Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

Figure 7.5
A C- or Ku-band corrugated horn.

---

242
Spacecraft Antennas
like cross-polarization and high sidelobes. Furthermore, the pattern that the horn
produces is symmetrical, which means that it is as nearly circular as can be achieved
in practice. That lends itself to applications using CP with low sidelobes.
Although today the prominent technical solution is single feed horns illuminat-
ing shaped reflectors, horns often are combined into a feed array and used with a
reflector. Figure 7.6 provides an example of a multiple-feedhorn array for frequency
reuse through Ka-band spot beams. Antenna arrays of this type are used for
narrowband L-band MSS cells that reuse spectrum and provide increased receive
and transmit gain. Another application is for Ku-band wideband spot beams to
transmit high data rate digital carriers. There, the feedhorns are not connected to
a power divider but are used separately. Important considerations in both of those
horn arrays are the physical location and the proximity of the individual horns.
The radiation pattern of one of the horns is determined by the size of its opening.
However, that size still must allow for the required quantity of feeds to be placed
within the prime focus of the reflector antenna. If that is not physically possible,
then smaller, less effective horns may have to be used. Another solution that is
available only in multiple spot beam antennas is to split the horns into separate
groups that illuminate different reflectors. This is illustrated in Figure 7.7 for the
48-beam antenna ‘‘farm’’ on the Astrolink satellite.
The last application of horns is a part of a direct radiating array antenna
system, such as that shown in Figure 2.17 for WGS. As in the feedhorn array for
a reflector antenna, the direct radiating array uses multiple radiating elements,
such as horns or crossed dipoles to produce a combined pattern or set of patterns.
A group of elements are fed the same signal but are individually adjusted in
amplitude and phase. The result can be a far field pattern, with remarkably high
efficiency and gain, and low sidelobe levels.
A final application is as a microwave lens antenna, in which the input end of
each waveguide literally is left in the air to collect energy from a single primary
radiating horn. As illustrated in Figure 7.8, the horn array refocuses the energy
into a precisely defined beam, aligned to the direction of propagation. The lens
also can support multiple beams at the same time, provided there is a proper
primary radiating antenna system.
Figure 7.6
Multibeam feed array for NASA ACTS.

---

7.2
Reflector Antennas
243
Figure 7.7
The Astrolink satellite design incorporated eight reflector systems, each with up to eight
individual feedhorns to produce a like number of spot beams [1].