EA032674B1 - Антенна для приема данных с низколетящих спутников - Google Patents
Антенна для приема данных с низколетящих спутников Download PDFInfo
- Publication number
- EA032674B1 EA032674B1 EA201892177A EA201892177A EA032674B1 EA 032674 B1 EA032674 B1 EA 032674B1 EA 201892177 A EA201892177 A EA 201892177A EA 201892177 A EA201892177 A EA 201892177A EA 032674 B1 EA032674 B1 EA 032674B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- antenna
- irradiator
- positioning mechanism
- rotation
- mirror
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/12—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
- H01Q3/16—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device
- H01Q3/18—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device wherein the primary active element is movable and the reflecting device is fixed
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Support Of Aerials (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к антенной технике с подвижным облучателем. Предложена антенна для приема данных с низколетящих спутников, содержащая антенное зеркало, установленное в фиксированном положении, облучатель, выполненный с возможностью перемещения, механизм позиционирования облучателя, выполненный с возможностью перемещения облучателя в фокальной плоскости антенного зеркала и имеющий главную и вспомогательную оси вращения, и устройство управления, выполненное с возможностью отправки управляющих сигналов механизму позиционирования облучателя. Главная ось вращения механизма позиционирования облучателя проходит через центр антенного зеркала и перпендикулярна фокальной плоскости антенного зеркала, а вспомогательная ось вращения механизма позиционирования облучателя параллельна главной оси вращения. Механизм позиционирования облучателя содержит равноплечую конструкцию, содержащую первое плечо и второе плечо, каждое из которых расположено в плоскости, перпендикулярной главной и вспомогательной осям вращения. Первое плечо присоединено одним своим концом к главной оси вращения с возможностью поворота относительно нее, облучатель присоединен к концу второго плеча, первое плечо и второе плечо соединены друг с другом на вспомогательной оси вращения с возможностью поворота относительно друг друга. Диаметр антенного зеркала составляет по меньшей мере 1,5 м и фокусное расстояние антенного зеркала составляет по меньшей мере 1,0 м. Также предложен способ приема спутниковой связи посредством указанной антенны.
Description
Настоящее изобретение относится к антенной технике с подвижным облучателем. Предложена антенна для приема данных с низколетящих спутников, содержащая антенное зеркало, установленное в фиксированном положении, облучатель, выполненный с возможностью перемещения, механизм позиционирования облучателя, выполненный с возможностью перемещения облучателя в фокальной плоскости антенного зеркала и имеющий главную и вспомогательную оси вращения, и устройство управления, выполненное с возможностью отправки управляющих сигналов механизму позиционирования облучателя. Главная ось вращения механизма позиционирования облучателя проходит через центр антенного зеркала и перпендикулярна фокальной плоскости антенного зеркала, а вспомогательная ось вращения механизма позиционирования облучателя параллельна главной оси вращения. Механизм позиционирования облучателя содержит равноплечую конструкцию, содержащую первое плечо и второе плечо, каждое из которых расположено в плоскости, перпендикулярной главной и вспомогательной осям вращения. Первое плечо присоединено одним своим концом к главной оси вращения с возможностью поворота относительно нее, облучатель присоединен к концу второго плеча, первое плечо и второе плечо соединены друг с другом на вспомогательной оси вращения с возможностью поворота относительно друг друга. Диаметр антенного зеркала составляет по меньшей мере 1,5 м и фокусное расстояние антенного зеркала составляет по меньшей мере 1,0 м. Также предложен способ приема спутниковой связи посредством указанной антенны.
032674 В1
Область техники
Настоящее изобретение относится к антенной технике с подвижным облучателем и предназначено для приема информационных потоков съемки Земли из космоса с низколетящих спутников.
Уровень техники
В настоящее время существует большое разнообразие конструкций наземных спутниковых антенн. Зеркальные антенны представляют собой наиболее распространенным классом спутниковых антенн.
Широко используемой конструкцией механической или электромеханической антенны для приема сигналов со спутника является антенна с подвижным отражателем (антенным зеркалом). Однако такое решение требует сложного механизма, перемещающего всю конструкцию антенны.
Также существует возможность сканирования путем перемещения облучателя с неподвижно установленным антенным зеркалом. Данное решение позволяет упростить конструкцию антенны, сделать ее более мобильной и универсальной.
Например, из документа И8 5751254 А известен механизм перемещения облучателя и система управления многолучевой антенны, осуществляющей слежение за спутниками с геостационарной орбиты. В данной антенне облучатели перемещаются в неплоской фокальной поверхности антенны спутниковой связи. Также предусмотрена возможность сопровождения спутника в некоторых пределах с помощью перемещения облучателя в неплоской фокальной поверхности антенны спутниковой связи по рельсовому пути.
Недостатком данной конструкции является то, что антенна содержит два отражателя и несколько облучателей, вследствие чего значительно утяжеляется ее конструкция. Также утяжеляет конструкцию каркас антенны, который несет функцию опорной конструкции для двух отражателей и являющийся средством для перемещения облучателей, кроме этого он сложен в сборке и установке. Также стоит отметить, что при применении нескольких облучателей в принимаемый сигнал могут быть включены шумы.
Также известна быстровозводимая и складная приемная спутниковая антенна параболоидного типа (СЫ 201838708 и), состоящая из антенного зеркала, узла настройки источника облучения и их опорных и регулирующих механизмов. Данная антенна компактна, практична, удобна для переноски и применима в полевых условиях.
