FI90927C - Satellite Antenna device - Google Patents
Satellite Antenna device Download PDFInfo
- Publication number
- FI90927C FI90927C FI915133A FI915133A FI90927C FI 90927 C FI90927 C FI 90927C FI 915133 A FI915133 A FI 915133A FI 915133 A FI915133 A FI 915133A FI 90927 C FI90927 C FI 90927C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- antenna
- unit
- antenna arrangement
- satellite
- satellite antenna
- 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
- H01Q3/02—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 movement of antenna or antenna system as a whole
- H01Q3/08—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 movement of antenna or antenna system as a whole for varying two co-ordinates of the orientation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
- H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
- H01Q1/3275—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
i 90927i 90927
SATELLIITTIANTENNIJARJESTELYSATELLIITTIANTENNIJARJESTELY
Keksinnon kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa mååritelty satelliittiantenni jår jestely 5 erityisesti puheviestintåån tarkoitettua liikkuvaa maa-asemaa vårten.The invention relates to a satellite antenna arrangement 5 as defined in the preamble of claim 1, in particular for a mobile earth station for voice communication.
Uusia satelliittijårjestelmiå on kehitteilla erityisesti liikkuvia maaviestintåjårjestelmiå vårten. Tiedonsiirto- ja paikannusjårjestelmia, kuten Inmarsat 10 C, PRODAT, Euteltracks and Lockstar, on jo esitelty ja ne ovat asteittain tulossa kåyttodn. Markkinointitutki-mukset osoittavat myos, ettå on tarvetta puheviestintå-jårjestelmille. Kaksi jårjestelmåå EMS (European Mobile System) ja Inmarsat M ovat kehitteilla L-kaistan puhe-15 viestintåån tarkoitettuja liikkuvia maa-asemaviestintå-jårjestelmiå vårten. Jårjestelmåt taydentavåt erityisesti maalla liikkuville asemille tarjottuja palveluita antamalla kåyttdon joustavia suljettuja verkkoja, jotka kattavat koko Euroopan alueen. Eraana lupaavimpana 20 sovellutuksena voidaan pitaå kuorma-autojen viestintaver kko ja.New satellite systems are being developed, especially for mobile terrestrial communications systems. Communication and positioning systems such as Inmarsat 10 C, PRODAT, Euteltracks and Lockstar have already been introduced and are gradually being introduced. Marketing research also shows that there is a need for voice communication systems. Two systems, EMS (European Mobile System) and Inmarsat M, are being developed for mobile ground station communication systems for L-band voice-15 communications. The systems will complement the services provided, in particular, to terrestrial mobile stations by providing flexible closed networks covering the whole of Europe. One of the most promising applications is the truck communication network and.
YmpSrisateilevia antenneja voidaan kåyttaa pienilla datansiirtonopeuksilla. Nåiden antenneiden vahvistus on luokkaa 3...5 dBi, mika on yleensa riit-25 tåva. Aaniviestinnasså tarvitaan kuitenkin parempaa signaali-kohinasuhdetta, kuin mitå ympårisåteilevat antennit voivat tarjota. Tåma vaatimus johtaa siihen, et ta antennin vahvistus taytyy olla våhintaan luokkaa 10 ... 12 dBi. Enneståån tunnetaan monia antennijSrjes-30 telyjS, joissa antennielementti on suunnattavissa. Tallaisia antenneja ovat mm. tietyt rako- ja torvian-tennit seka dipoliantennit. Ongelmana nåiden antenniyk-sikoiden kohdalla on syottopiirisovitusten mutkikkuus ja soveltumattomuus seurantajårjestelmille. Lisåksi 35 nåiden antennielementtien mekaaniset ominaisuudet ovat usein sopimattomia nimenomaan liikkuvaa maa-asemaa ajatellen.Surround antennas can be used at low data rates. The gain of these antennas is of the order of 3 ... 5 dBi, which is usually sufficient. However, sound communication requires a better signal-to-noise ratio than can be provided by omnidirectional antennas. This requirement means that the antenna gain must be at least in the order of 10 ... 12 dBi. Many antennas are previously known, in which the antenna element is directional. Such antennas include e.g. certain slit and horn antennas and dipole antennas. The problem with these antenna units is the complexity and unsuitability of the feeder circuit adapters for monitoring systems. In addition, the mechanical properties of these antenna elements are often unsuitable specifically for a mobile ground station.
22
Keksinnon tarkoituksena on tarjota uusi antenni jårjestely, jonka avulla voidaan poistaa edella mai-nitut ongelmat. Edelleen keksinnon tarkoituksena on saada aikaan valmistuskustannuksiltaan edullinen ja 5 massatuotantoon sopiva antennijårjestely.The object of the invention is to provide a new antenna arrangement by means of which the above-mentioned problems can be eliminated. It is a further object of the invention to provide an antenna arrangement which is inexpensive to manufacture and suitable for mass production.
Keksinnon mukaiselle antennijårjestelylle on tunnusomaista se, mitå on esitetty patenttivaatimukses-sa 1.The antenna arrangement according to the invention is characterized by what is stated in claim 1.
