Способ наведения остронаправленной наземной антенны — SU 1709441 (original) (raw)
(9) 1)5 Н 01 0 3/04 ОСУДАРСТ 8 ЕННПО ИЗОБРЕТЕНПРИ ГКНТ СССР комитетИ ОТКРЫТИЯ.А.Ерухимович и Е.А.Мамчиц 1.396,67(088.8)атент Канады М 1225459,01 0 3/04, 1984.ПОСОБ НАВЕДЕНИЯ ОСТРОНАПЕННОЙ НАЗЕМНОЙ АНТЕННЫ эобретение относится к антенной техможет быть использовано для непосвенного п,риема спутникового идения, Способ включает установку ны в точке с широтой места аш на оси енной в меридианальной плоскости л ф - 0,707 зп 2 а)ц от Земной оси в у экватора, а электрическую ось анЛориентируют под углом - +у -р к2вращения, где у = агстд зи сгш--- : Щ Р.д.ю Б:радиус геостационарной орбиты, что яет расширить сектор обзора геостарной орбиты с сохранением точности ния. 7 ил,накло на уго сторо тенны РАВЛ (57) И нике и редст телев антен ааОрбпозволционанаведе. Изобретение относится к антенной тех- азимуту (в плоскости горизонта) до требуенике и может быть использовано в антенйых мых значений, устройствах, осуществляющих прием сигма- Однако, применительно к спутникам.лов или связь со спутниками, расположен- расположенным на геостационарной орби- . ными на геостационарной орбите, те, задача может быть упрощена и сведена например, в системах индивидуального или к одному вращательному движению антенколлективного приема телевидения из кос- ны вокруг некоторой специально выбран- й моса, ной оси, На фиг,1 показана геометрия задачи. Все геостационарные спутники распо аавй Для осуществления качественного приема лагаются в экваториальной плоскости земли сигналов, поступающих с геостационарного . на. окружности, центр которой совпадает с спутника (фиг.2)электрическую ось антен-центром земли, а радиус орбиты й, пример- . О ны МЕ, совпадающую с направлением мак-но в 6,62 раза превышает радиус земли Вз 0 симального приема, необходимо точно м 6400 км (фиг.2), Теоретически доказано, фь установить на спутник пх по двум угловым что если ось вращения антенны установить ф координатам: углу места и азимуту. Эти ко- параллельно оси вращения земли (МС на . в ординаты .могут быть предварительно рас- фиг,2), а электрическую ось антенны МЕ насчитаны по известной широте ав м)ста править на спутник под углом - +у., тоустановки остронаправленной антенны испо - 2 .ь известным координатам спутника пх ф: О при вращении антенны "луч" максимально, 2,.) на небесной сфере, Поэтому в общем го приема будет скользить вдоль части, геослучае ориентирования электрической оси . стационарной орбиты (сплошная линия со антенны на спутник необходимо йметь значением ф" О.на фиг,1 и 2), пробегая опорно-поворотное устройство(ОГб),65 ес- .вблизи расположенных на ней спутников. печивающее перемещение оси антенны по Естественно, что луч может быть зафиксироуглу места (в вертикальной плоскости) и м ван на любом иэ них. Такой способ наведения создает большие удобства потребителю, так как не требует предварительногознания координат спутника на небеснойсфере, а настройка на спутнике может бытьосуществлена по максимуму сигнала. Однако угол Ч, в пределах которого это возможно, в действительности невелик и обычно1 Ч40 (фиг.З),Данное предложение направлено нарешение частной задачи - осуществление 10наведения остронаправленной антенны налюбой из спутников, находящихся в секторерадиовидимости из места приема, не превышающем 180-градусного сектора обзора,с точностью, более высокой, чем точность 15наведения в известном способе,В известном способе используетсяопорно-поворотное устройство (ОПУ) с раздельным наведением по двум угловым координатам, что требует предварительного 20расчета значений этих координат для каждого спутника относительно места приемаего сигнала на поверхности Земли.Недостатком способа является сложность практической реализации (необходимость в использовании быстродействующихЭВМ), дороговизна ОПУ из-за наличия двухнезависимых механизмов поворота, тратавремени на поиск сигнала нужного спутникаиз заданной точки небесной сферы, Значительная стоимость такого ОПУ естественноудорожает и стоимость всей приемной установки.