Однако данная антенна не предусматривает автоматической перенастройки положения облучателя или антенного зеркала, что в случае необходимости перенаправить антенну в какое-либо другое положение требует выезда на место установки специалиста. Кроме этого, подвижность облучателя не позволяет в полной мере задействовать всю возможную поверхность раскрыва антенного зеркала.
Часть указанных недостатков было решено в антенной системе (И8 6204822 В1) для осуществления связи между наземной станцией и спутником. Данная антенная система применяется для осуществления связи с низко- и среднеорбитальными спутниками и представляет собой систему широкополосной спутниковой связи для работы в сантиметровых и миллиметровых диапазонах длин волн. Указанная антенная система содержит одно или несколько сферических антенных зеркал, представляющих собой усеченные сферические поверхности, и взаимодействующие с ними подвижные облучатели, осуществляющие механическое сканирование. Функционирование облучателя осуществляется за счет двухосного позиционирующего механизма.
Недостатком данной антенны является то, что оси механизма позиционирования располагаются в нескольких плоскостях относительно плоскости зеркала, вследствие чего при перемещении облучателя возрастает сложность управления механизмом позиционирования, и, таким образом, возрастает вероятность возникновении ошибок при сканировании. Кроме этого, в случае использования одной антенны обеспечивается сканирование только узкого участка траектории спутника в течение непродолжительного времени, так как форма зеркала антенны, представляющего собой сферическое зеркало, характеризуется большой высотой, а конструкция механизма позиционирования производит неполное облучение поверхности сферического зеркала. В случае использования нескольких антенных зеркал утяжеляется контракция и усложняется установка антенной системы.
Для приема высокоскоростных информационных потоков съемки Земли из космоса с низколетящих спутников наиболее подходящими считаются длиннофокусные зеркала за счет широкого раскрыва антенны. Но они требуют более точного расчета и настройки облучателя. Облучатель с возможностью перемещения позволяет решить эту задачу. Однако среди известных конструкций антенн с подвижным облучателем нет механизма позиционирования облучателя, необходимого для взаимодействия с длиннофокусным зеркалом, обеспечивающего высокое качество информации, принимаемой из космоса. Кроме этого, в настоящее время весьма актуально обеспечить технологичность конструкции антенны, легкость ее возведения, не требующего выезда на место специалиста.
Таким образом, имеется необходимость в создании такой конструкции, которая сочетала бы в себе простоту сборки, установки и обслуживание с высокой функциональностью, позволяющей отслеживать и принимать сигналы в автономном режиме с низколетящих спутников, которые часто используются в настоящее время, например, при экологическом мониторинге и мониторинге состояния инфраструктуры.
Вследствие вышеизложенного задачей настоящего изобретения является создание легко возводя
- 1 032674 щейся антенны для приема данных с низколетящих спутников конструкции, позволяющей осуществлять прием сигнала с максимально широкого участка траектории спутника в автономном режиме.
Раскрытие сущности изобретения
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что антенна для приема данных с низколетящих спутников содержит антенное зеркало, установленное в фиксированном положении, облучатель, выполненный с возможностью перемещения, а также механизм позиционирования облучателя, выполненный с возможностью перемещения облучателя в фокальной плоскости антенного зеркала. Механизм позиционирования имеет главную и вспомогательную оси вращения. Также антенна содержит устройство управления, выполненное с возможностью отправки управляющих сигналов механизму позиционирования облучателя. Главная ось вращения механизма позиционирования облучателя проходит через центр антенного зеркала и перпендикулярна фокальной плоскости антенного зеркала, а вспомогательная ось вращения механизма позиционирования облучателя параллельна главной оси вращения. Механизм позиционирования облучателя содержит равноплечую конструкцию, содержащую первое плечо и второе плечо, каждое которых расположено в плоскости, перпендикулярной главной и вспомогательным осям вращения, при этом первое плечо присоединено одним своим концом к главной оси вращения с возможностью поворота относительно нее, облучатель присоединен к концу второго плеча, а первое плечо и второе плечо соединены друг с другом на вспомогательной оси вращения с возможностью поворота относительно друг друга. Диаметр антенного зеркала по меньшей мере 1,5 м и фокусное расстояние антенного зеркала по меньшей мере 1,0 м.
Такое решение настоящего изобретения обеспечивает технический результат в виде возможности создания технологичной, легко возводимой конструкции, обеспечивающей высокое качество информации, принимаемой из космоса длиннофокусной антенной. Кроме того, предлагаемое изобретение обеспечивает расширение арсенала конструкций для антенных систем.
Указанный технический результат достигается благодаря конфигурации предлагаемой антенне для приема данных с низколетящих спутников, в которой главная ось вращения механизма позиционирования облучателя проходит через центр антенного зеркала и перпендикулярна фокальной плоскости антенного зеркала, вспомогательная ось вращения механизма позиционирования облучателя параллельна главной оси вращения, а механизм позиционирования облучателя содержит равноплечую конструкцию, каждое из плеч которой расположено в плоскости, перпендикулярной главной и вспомогательным осям вращения, при этом первое плечо присоединено одним своим концом к главной оси вращения с возможностью поворота относительно нее, облучатель присоединен к концу второго плеча, причем первое плечо и второе плечо соединены друг с другом на вспомогательной оси вращения с возможностью поворота относительно друг друга, и диаметр антенного зеркала по меньшей мере 1,5 м и фокусное расстояние антенного зеркала по меньшей мере 1,0 м.
Как известно специалисту из данного уровня техники, для качественного приема/передачи информации, перемещающийся облучатель должен находиться в фокальной плоскости антенного зеркала. Фокальная плоскость длиннофокусного зеркала с широким раскрывом, по большей своей части, параллельна плоскости антенны, т.е. плоскости, характеризующей конфигурацию антенны. За счет того, что главная ось вращения механизма позиционирования облучателя проходит через центр антенного зеркала и перпендикулярна фокальной плоскости антенного зеркала, а вспомогательная ось вращения параллельна ей, и благодаря тому, что плечи механизма позиционирования расположены в плоскости, перпендикулярной главной и вспомогательным осям вращения, механизм позиционирования имеет возможность перемещать облучатель в фокальной плоскости.
Кроме того, благодаря предложенному расположению главной и вспомогательной осей вращения и равноплечей конструкции, где первое плечо присоединено одним своим концом к главной оси вращения с возможностью поворота относительно нее, облучатель присоединен к концу второго плеча, причем первое плечо и второе плечо выполнены с возможностью поворота относительно друг друга в месте их соединения, находящемся на вспомогательной оси вращения, обеспечивается возможность того, что облучатель может находиться как в фокусе, так и в любой точке фокальной плоскости, таким образом, данная конструкция позволяет использовать всю плоскость антенного зеркала, исключая возможность появления мертвых зон, что обеспечивает высокое качество информации, принимаемой из космоса длиннофокусной антенной
Оптимальным решением для габаритных размеров антенны является диаметр антенного зеркала величиной по меньшей мере 1,5 м и фокусное расстояние антенного зеркала величиной по меньшей мере 1,0 м. Предложенные размеры позволяют принимать высокоскоростные информационные потоки съемки с низколетящих спутников с обеспечением легкости антенны и возможности ее простой транспортировки.
Также предложенная антенна проста в исполнении за счет антенного зеркала, устанавливающегося в фиксированном положении (неподвижно относительно Земли), т.е. в составе антенны нет механизма позиционирования антенного зеркала, что исключает большое количества деталей, а также облегчает конструкцию и обеспечивает удобство при транспортировке антенны. Кроме этого антенна легко возводится на любой поверхности.
- 2 032674
Немаловажно и то, что перемещение облучателя обеспечивается за счет устройства управления, выполненного с возможностью отправки управляющих сигналов механизму позиционирования облучателя. Устройство управления позволяет точного направить облучатель в нужную позицию в фокальной плоскости, также, перемещая облучатель, отслеживать максимально возможный участок траектории спутника. Возможность автономного функционирования облучателя позволяет облегчить обслуживание антенны, не требуя дополнительного выезда на место специалиста.
Согласно одному из вариантов реализации антенное зеркало зафиксировано в горизонтальной плоскости относительно поверхности земли. Предложенное расположение антенного зеркала упрощает установку, способствует надежности и долговечности конструкции за счет равномерного распределения сил, действующих на нее. Кроме этого горизонтальное положение антенного зеркала позволяет масштабировать (увеличивать) ее диаметр без существенного увеличения веса узла крепления антенны и экономических затрат на ее комплектующие. Предлагаемое решение направлено на максимальную эффективность использования поверхности зеркала.
Согласно еще одному из вариантов реализации вспомогательная ось вращения механизма позиционирования облучателя находится в пределах антенного зеркала. Плечи механизма позиционирования, сцепляющееся в месте, находящемся на вспомогательной оси вращения, обеспечивают доступность облучателя в любую необходимую точку фокальной плоскости. Расположение вспомогательной оси вращения за пределами антенного зеркала нецелесообразно. Кроме этого, расположение упомянутой оси в пределах антенного зеркала способствует уменьшению металлоемкости равноплечей конструкции механизма позиционирования, и как следствие, облечению конструкции.
Согласно еще одному из вариантов реализации облучатель выполнен с возможностью криволинейного перемещения. Конструкция механизма позиционирования позволяет перемещать облучатель в любую точку фокальной плоскости различным образом, в том числе посредством криволинейного перемещения, причем криволинейное перемещение облучателя способствует достижению наилучшей его траектории.
Согласно еще одному из вариантов реализации антенна содержит радиопрозрачное укрытие, установленное над антенным зеркалом и механизмом позиционирования облучателя. Такое укрытие защищает механико-электрическую часть антенны от атмосферных осадков, таких как дожди, которые сильно влияют на качество приема данных. Кроме этого, радиопрозрачное укрытие может являться частью опорной конструкции механизма позиционирования облучателя.
Согласно еще одному из вариантов реализации антенна функционирует в Х-диапазоне частот. Хдиапазон позволяет осуществлять прием данных с низколетящих спутников. Кроме этого, антенны, работающие в Х-диапазоне, более чувствительны к туману и облакам и могут использоваться для обнаружения снежных осадков и зон неинтенсивного дождя. Также антенны на основе предложенного диапазона частот легко изготовить небольших размеров, облегчающих транспортировку, что упрощает их использование.
Согласно еще одному из вариантов реализации механизм позиционирования облучателя содержит приводы, выполненные с возможностью приведения в движения частей механизма позиционирования облучателя. Данное решение позволяет приводить в движение плечи механизма позиционирования облучателя, и как следствие, облучатель.
Согласно еще одному из вариантов реализации устройство управления выполнено с возможностью осуществления управлением механизмом позиционирования облучателя на основе заданных режимов управления. Зная время и траекторию движения спутника, попадающей в область приема антенны, возможно заранее задать траекторию движения облучателя в фокальной плоскости. Таким образом, механизм позиционирования облучателя на основе заданных режимов управления автоматизирует конструкцию.
Предпочтительно диаметр антенного зеркала составляет 2,0 м и фокусное расстояние антенного зеркала составляет 1,4 м. Предложенные размеры позволяют принимать высокоскоростные информационные потоки съемки с низколетящих спутников с сохранением легкости антенны и возможности ее простой транспортировки.
Также предложен способ приема данных антенной посредством указанной антенны, принимающей данные с низколетящих спутников, согласно которому принимают сигнал о приближающемся спутнике посредством устройства управления, отправляют управляющие сигналы от устройства управления механизму позиционирования облучателя, перемещают облучатель посредством механизма позиционирования относительно антенного зеркала согласно управляющим сигналам. Перемещение облучателя выполняют в течение по меньшей мере одного временного интервала, во время которого поворачивают первое плечо и/или второе плечо.
Технический результат предложенного способа заключается в увеличении зоны охвата при сканировании антенной, одновременно обеспечивая высокую точность принимаемых данных со спутника.
Согласно одному из вариантов реализации управляющие сигналы обеспечивают перемещение облучателя посредством механизма позиционирования на основе заданных режимов управления.
Таким образом, предлагаемая конструкция антенны позволяет принимать сигнал с максимально
- 3 032674 широкого участка траектории спутника благодаря использованию длиннофокусного антенного зеркала и, перемещающегося относительно его, облучателя. Предложенная конструкция механизма позиционирования обеспечивает стабильное и устойчивое перемещение облучателя в фокальной плоскости, что позволяет принимать высокоскоростные информационные потоки съемки Земли высокого пространственного разрешения с низколетящих спутников. Причем разработанная антенна отвечает всем требованиям по надежности и долговечности ее конструкции, является технологичной и простой в установке.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения более подробно поясняется со ссылкой на прилагаемые чертежи:
на фиг. 1 схематично показана конструкция антенны согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения;
на фиг. 2 показана антенна с радиопрозрачным укрытием согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения;
на фиг. 3 проиллюстрирован пример принятого антенной изображения с действующего спутника дистанционного зондирования Земли.
Подробное описание
Предлагаемая антенна для приема данных с низколетящих спутников представляет собой длиннофокусное антенное зеркало с подвижным облучателем.
Антенна для приема данных с низколетящих спутников (фиг. 1) содержит антенное зеркало 1, установленное в фиксированном положении, выполненное в форме параболоида с широким раскрывом (длиннофокусное антенное зеркало). Также антенна содержит облучатель 2, выполненный с возможностью перемещения, а также механизм 3 позиционирования облучателя 2, выполненный с возможностью перемещения облучателя 2 в фокальной плоскости 4 антенного зеркала 1. При этом облучатель 2 не имеет в своей конструкции контррефлектора, как в известных решениях, что уменьшает затенение поверхности антенного зеркала 1. Также антенна содержит устройство управления (не показано), выполненное с возможностью отправки управляющих сигналов механизму позиционирования облучателя. Антенное зеркало 1 в данном варианте реализации представляет собой параболическое зеркало и устанавливается на некоторую поверхность с помощью ножек 5, которые являются частью опорной конструкции для антенны. Также к опорной конструкции относится каркас 6 (фиг. 2), удерживающий механизм 3 позиционирования облучателя 2.
В других вариантах реализации антенное зеркало может иметь видоизмененную форму и может быть установлено в фиксированном положении другим образом, например, посредством его подвешивания или закрепления на опоре.
Параболоидные зеркала различаются, в частности, по величине отношения фокусного расстояния к диаметру раскрыва (Γ/Ό). К длиннофокусным относятся антенны с отношением Γ/Ώ больше 0,5, а к короткофокусным - с отношением Γ/О менее 0,3. Фокусное расстояние, в свою очередь, связано с глубиной зеркала - чем ближе фокус, тем оно глубже. Глубина зеркала заметно влияет на электрические параметры антенны. Мелкие зеркала облучаются более равномерно, чем глубокие, что позволяет получить более высокий коэффициент усиления.
Технический результат в виде технологичной, легко возводимой конструкции, обеспечивающей высокое качество информации, принимаемой из космоса длиннофокусной антенной, достигается благодаря тому, что механизм 3 позиционирования имеет главную ось 7 и вспомогательную ось 8 вращения, такие что главная ось 7 вращения механизма 3 позиционирования облучателя 2 проходит через центр антенного зеркала 1 и перпендикулярна фокальной плоскости антенного зеркала 1, а вспомогательная ось 8 вращения механизма 3 позиционирования облучателя 2 параллельна главной оси 7 вращения.
