АНТЕННА СТАНЦИИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ Российский патент 1994 года по МПК H01Q3/08 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенно-фидерной технике систем радиосвязи и радиолокации, и может быть использовано в качестве приемопередающей антенны станции спутниковой связи в системах спутниковой связи.

В основу изобретения положена задача создания такой антенны спутниковой связи, которая позволяет осуществлять возможность оптимального наведения максимума диаграммы направленности на спутник в процессе эксплуатации и при изменении условий эксплуатации для обеспечения надежной работы системы спутниковой связи.

Известны зеркальные антенны, в которых осуществляется наведение максимума диаграммы направленности на спутник [1] , [2] . Известные антенны содержат опорно-поворотное устройство (ОПУ), включающее азимутальную и угломестную оси, указатель угла места, состоящий из лимба и стрелки, и уровень, размещенный на площадке в азимутальной плоскости.

Недостатком этих антенн при использовании их в станциях спутниковой связи является отсутствие возможности оптимального наведения максимума диаграммы направленности на спутник во всех условиях эксплуатации. Особенно заметно этот недостаток проявляется при использовании плоских малогабаритных антенн (антенн с относительно широкими диаграммами направленности), совмещенных с корпусом станции и разрешаемых в процессе эксплуатации на подстилающих поверхностях, заметно отличающихся между собой по одним параметрам (диэлектрической проницаемости ε и проводимости σ ).

Как известно, надежность работы системы спутниковой связи существенно зависит от точности совпадения направления максимума диаграммы направленности ее антенны в угломестной и азимутальной плоскости с направлением на спутник. В свою очередь, направление максимума диаграммы направленности эллиптически поляризованной антенны в угломестной плоскости существенно зависит от рабочей длины волны, угла места, высоты фазового центра антенны над подстилающей поверхностью и параметров подстилающей поверхности (диэлектрической проницаемости ε и проводимости σ ) [3] . Эта зависимость становится особенно значительной при относительно широких диаграммах направленности (малых геометрических размерах апертуры) и совмещении антенны с корпусом станции. В этом случае при определенных условиях происходит смещение максимума диаграммы направленности и ее искажение (появляются провалы в некоторых направлениях), что снижает надежность работы системы спутниковой связи.

В качестве прототипа выбрана зеркальная антенна, содержащая ОПУ, включающее азимутальную и угломестную оси, и указатель угла места, состоящий из лимба, установленного в угломестной плоскости, стрелки, шарнирно закрепленной с возможностью фиксации, и уровень, размещенный в азимутальной плоскости [2] .

Недостаток прототипа - невозможность оптимального наведения максимума диаграммы направленности антенны на спутник в процессе эксплуатации и при изменении условий эксплуатации.

Особенность предложенного устройства - одновременное использование для оптимального наведения максимума диаграммы направленности антенны станции спутниковой связи на спутник в процессе эксплуатации и при изменении условий эксплуатации как механического, так и электрического индикаторов при обеспечении возможности изменения угла места и высоты фазового центра антенны относительно подстилающей поверхности. Это позволяет повысить надежность работы системы спутниковой связи в различных условиях эксплуатации, снизить массы и стоимость.

На фиг. 1 изображена антенна станции спутниковой связи в рабочем положении, вид сбоку; на фиг. 2 - конструктивное выполнение указателя угла места (механический индикатор) и уровня, размещенного на свободном конце стрелки (узел I на фиг. 1); на фиг. 3 - вид по стрелке А на фиг. 2.

Антенна станции спутниковой связи содержит опорно-поворотое устройство (ОПУ), включающее азимутальную 1 и угломестную 2 оси, указатель угла места, состоящий из лимба 3, установленного в угломестной плоскости, стрелки 4, шарнирно закрепленной с возможностью фиксации, уровень 5, размещенный в азимутальной плоскости. Азимутальная ось 1 установлена посредством цилиндра 6, закрепленного в треугольной раме 7, в вершинах которой выполн8ены резьбовые отверстия 8, в которых установлены винты 9, снабженные на концах шаровыми шарнирами 10, установленными в подпятниках 11, размещенных на подстилающей поверхности 12. В качестве антенны использована плоская микрополосковая АФАР 13, размещенная на корпусе 14 станции 15 спутниковой связи. Электрический индикатор сигнала 16 размещен на корпусе 14 станции 15 спутниковой связи.

Антенна станции спутниковой связи работает следующим образом (в качестве примера рассмотрим работу антенны станции спутниковой связи, когда указатель угла места и электрический индикатор размещены на корпусе станции, в верхней ее части, и уровень размещен на свободном конце стрелки указателя угла места).