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сгюсоб наведения, заключающийся в последовательномвыгелнении следующих операций: в установке оси вращения антенны параллельно осивращения земли, для чего эту ось наклоняютЛ 40под углом -- ав к вертикали в месте2установки приемной антенны, где аш - географическая угловая широта места приема;электрическую ось антенны направляют наспутник, для чего ее устанавливают под углом +у к упомянутой оси вращения,Югде у угол между плоскостью геостационарней орбиты (ближайшая точка орбитырасполвжена на географическом "юге"); 50окончательное наведение осуществляютповоротом антенны вокруг оси вращения дополучейия максимума сигнала. Такой способ и соответствующее ему устройствообеспечивает необходимые удобства потребителю и,удешевляет приемную установку, 55Недостатком этого способа является относительно небольшой угловой сектор обзора нз небесной сфере, в пределахкоторого приемный "луч" скользит вдоль геостационарной орбиты с точностью, не снижающей уровень принимаемого сигнала ниже порогового значения при данной угловой ширине главного лепестка диаграммы остронаправленной наземной антенны (фиг.1 и 2), При выходе за пределы этого сектора, определяемого шириной главного лепестка антенны, связь со спутником теряется,Иллюстрацией сказанного являются графики на фиг.З, где прототипу соответствует кривая со значением 8 =фанаис = 0Цель изобретения - расширение сектора обзора геостационарной орбиты с сохранением точности наведения.Известное и использованное в прототипе решение не является оптимальным. Возможно теоретически найти и указать такое ,новое значение угла наклона оси вращения антенны от вертикали в плоскости, проходящей через ось вращения земли и место приема, в зависимости от угловой широты места приема и такой новый угол наклона электрической оси антенны к вертикали, при которых луч приемной антенны скользит практически точно вдоль геостационарной орбиты в пределах 180-ного сектора обзора (фиг.1, 2, 3). При этом последовательность операций наведения остается такой же, как в прототипе, но добавляются новые действия по установке новых значений углов наклона оси вращения и электрической оси антенны в положения, отличные от указанных в прототипе, что и дает возможность достигнуть поставленную цель. Соответствующий теоретический анализ, выполненный на основе геометрии рисунков фиг.1 и 2 здесь не приводится ввиду его громоздкости. Даны лишь его результаты, представленные в виде графиков на фиг.З, 4 и 5.Новые значения указанных углов СМТ и С 1 МЕ отличаются от известных в прототипе на дополнительный угол Р, зависимость которого от географической широть аш места приема показана на фиг,4, На фиг.З показано отклонение "луча" антенны от орбиты при различных углах ф . На фиг 5 показано отклонение "луча"антенны от орбиты при точной( - Оо) и неточной ориентации плоскости, проходящей через ось вращения земли и точку приема (плоскость повернута относительно вертикали в точке приема на угол),Поставленная цель достигается тем, что в системе наведения остронаправленной наземной антенны выполняют следующие действия а) Ориентируют ось вращения остронаправленной наземной антенны в плоскости, проходящей через ось вращения17094415земли и точку приема, устанавливая ее па- ния вокруг определенным образом установраллельно земной оси, для чего отклоняют ленной оси вращения.ось вращения антенны от вертикали в сто- Как видно из фиг.З точность наведенияон полюсанз голГ - ац., вседальней- "луча" антенны нагеостаЦионаРнуюорбтушие операции по п,п, б), в) и г) выполняют.