Также технический результат достигается за счет того, что механизм 3 позиционирования облучателя 2 содержит равноплечую конструкцию 9, каждое из плеч которой расположено в плоскости, перпендикулярной главной 7 и вспомогательной 8 осям вращения. При этом первое плечо 11 присоединено одним своим концом к главной оси 7 вращения с возможностью поворота относительно нее, облучатель 2 присоединен к концу второго плеча 12, причем первое плечо 11 и второе плечо 12 выполнены с возможностью поворота относительно друг друга в месте их соединения, находящемся на вспомогательной оси 8 вращения. При этом диаметр антенного зеркала 1 составляет по меньшей мере 1,5 м и фокусное расстояние антенного зеркала 1 составляет по меньшей мере 1,0 м.
Фокальная плоскость длиннофокусного зеркала с широким раскрывом, по большей своей части, параллельна плоскости антенны. За счет того, что главная ось 7 вращения механизма 3 позиционирования облучателя 2 проходит через центр антенного зеркала 1 и перпендикулярна фокальной плоскости 4 антенного зеркала 1, а вспомогательная ось 8 вращения параллельна ей и благодаря тому, что плечи 11, 12 механизма 3 позиционирования расположены в плоскости, перпендикулярной главной и вспомогательным осям 7, 8 вращения, механизм 3 позиционирования имеет возможность перемещать облучатель 2 в фокальной плоскости 4.
Кроме того, благодаря предложенному расположению главной и вспомогательной осей 7, 8 вращения и равноплечей конструкции, где первое плечо 11 присоединено одним своим концом к главной оси 7 вращения с возможностью поворота относительно нее, облучатель 2 присоединен к концу второго плеча
- 4 032674
12, причем первое плечо 11 и второе плечо 12 выполнены с возможностью поворота относительно друг друга в месте их соединения, находящемся на вспомогательной оси 8 вращения, обеспечивается возможность того, что облучатель 2 может находиться как в фокусе, так и в любой точке фокальной плоскости 4, таким образом, данная конструкция позволяет использовать всю плоскость антенного зеркала, исключая возможность появления мертвых зон, что обеспечивает высокое качество информации, принимаемой из космоса длиннофокусной антенной.
Оптимальным решением для габаритных размеров антенны является по меньшей мере 1,5 м для диаметра антенного зеркала и по меньшей мере 1,0 м для фокусного расстояния антенного зеркала 1,0 м. Данные параметры ориентированы на наименьшие потери облучения антенного зеркала, и позволяют принимать высокоскоростные информационные потоки съемки с низколетящих спутников. Кроме этого, такие габариты антенны делают ее легкой и легко транспортируемой.
Немаловажно то, что перемещение облучателя обеспечивается за счет устройства управления (не показано), выполненного с возможностью отправки управляющих сигналов механизму 3 позиционирования облучателя 4. Устройство управления позволяет точного направлять облучатель 4 в нужную позицию в фокальной плоскости 4, а также перемещая облучатель 2, отслеживать максимально возможный участок траектории спутника. Возможность автономного функционирования облучателя 4 позволяет облегчить обслуживание антенны, не требуя дополнительного выезда на место специалиста.
Также предложенная антенна проста в исполнении за счет антенного зеркала, устанавливающегося в фиксированном положении (неподвижно относительно Земли), т.е. в составе антенны нет механизма позиционирования антенного зеркала, что исключает большое количества деталей, а также облегчает конструкцию и обеспечивает удобство при транспортировке антенны. Кроме этого антенна легко возводится на любой поверхности.
Предпочтительным вариантом ориентации антенного зеркала 1 будет его закрепление в горизонтальной плоскости относительно поверхности земли. Предложенное расположение антенного зеркала 1 упрощает установку, способствует надежности и долговечности конструкции за счет равномерного распределения сил, действующих на нее. Кроме этого горизонтальное положение антенного зеркала 1 позволяет масштабировать (например, увеличивать) ее диаметр без существенного увеличения веса узла крепления антенны и экономических затрат на ее комплектующие. Предлагаемое решение направлено на максимальную эффективность использования поверхности зеркала.
Также важной особенностью изобретения является расположение вспомогательной оси 8 вращения механизма позиционирования облучателя в пределах антенного зеркала 1. Плечи 11, 12 механизма 3 позиционирования, соединенные в месте, находящемся на вспомогательной оси 8 вращения, обеспечивают доступность облучателя 4 в любую необходимую точку фокальной плоскости. Расположение вспомогательной оси 8 вращения за пределами антенного зеркала 1 нецелесообразно. Кроме этого, расположение упомянутой оси в пределах антенного зеркала 1 способствует уменьшению металлоемкости равноплечей конструкции 9 механизма 3 позиционирования, и как следствие, облечению конструкции.
Также возможно выполнения облучателя с обеспечением его прямолинейного и/или криволинейного перемещения. Конструкция механизма позиционирования позволяет перемещать облучатель 2 в любую точку фокальной плоскости 4. Криволинейное перемещение облучателя 2 способствует достижению наилучшей его траектории.
Для защиты механико-электрической части антенны от атмосферных осадков, которые сильно влияют на качество приема, в некоторых вариантах реализации применяется радиопрозрачное укрытие 13 над антенным зеркалом 1 и механизмом 3 позиционирования облучателя 2. Кроме этого, радиопрозрачное укрытие 13 может являться частью опорной конструкции механизма позиционирования облучателя. Предпочтительным вариантом использования данного является пластик или плексиглас с наименьшими потерями в Х-диапазоне.