Антенна станции спутниковой связи устанавливается на горизонтальную подстилающую поверхность 12, лимб 3 переводится в вертикальное (рабочее) положение и стрелка 4 указателя угла места совместно с уровнем 5 выставляется в горизонтальное положение. Посредством вращения винтов 9 пузырек уровня 5 подводится в центральное положение. После этого стрелка 4 указателя угла места путем поворота на оси совместно с уровнем 5 устанавливается на требуемый угол места по отметкам шкалы лимба 3. Стрелка 4 закрепляется в этом положении. Станция спутниковой связи 15, на корпусе 14 которой установлена плоская микрополосковая АФАР 13 (в данном примере АФАР 13 является стенкой корпуса 14 станции 15 спутниковой связи), поворачивается в угломестной плоскости вокруг оси 2 до установки пузырька уровня 5 в центральное положение. Станция закрепляется в этом положении. В азимутальном направлении установка станции 15 обеспечивается за счет поворота станции 15 вокруг оси 1, установленной посредством цилиндра 6, до достижения максимального показания индикатора сигнала 16.

Калибровка шкалы лимба 3 ("выставка нуля") для оптимального совмещения направления максимума диаграммы направленности АФАР 13 станции 15 с направлением на спутник производится на этапе разработки и уточняется (корректируется) в процессе эксплуатации в зависимости от реальной подстилающей поверхности 12, угла места и условий эксплуатации посредством смещения отметок лимба 3 и изменения высоты станции 15 (высоты фазового центра АФАР 13 относительно подстилающей поверхности 12) посредством одновременного вертикального перемещения треугольной рамы 7 при вращении винтов 9 в пределах нескольких полуволн до достижения максимального показания индикатора сигнала 16.

В ряде случаев при стационарном размещении станции 15 все последующие изменения условий эксплуатации (уход спутника, климатические отклонения и др. ) корректируются только посредством наведения до достижения максимального показания индикатора сигнала 16, что существенно упрощает обслуживание системы спутниковой связи.

Таким образом, предложенная антенна станции спутниковой связи позволяет совмещать направление максимума ее диаграммы направленности (диаграммы направленности АФАР) с направлением на спутник в процессе эксплуатации и при изменении условий эксплуатации, это обеспечивает оптимальный режим связи в реальных условиях эксплуатации, что повышает достоверность приема и передачи информации и надежность работы системы спутниковой связи. Оптимизация режима работы системы спутниковой связи позволяет в ряде случаев снизить энергетические характеристики станций связи, входящих в систему связи, и тем самым уменьшить массогабаритные характеристики и стоимость как отдельных станций, так и всей замкнутой системы связи при разработке и эксплуатации. Это и определяет технико-экономическую эффективность изобретения. (56) 1. Копылов А. А. Методика расчета и анализ влияния подстилающей поверхности на поле, создаваемое в точке наблюдения эллиптически поляризованной антенной. "Электронная техника", сер. 10, Микроэлектронные устройства, вып. 5(59), 1986.

2. Выложенная заявка Японии N 59-37710, 1984.

3. Заявка ФРГ N 2938796, кл. Н 01 Q 3/08, 1981.

Использование: антенно-фидерная техника приемопередающих станций, в том числе приемопередающих станций спутниковой связи. Сущность изобретения: антенная станция спутниковой связи содержит ОПУ, включающее азимутальную и угломестную оси и указатель угла места, состоящий из лимба, установленного в угломестной плоскости, стрелки, шарнирно закрепленной с возможностью фиксации, и уровня, размещенного в азимутальной плоскости, азимутальная ось установлена посредством цилиндра, закрепленного в треугольной раме, в вершинах которой выполнены резьбовые отверстия, в которых установлены винты, снабженные на концах шаровыми шарнирами, установленные в подпятниках, размещенных на подстилающей поверхности. В качестве антенны использована плоская микрополосковая АФАР, размещенная на корпусе станции спутниковой связи, введен индикатор сигнала, размещенный на корпусе станции, причем лимб и стрелка закреплены на этом корпусе. 3 с. п. ф-лы, 3 ил.

1. АНТЕННА СТАНЦИИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ, содержащая опорно-поворотное устройство, включающее азимутальную и угломестную оси и указатель угла места, состоящий из лимба, установленного в угломестной плоскости, стрелки и уровня, размещенного в азимутальной плоскости, отличающаяся тем, что азимутальная ось установлена посредством цилиндра, закрепленного в треугольной раме, в вершинах которой выполнены резьбовые отверстия, в которых установлены винты, снабженные на концах шаровыми шарнирами, установленными в подпятниках, размещенных на подстилающей поверхности, в качестве антенны использована плоская микрополосковая АФАР, размещенная на корпусе станции спутниковой связи, введен индикатор сигнала, размещенный на корпусе станции спутниковой связи, причем лимб и стрелка закреплены на этом корпусе. 2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что лимб закреплен шарнирно с возможностью обеспечения его горизонтального положения. 3. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что указатель угла места размещен на нижней части корпуса станции спутниковой связи. 4. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что уровень размещен на свободном конце стрелки.