апертурная эффективность достигла 56 %, а отношение усиления к температуре шума G/T – порядка 25,9 дБ/К, что соответствует требованиям радиолинии для приема сигналов низкоорбитальных спутников. Результаты демонстрируют, что точный учет формы отражателя и корректная настройка облучателя позволяют достичь требуемых характеристик антенны без замены параболического зеркала. Тем самым подтверждается возможность эффективной модернизации существующих наземных антенн среднего класса за счет интеграции методов высокоточной геометрической реконструкции и электродинамического моделирования.

This paper discusses the modernization of a ground station antenna with a parabolic reflector of 3.7 m diameter for operation in the S- and X-bands. The main focus is on accounting for the actual reflector geometry, which was reconstructed based on high-precision laser measurements. Using the obtained data, a new dual-band coaxial feed was developed, ensuring the alignment of phase centers in the S- and X-bands and high port isolation. The antenna design optimization and performance prediction were carried out using electromagnetic modeling in Ansys HFSS, taking into account the actual parabolic profile. The fabricated prototype underwent laboratory testing, which confirmed the simulation results. The beamwidth was approximately 0.7o , the aperture efficiency reached 56%, and the gain-to-noise temperature ratio (G/T) was about 25.9 dB/K, meeting the requirements of the radio link for receiving signals from low-orbit satellites. The results demonstrate that accurate consideration of the reflector shape and proper feed tuning make it possible to achieve the desired antenna characteristics without replacing the parabolic mirror. Thus, the feasibility of efficient modernization of existing medium-class ground antennas through the integration of high-precision geometric reconstruction methods and electrodynamic modeling is confirmed.

параболическая антеннаназемная станцияS диапазонX диапазонкоаксиальный облучательнизкоорбитальный спутникдистанционное зондированиеparabolic antennaground stationS-bandX-bandcoaxial feedlow-orbit satelliteremote sensingДанное исследование финансировалось Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан (BR27198365 «Разработка оптикоэлектронной системы в коротковолновой инфракрасной области спектра в контексте развития космических систем ДЗЗ Казахстана»).ReferencesCasco N.A. Surface roughness estimation of a parabolic reflector / N.A. Casco // arXiv preprint arXiv:1007.4600. – 2010.Casco N.A. Surface roughness estimation of a parabolic reflector / N.A. Casco // arXiv preprint arXiv:1007.4600. – 2010.Photogrammetric measurements of a 12-metre preloaded parabolic dish antenna / N.U. Shankar et al // arXiv preprint arXiv:0905.1252. – 2009.Photogrammetric measurements of a 12-metre preloaded parabolic dish antenna / N.U. Shankar et al // arXiv preprint arXiv:0905.1252. – 2009.Using a Tracking Laser Interferometer to Characterize the Planarity of a Planar Near-Field Scanner / P. Rousseau et al // Proceedings of the Antenna Measurement Techniques Association. – 2002. – Р. 501-506.Using a Tracking Laser Interferometer to Characterize the Planarity of a Planar Near-Field Scanner / P. Rousseau et al // Proceedings of the Antenna Measurement Techniques Association. – 2002. – Р. 501-506.Feng Y.C. The imperfect phase pattern of real parabolic radar antenna and data quality / Y.C. Feng, F. Fabry // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. – 2016. – Т. 33, № 12. – Р. 2655-2661.Feng Y.C. The imperfect phase pattern of real parabolic radar antenna and data quality / Y.C. Feng, F. Fabry // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. – 2016. – Т. 33, № 12. – Р. 2655-2661.Zhang Y. Influences of the Reflector Subtended Angle on the Performance of Parabolic Antennas with Feed Displacement / Y. Zhang, H. Liu, X. Liu // Electronics. – 2022. – Т. 11, № 17. – Р. 2635.Zhang Y. Influences of the Reflector Subtended Angle on the Performance of Parabolic Antennas with Feed Displacement / Y. Zhang, H. Liu, X. Liu // Electronics. – 2022. – Т. 11, № 17. – Р. 2635.A dual-band reflector feed in coaxial configuration for satellite communication [antenna applications corner] / R. Galuscak et al // IEEE Antennas and Propagation Magazine. – 2018. – Т. 60, № 5. – Р. 89-94.A dual-band reflector feed in coaxial configuration for satellite communication [antenna applications corner] / R. Galuscak et al // IEEE Antennas and Propagation Magazine. – 2018. – Т. 60, № 5. – Р. 89-94.Design and Realization of an X Band Monopulse Feed Antenna for Low Earth Orbit (LEO) Satellite Ground Station / İ. Şişman et al // International Journal of Antennas and Propagation. – 2024. – Т. 2024, № 1. – Р. 6659390.Design and Realization of an X Band Monopulse Feed Antenna for Low Earth Orbit (LEO) Satellite Ground Station / İ. Şişman et al // International Journal of Antennas and Propagation. – 2024. – Т. 2024, № 1. – Р. 6659390.Dual-Band Dual-Beam Shared-Aperture Reflector Antenna Design with FSS Subreflector / Q. Wang et al // Sensors. – 2025. – Т. 25, № 9. – Р. 2934.Dual-Band Dual-Beam Shared-Aperture Reflector Antenna Design with FSS Subreflector / Q. Wang et al // Sensors. – 2025. – Т. 25, № 9. – Р. 2934.Esmail B.A. A Ku-Band Compact Offset Cylindrical Reflector Antenna with High Gain for Low-Earth Orbit Sensing Applications / B.A. Esmail, D. Isleifson, L. Shafai // Sensors. – 2024. – Т. 24, № 23. – Р. 7535.Esmail B.A. A Ku-Band Compact Offset Cylindrical Reflector Antenna with High Gain for LowEarth Orbit Sensing Applications / B.A. Esmail, D. Isleifson, L. Shafai // Sensors. – 2024. – Т. 24, № 23. – Р. 7535.Design, Development, and Qualification of a Broadband Compact S-Band Antenna for a CubeSat Constellation / S. Sánchez-Sevilleja et al // Sensors. – 2025. – Т. 25, № 4. – Р. 1237.Design, Development, and Qualification of a Broadband Compact S-Band Antenna for a CubeSat Constellation / S. Sánchez-Sevilleja et al // Sensors. – 2025. – Т. 25, № 4. – Р. 1237.An S-band-receiving phased-array antenna with a phase-deviation-minimized calibration method for LEO satellite ground station applications / D.H. Lee et al // Electronics. – 2022. – Т. 11, № 23. – Р. 3847.An S-band-receiving phased-array antenna with a phase-deviation-minimized calibration method for LEO satellite ground station applications / D.H. Lee et al // Electronics. – 2022. – Т. 11, № 23. – Р. 3847.Design of the New Dual-Polarized Broadband Phased Array Feed Antenna for the Sardinia Radio Telescope / Р. Maxia et al // Electronics. – 2025. – Т. 14, № 4. – Р. 807.Design of the New Dual-Polarized Broadband Phased Array Feed Antenna for the Sardinia Radio Telescope / Р. Maxia et al // Electronics. – 2025. – Т. 14, № 4. – Р. 807.Test and analysis of an inflatable parabolic dish antenna / J. Gaspar et al // In Proceedings of the 47th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference; 14th AIAA/ASME/AHS Adaptive Structures Conference; 7th. – Newport, Rhode Island, USA, 2006. – Р. 1600.Test and analysis of an inflatable parabolic dish antenna / J. Gaspar et al // In Proceedings of the 47th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference; 14th AIAA/ASME/AHS Adaptive Structures Conference; 7th. – Newport, Rhode Island, USA, 2006. – Р. 1600.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.