Наиболее подходящим диапазоном частот, позволяющим осуществлять прием данных с низколетящих спутников, является Х-диапазон. Антенны, работающие в Х-диапазоне, более чувствительны к туману и облакам, могут использоваться для обнаружения снежных осадков и зон неинтенсивного дождя. Также антенны на основе предложенного диапазона частот легко сделать небольших размеров, облегчающих транспортировку, что упрощает их использование.
Для приведения в движение механизма позиционирования, и, как следствие, облучателя, возможно использовать приводы в местах соединения равноплечей конструкции, находящиеся на главной и вспомогательной осях. Данное решение делает возможным движение плеч механизма позиционирования как одновременно, так и каждое плечо в отдельности, что позволяет привести облучатель в точно рассчитанное положение.
Также допускается вариант реализации, когда устройство управления выполнено с возможностью осуществления управлением механизмом позиционирования облучателя на основе заданных режимов управления. Зная время и траекторию движения спутника, попадающего в область приема антенны, возможно заранее задать траекторию движения облучателя в фокальной плоскости. Таким образом, механизм позиционирования облучателя на основе заданных режимов управления автоматизирует конструкцию.
- 5 032674
Прием данных антенной с низколетящих спутников может быть выполнен следующим образом. Если антенна предварительно не установлена, ее доставляют к месту установки и располагают антенное зеркало 1 так, чтобы обеспечить возможность захвата траектории требуемого спутника. Далее устанавливают каркас 6 антенны, после чего фиксируют на нем механизм 3 позиционирования и облучатель 2. При приближении спутников сигнал о приближающемся спутнике принимают посредством устройства управления (не показано), после чего отправляют управляющие сигналы от устройства управления механизму 3 позиционирования облучателя 2. Далее перемещают облучатель 2 посредством механизма 3 позиционирования относительно антенного зеркала 1 согласно управляющим сигналам. Перемещение облучателя 2 выполняют в течение по меньшей мере одного временного интервала, во время которого поворачивают первое плечо 11 и/или второе плечо 12, так что может быть обеспечено прямолинейное и/или криволинейное перемещение облучателя.
Предложенный способ приема данных антенной позволяет обеспечить технический результат в виде увеличения зоны охвата при сканировании антенной, одновременно обеспечивая высокую точность принимаемых данных со спутника.
Также возможно, что управляющие сигналы обеспечивают перемещение облучателя посредством механизма позиционирования на основе заданных режимов управления. Например, перемещение облучателя в данном случае выполняют в определенное время посредством поворота первого плеча и второго плеча одновременно или последовательно любым необходимым образом для расположения облучателя в необходимых положениях.
В предпочтительном варианте исполнения антенны для приема данных с низколетящих спутников должны иметь длиннофокусные зеркала с отношением £/Ό, равным или больше значения 0,6. Такая конфигурация позволяет ограничиться параллельным движением облучателя в фокальной плоскости зеркала для управления сканированием луча, тем самым максимально упростив кинематическую схему. Под такие параметры наилучшим образом подходит антенное зеркало, имеющее диаметр 2 м, фокусное расстояние 1,4 м, кроме того, радиус зоны вращения облучателя Х-диапазона длин волн составляет до 0,5 м. Такие параметры антенны позволяют осуществлять слежение за низколетящими спутниками (порядка 600-650 км над поверхностью Земли) на протяжении короткого зенитного участка траектории (порядка 30 сек, что соответствует длине трека порядка 200 км) с целью приема высокоскоростных (до 500 Мбит/с) информационных потоков съемки Земли из космоса, предоставляющих изображения Земли с пространственным разрешением до 1 м и лучше. Антенна в предложенном варианте исполнения, обслуживает локальную зону, радиус которой 100-150 км от точки установки. При такой конфигурации антенны обеспечены оптимальные параметры приема данных с сохранением компактных размеров антенны.
Необходимо отметить, что возможными областями применения настоящего изобретения являются использование его при чрезвычайных ситуациях, в образовательных программах, экологическом мониторинге, прогнозе погоды на локальном уровне (отдельного региона), в лесном, сельском хозяйстве, мониторинге состояния инфраструктуры (здания, дороги, нефтегазопроводы и т.п.), логистические сервисы и др.
В качестве подтверждения функционирования антенны на фиг. 3 приведено изображение, принятое со спутника Тегга 7 декабря 2016 г. в г. Москве посредством антенны для приема данных согласно настоящему изобретению.
Таким образом, предлагаемая конструкция антенны позволяет принимать сигналы с максимально широкого участка траектории спутника благодаря использованию длиннофокусного антенного зеркала и перемещающегося относительно него облучателя. Предложенная конструкция механизма позиционирования обеспечивает стабильное и устойчивое перемещение облучателя в фокальной плоскости, что позволяет принимать высокоскоростные информационные потоки съемки Земли высокого пространственного разрешения с низколетящих спутников. Разработанная антенна отвечает всем требованиям по надежности и долговечности ее конструкции, является технологичной и простой в установке.
Настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами реализации, раскрытыми в описании в иллюстративных целях, и охватывает все возможные модификации и альтернативы, входящие в объем настоящего изобретения, определенный формулой изобретения.