в сектора обзора + 65 О отклонение "луча" отуказанной плоскости; б) устанавливают орбиты достигает 3000 угловых с (50 Углоэлектрическую ось антенны под углом . вых мин)при фмэкс -0,707 всектореТ 80+у и о ио ению к направлению ори отклонение не превосходит 18 угловых с.10 Таком образом, на фиг.1 дана геометрияеитацииоси вращения антенны, отсчитывая . геостационарной орбиты и земли и приняэтот угол в сторону экватора, при этом тые обозначения; фиг,2 поясняет положе 8 Ьаш ние оси вращения и электрической осиантенны по отношению к месту приема наО аМз 15 земле и к положению спутника на орбите в% секторе радиовидимости + Чфо, на фиг,З -йз . зависимость углового отклонения "луча" ангде Во-радиус геостационарной орбиты;, . теины от геостационарной орбиты в функйз - радиус Земли; ции от угла обзора орбиты Чгр для угла Рв) корректируют угловое положение оси 20 Оо (соответствует прототипу), а также длявращения антенны, отклоняя ее дополни-: промежуточных значений и выбранноготельно в сторону экватора на угол ф. зази-значения В - (0,707 озЬ 2 аш ), полученнаясящий от значения угла аш, причеЪ эту для худшего случая - значения аш - 45.зависимость с достаточной для практики . При а -45 отклонение "луча" от орбитыточностью можно представить в виде: 25 при Р=Оомаксимзльно; на фиг.4 - зависири 0,707 зЬ 2 аш; г) корректируют угловое мость оптимального угла дополнительногоположение + у электрической оси антен- наклона доси вращенЛ наклона Лоси вращения антенны в Функции2 географической широты аш места установны, отклоняя ее дополнительно в сторону киантенныиаэемнойповерхности;нафиг.5полюса на указанный выше угол 3д) осу. 30 представлен набор кривых, характеризующествляют наведение антенны на любой щихотклонеиие "луча" аитенныотгеостацитребуемый спутник геостационарной орби- онарной орбиты при точной установке оситы вовсем обозримомсекторе путем пово- вращения антенны в плоскости, проходярота антенны вокруг оси вращения до щей через ось вращения земли и точкуустапоявления в приемном устройстве макси иовки антенны ( - Офи неточной установкемальиого значения сигнала от данного спут-ее ( ф = 2 О, 5 О и 10 О), где 4 - угол поворотаника, вышеназванной плоскости вокруг верти-Кинематическая схема устройства, Рез- кальной оси в точке установки антенны; на. лизующего предложенный способ, дана на фиг.б - кинематическая схема ОПЧ, где 1 -фиг,6, конструктивная схема иа фиг.7, 40 антенна, 2 - вертикальная стойка ОПЧ, 3 Использование предложения позволя- . система установки угла у -р, 4 - системает существенно расширить сектор обзоРа наклона оси вращения антенны, АА - осьнебеснойсферы, т,е, увеличить число спут.- вращения-антенны, 00 - электрическая осьников, с которыми можно установить нз- антенны ("луч" антенны)на фиг.7 - констдежиую связь даже в случае наиболее 45 руктивная схема ОПУ, где 5 - система повоузкого луча остронаправленной наземной рота антенны,антенны. Существенно при этом, что меха- Ф о р м у л а и э о б р е т е н и яника используемых устройств наведения ие Способ наведения остронаправленной.претерпевает изменений, Для реализации наземной антенны, включающий.установкуспособа приемную установку следует снаб антенны в точке с широтой места сЬ нз оси,дить номограммой или аналитической зази- параллельной оси вращения Земли, и орисимостью углов, задающих положения .еитацию электрической оси антенны под угвертикальной и электрической осей знтен- лом 7 г/2 + у к оси вращения, где угол у.ны в зависимости от широтного.угла места отсчитывают в сторону экватора и опредеприемз и инструкцией, поясняющей после-. 55 ляют из выражениядовательность операций по подготовке ест- з 1 п ашеетЕете те ее т "ете е" е%Ш 7 е =тееор.осуществлению широкоугольного наале-. где йэ - Радиус Земли;иия путем единственного движения-эрзще В б - радиус геостационарной орбиты;Ворб/Язем " 6,62,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения сектора обзора геостационарной орбиты с сохранением точности наведения, ось вращения антенны дополнительно отклоняют в сторону экватора на угол Р = =0,707 з 1 п 2 аш, а электрическую ось антенны ориентируют под углом л/2 + у - ф к оси вращения.51709441 Заказ 432 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пр113035, Москва, Ж, Рауаская наб 4 Ю ТС роизводственно-издательский юмбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина Составитель Е.Мамчич Редактор М.Товтин Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова