Подвеска и постировка спутниковых антенн


Одним из важнейших элементов антенны является устройство ее крепления. Антенна может быть установлена как неподвижно, и принимать сигналы только с одного спутника, на который сориентирована, так и устанавливаться на специальном поворотном устройстве для перенацеливания со
спутника на спутник.

Наибольший интерес представляет опорно-поворотное устройство (ОПУ), позволяющее перемещать антенну относительно двух осей: вертикальной и (или) горизонтальной. Различают азимутально-угломестную и полярную подвески.

При азимутально-угломестной подвеске зеркало может вращаться относительно вертикальной и горизонтальной осей независимо (рис. 8). В этом случае точная настройка антенны с одного спутника на другой — непростая двухкоординатная задача. Поэтому в индивидуальных спутниковых системах такая подвеска крепится жестко, т. е. перемещение антенны не предусмотрено.

Подвеска и постировка спутниковых антенн

При полярной подвеске антенна вращается вокруг оси, совпадающей с направлением на Полярную звезду (рис. 9).

Основы конструкции антенны с полярной подвеской

Электропривод опорно-поворотного устройства (ОПУ) состоит из электродвигателя и выдвижной штанги, перемещение которой обеспечивает поворот антенны вокруг вертикальной оси. Работой привода управляет позиционер, который может быть встроен в тюнер (ресивер). Позиционер запоминает то или иное положение антенны в виде определенного кода, а затем при наборе этого кода устанавливает антенну строго в соответствующее положение.

Кроме возможности обеспечивать необходимую ориентацию антенны, ОПУ должно иметь достаточно прочную конструкцию, ибо на антенную систему приходятся значительные ветровые нагрузки. Подвеска антенны должна быть такой, чтобы отклонение оси антенны, вызванное давлением
ветра, не превышало 0,1° ширины диаграммы направленности главного лепестка.

При установке и настройке приемной антенны на какой-либо геостационарный спутник — ретранслятор, необходимо произвести расчет координат. Поскольку каждый спутник, находящийся на геостационарной орбите постоянно находится над определенной точкой поверхности Земли, направление на данный спутник остается неизменным и определяется только географическими координатами места приема и местоположением самого спутника.

Направление характеризуется двумя параметрами: углом места и азимутом (рис. 10).

Исходными для расчета данными являются следующие географические координаты:
• В — широта места приема, в градусах (северная или южная);
• L — долгота места приема, в градусах (западная или восточная);
• Lсп — долгота спутника, в град.

Для данных расчетов используются только геодезические координаты, с максимальной точностью, лучше всего определять координаты точки приема по топографической карте.

Угол места (УМ) вычисляется по формуле:

Подвеска и постировка спутниковых антенн

Условием радиовидимости спутника является условие:

Подвеска и постировка спутниковых антенн

В противном случае спутник будет находиться за линией горизонта и прием с него будет невозможен.

Определение азимута производится по формуле:

Подвеска и постировка спутниковых антенн

Знак «+» используется в случае, когда спутник расположен западнее места приема, а знак «-», если восточнее.

Характеристики направления на спутник

Рассмотренный метод ориентирования антенны по направлению на ИСЗ называется азимутально-угломестными, т. к. оно производится по двум координатам: по азимуту и по углу места. Отличительная особенность этого метода ориентирования состоит в том, что для ориентирования по азимуту антенна вращается вокруг оси, расположенной вертикально относительно поверхности земли, которая называется азимутальной осью опорно-поворотного устройства антенны. Поэтому на любой широте точки приема за исключением северного и южного полюсов азимутальная ось пересекает плоскость экватора и, соответственно, плоскость геостационарной орбиты под некоторым острым углом. Это приводит к тому, что каждому спутнику, размещенному на геостационарной орбите, соответствуют для данной точки приема персональные значения азимута и угла места направления антенны.

Пр? переориентировании антенны с одного спутника на другой приходится изменять направление антенны, как по азимуту, так и по углу места.

В отличии от азимутально-угломестной ориентации существует метод полярной ориентации, который позволяет производить переориентирование антенны с одного спутника на другой только по одной координате. Для этого вращение антенны по азимуту должно происходить не вокруг вертикальной азимутальной оси, а вокруг дополнительной оси, параллельной оси вращения земли. В связи с тем, что в направлении оси вращения земли находится Полярная звезда, эта дополнительная ось называется полярной осью.

Конструкция такого ОПУ показан на рис. 9. Для полярной ориентации по-прежнему требуется наличие механизма вертикальной оси и поворота антенны вокруг этой оси, а также механизма поворота антенны по углу места. Однако, эти механизмы используются только один раз, при установке антенны. В дальнейшем переориентирование антенны с одного спутника на другой осуществляется только поворотом вокруг полярной оси.