Claims (11)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Антенна для приема данных с низколетящих спутников, содержащая антенное зеркало, установленное в фиксированном положении; облучатель, выполненный с возможностью перемещения;механизм позиционирования облучателя, выполненный с возможностью перемещения облучателя в фокальной плоскости антенного зеркала и имеющий главную и вспомогательную оси вращения; и устройство управления, выполненное с возможностью отправки управляющих сигналов механизму позиционирования облучателя, отличающаяся тем, что главная ось вращения механизма позиционирования облучателя проходит через центр антенного- 6 032674 зеркала и перпендикулярна фокальной плоскости антенного зеркала, а вспомогательная ось вращения механизма позиционирования облучателя параллельна главной оси вращения;механизм позиционирования облучателя содержит равноплечую конструкцию, содержащую первое плечо и второе плечо, каждое из которых расположено в плоскости, перпендикулярной главной и вспомогательной осям вращения;причем первое плечо присоединено одним своим концом к главной оси вращения с возможностью поворота относительно нее;облучатель присоединен к концу второго плеча и первое плечо и второе плечо соединены друг с другом на вспомогательной оси вращения с возможностью поворота относительно друг друга, причем диаметр антенного зеркала составляет по меньшей мере 1,5 м и фокусное расстояние антенного зеркала составляет по меньшей мере 1,0 м.
- 2. Антенна по п.1, в которой антенное зеркало зафиксировано в горизонтальной плоскости относительно поверхности земли.
- 3. Антенна по п.1 или 2, в которой вспомогательная ось вращения механизма позиционирования облучателя находится в пределах антенного зеркала.
- 4. Антенна по любому из пп.1-3, в которой облучатель выполнен с возможностью криволинейного перемещения.
- 5. Антенна по любому из пп.1-4, также содержащая радиопрозрачное укрытие, установленное над антенным зеркалом и механизмом позиционирования облучателя.
- 6. Антенна по любому из пп.1-5, которая функционирует в Х-диапазоне частот.
- 7. Антенна по любому из пп.1-6, в которой механизм позиционирования облучателя содержит приводы, выполненные с возможностью приведения в движение частей механизма позиционирования облучателя.
- 8. Антенна по любому из пп.1-7, в которой устройство управления выполнено с возможностью осуществления управления механизмом позиционирования облучателя на основе заданных режимов управления.
- 9. Антенна по любому из пп.1-8, в которой диаметр антенного зеркала составляет 2,0 м и фокусное расстояние антенного зеркала составляет 1,4 м.
- 10. Способ приема данных антенной для приема данных с низколетящих спутников по п.1, согласно которому принимают сигнал о приближающемся спутнике посредством устройства управления, отправляют управляющие сигналы от устройства управления механизму позиционирования облучателя, перемещают облучатель посредством механизма позиционирования относительно антенного зеркала согласно управляющим сигналам, причем перемещение облучателя выполняют в течение по меньшей мере одного временного интервала, во время которого поворачивают первое плечо и/или второе плечо.
- 11. Способ по п.10, в котором управляющие сигналы обеспечивают перемещение облучателя на основе заданных режимов управления.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2017/000627 WO2019045585A1 (en) | 2017-08-29 | 2017-08-29 | ANTENNA FOR RECEIVING SATELLITE DATA IN LOW ORBIT |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201892177A1 EA201892177A1 (ru) | 2019-03-29 |
| EA032674B1 true EA032674B1 (ru) | 2019-06-28 |
Family
ID=61768378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201892177A EA032674B1 (ru) | 2017-08-29 | 2017-08-29 | Антенна для приема данных с низколетящих спутников |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11398675B2 (ru) |
| EP (1) | EP3676909B1 (ru) |
| JP (1) | JP6865897B2 (ru) |
| CN (1) | CN111226352B (ru) |
| EA (1) | EA032674B1 (ru) |
| ES (1) | ES2918512T3 (ru) |
| IL (1) | IL272961B2 (ru) |
| WO (1) | WO2019045585A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU205102U1 (ru) * | 2020-06-22 | 2021-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Лоретт" | Антенная станция приема сигналов исз повышенной жесткости |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220158342A1 (en) * | 2020-11-16 | 2022-05-19 | Boise State University | Reconfigurable antenna |
| WO2024097277A1 (en) * | 2022-11-01 | 2024-05-10 | Viasat, Inc. | Techniques for peaking reflector antennas |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5714960A (en) * | 1995-07-21 | 1998-02-03 | Daewoo Electronics Co., Ltd. | Parabolic antenna |
| US5751254A (en) * | 1994-07-20 | 1998-05-12 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Feed movement mechanism and control system for a multibeam antenna |
| US6204822B1 (en) * | 1998-05-20 | 2001-03-20 | L-3 Communications/Essco, Inc. | Multibeam satellite communication antenna |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE551006A (ru) * | 1955-10-03 | |||
| US3407404A (en) * | 1964-10-05 | 1968-10-22 | Bell Telephone Labor Inc | Directive microwave antenna capable of rotating about two intersecting axes |
| US3848255A (en) * | 1973-03-22 | 1974-11-12 | Teledyne Inc | Steerable radar antenna |
| US4010472A (en) * | 1975-11-14 | 1977-03-01 | Westinghouse Electric Corporation | Antenna scanning apparatus |
| US4298877A (en) * | 1979-01-26 | 1981-11-03 | Solar Energy Technology, Inc. | Offset-fed multi-beam tracking antenna system utilizing especially shaped reflector surfaces |
| JP4198867B2 (ja) * | 2000-06-23 | 2008-12-17 | 株式会社東芝 | アンテナ装置 |
| EP1641076A1 (en) * | 2001-09-28 | 2006-03-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Radio wave lens antenna device |
| CN100421299C (zh) * | 2005-09-29 | 2008-09-24 | 西安电子科技大学 | 柔性结构天线馈源精确定位定姿技术 |
| CN201838708U (zh) | 2010-07-12 | 2011-05-18 | 四川湖山电器有限责任公司 | 快速架设和收拢的便携式抛物面卫星接收天线 |
| US10158170B2 (en) * | 2016-01-25 | 2018-12-18 | International Business Machines Corporation | Two-dimensional scanning cylindrical reflector |
| EP3229313B1 (en) * | 2016-04-06 | 2019-03-20 | MacDonald, Dettwiler and Associates Corporation | Three axis reflector deployment and pointing mechanism |
| CN106785444A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种双旋臂式龙伯透镜天线 |
-
2017
- 2017-08-29 WO PCT/RU2017/000627 patent/WO2019045585A1/en active Application Filing
- 2017-08-29 JP JP2020534157A patent/JP6865897B2/ja active Active
- 2017-08-29 IL IL272961A patent/IL272961B2/en unknown
- 2017-08-29 EP EP17854229.6A patent/EP3676909B1/en active Active
- 2017-08-29 US US16/644,728 patent/US11398675B2/en active Active
- 2017-08-29 EA EA201892177A patent/EA032674B1/ru unknown
- 2017-08-29 ES ES17854229T patent/ES2918512T3/es active Active
- 2017-08-29 CN CN201780095873.7A patent/CN111226352B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751254A (en) * | 1994-07-20 | 1998-05-12 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Feed movement mechanism and control system for a multibeam antenna |
| US5714960A (en) * | 1995-07-21 | 1998-02-03 | Daewoo Electronics Co., Ltd. | Parabolic antenna |
| US6204822B1 (en) * | 1998-05-20 | 2001-03-20 | L-3 Communications/Essco, Inc. | Multibeam satellite communication antenna |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DUAN, B.Y. ; QIU, Y.Y. ; ZHANG, F.S. ; ZI, B.: "On design and experiment of the feed cable-suspended structure for super antenna", MECHATRONICS., PERGAMON PRESS, OXFORD., GB, vol. 19, no. 4, 1 June 2009 (2009-06-01), GB, pages 503 - 509, XP026021277, ISSN: 0957-4158, DOI: 10.1016/j.mechatronics.2008.11.018 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU205102U1 (ru) * | 2020-06-22 | 2021-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Лоретт" | Антенная станция приема сигналов исз повышенной жесткости |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL272961B2 (en) | 2023-03-01 |
| CN111226352B (zh) | 2021-05-11 |
| ES2918512T3 (es) | 2022-07-18 |
| EA201892177A1 (ru) | 2019-03-29 |
| EP3676909B1 (en) | 2022-03-16 |
| EP3676909A1 (en) | 2020-07-08 |
| WO2019045585A1 (en) | 2019-03-07 |
| US20220115779A1 (en) | 2022-04-14 |
| JP6865897B2 (ja) | 2021-04-28 |
| JP2020532931A (ja) | 2020-11-12 |
| IL272961A (en) | 2020-04-30 |
| IL272961B (en) | 2022-11-01 |
| CN111226352A (zh) | 2020-06-02 |
| US11398675B2 (en) | 2022-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6204822B1 (en) | Multibeam satellite communication antenna | |
| US6281853B1 (en) | Terminal-antenna device for moving satellite constellation | |
| US11258172B2 (en) | Multi-beam shaped reflector antenna for concurrent communication with multiple satellites | |
| EA032674B1 (ru) | Антенна для приема данных с низколетящих спутников | |
| JPH09247070A (ja) | 固定地球局 | |
| US11785476B2 (en) | Sensor fusion scanning system and method for wireless network planning | |
| US20220373686A1 (en) | Scanning system for enhanced antenna placement in a wireless communication environment | |
| RU2789994C1 (ru) | Мобильный комплекс приема данных с космических объектов | |
| RU2561238C1 (ru) | Нестационарная перископическая антенная система | |
| RU2065236C1 (ru) | Антенная система | |
| JPS6372202A (ja) | 固定された主反射器及びフィ−ダを有する人工衛星上に支持された特に超高周波において用いるための大型走査アンテナ、及びそのようなアンテナを装備した衛星構造 | |
| KR20240027056A (ko) | 위상 배열 안테나에 대한 통신 성능 매핑 | |
| JP2024062843A (ja) | 飛翔体用地上局追尾アンテナ装置 | |
| KR20240044413A (ko) | 위상 배열 단자 안테나 설치 기술 | |
| AU7242700A (en) | Multibeam satellite communication antenna | |
| JP2023514436A (ja) | 反射鏡アンテナの主ビームの方向を変更するためのプリズム | |
| JPS6012804B2 (ja) | 地球局アンテナ装置 | |
| JPH0481106A (ja) | アンテナ装置 | |
| MXPA99009879A (en) | Terminal-antennadevice for moving satellite constellation | |
| GB2154067A (en) | An earth terminal for satellite communication systems | |
| JPH0831739B2 (ja) | アンテナ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Registration of a licence in a contracting state | ||
| QB4A | Registration of a licence in a contracting state |