Keksinnon mukaisesti satelliittiantennijårjes-10 telyyn erityisesti puheviestintåån tarkoitettua liikku-vaa maa-asemaa vårten kuuluu antenniyksikko, joka on atsimuuttitasossa suunnattavissa satelliittiin. Keksinnon mukaisesti antenniyksikkoon kuuluu kaksi antenni-elementtiå ja maattolevy, jotka elementit on muodos-15 tettu ympyran kaaren muotoisesta tasomaisesta johtavas-ta mikroliuskasta ja pååtetty kuormaan, jotka anten-nielementit on kåånnetty 180°:n kulmaan toisiinsa nåh-den ja jårjestetty etåisyyden pååhSn toisistaan vakio-etaisyydelle maattolevystå ja jonka antenniyksikon 20 avulla vastaanotetaan ja lahetetaan ympyrapolarisoi-tunutta sahkomagneettista sateilyå. Maattolevyn muoto ja mitat sekå antennielementtien etaisyys toisistaan ja maattolevystå on optimoitu maksimaalisen antennivahvis-tuksen ja maattolevyn minimikoon suhteen.According to the invention, the satellite antenna arrangement-10 for a mobile earth station, in particular for voice communication, comprises an antenna unit which can be directed to the satellite in the azimuth plane. According to the invention, the antenna unit comprises two antenna elements and a ground plate, which elements are formed of a circular arc-shaped planar conductive microstrip and terminated in a load, which antenna elements are rotated 180 ° apart and arranged spaced apart. at a constant distance from the ground plane and by means of which the antenna unit 20 receives and transmits circularly polarized electromagnetic rain. The shape and dimensions of the ground plate as well as the distance of the antenna elements from each other and from the ground plate are optimized with respect to the maximum antenna gain and the minimum size of the ground plate.
25 Satelliittiantennijårjestelyn erååsså sovellu- tuksessa maattolevy on muodostettu allasmaiseksi osaksi, jonka sisåån antennielementit on asennettu. Tållai-sella maattolevyllå on jåykkå mekaaninen rakenne. Li-såksi tållainen maattolevy vaikuttaa stabiloivasti 30 syottopisteen impedanssiin.25 In one application of the satellite antenna arrangement, the ground plate is formed as a pool-like part, inside which the antenna elements are mounted. Such a ground plate has a rigid mechanical structure. In addition, such a ground plate has a stabilizing effect on the impedance of 30 feed points.
Satelliittiantenni jar jestelyn erååsså sovellu-tuksessa antenniyksikkoon kuuluu tehonjako- ja vaiheis-tusyksikko, jossa on kaksi vaiheistinta ja 180°:n hyb-ridi.In one embodiment of the satellite antenna system, the antenna unit includes a power distribution and phasing unit with two phasers and a 180 ° hybrid.
35 Satelliittiantenni jårjestelyn erååsså sovellu- tuksessa tehonjako- ja vaiheistusyksikko on asennettu maatolevyn takapuolelle yhdesså antennielementtien 90927 3 kuormien kanssa.35 In one application of the satellite antenna arrangement, the power distribution and phasing unit is mounted on the back of the ground plate together with the loads of the antenna elements 90927 3.
Satelliittiantennijårjestelyn erååsså sovellu-tuksessa kumpikin vaiheistin on kuormituslinjatyyppinen vaiheistin, johon kuuluu kaksi rinnakkaista toisista 5 påiståån tulo- ja lahtoportteihin yhdistettya siirto-johtoa ja niiden seka tulo- ja låhtoporttien valille sovitetut siirtojohdot, ja tulo- ja lahtoportteihin yh-distettyjen sovitusjohtojen paihin asennetut kytkineli-met vaihe-eron toteuttamiseksi· Kolme eri suuntaista 10 sateilykeilaa voidaan toteuttaa antenniyksidlle vai-heistimien avulla vaiheistimien kytkimien tiloista riippuen.In one embodiment of the satellite antenna arrangement, each phaser is a load line type phaser comprising two parallel transmission lines connected at the other 5 input and output ports and their transmission lines arranged between the input and output ports, and input and output ports adapted to the output and output ports. met to realize the phase difference · Three 10 beam beams in different directions can be implemented on the antenna unit by means of reflectors depending on the states of the switches of the phasers.
Satelliittiantennijarjestelyn eraåssa sovellu-tuksessa siihen kuuluu ensimmåinen runko-osa, johon 15 antenniyksikko on asennettu, ja tukielimet, joiden avulla antenniyksikko on yhdistetty ensimmaiseen runko-osaan atsimuuttitasoon nahden sopivaan korotuskulmaan.In one embodiment of the satellite antenna arrangement, it comprises a first body part in which the antenna unit 15 is mounted and support means by means of which the antenna unit is connected to the first body part at a suitable elevation angle with respect to the azimuth plane.
Satelliittiantennijarjestelyn eråasså sovellu-tuksessa tukielimet ovat såådettåviå elimiå korotuskul-20 man sååtåmiseksi. Tukielimien avulla antenniyksikon korotuskulma asetetaan atsimuuttitasossa siten, ettå antennin såteilykeila on suunnattu satelliittia kohti. Korotuskulma vaihtelee valillå 10° - 50° ja se on edul-lisesti asetettavissa esim. 10°:n vålein.In one application of the satellite antenna arrangement, the support members are adjustable members for adjusting the elevation angle. By means of the support members, the elevation angle of the antenna unit is set in the azimuth plane so that the beam of the antenna is directed towards the satellite. The elevation angle varies between 10 ° and 50 ° and can be advantageously set at e.g. 10 ° intervals.
25 Satelliittiantenni jårjestelyn eraåssa sovellu- tuksessa siihen kuuluu toinen runko-osa ja kååntomoot-tori/ ja ensimmåinen runko-osa on asennettu toiseen runko-osaan liikutettavasti siten, ettå ensimmåinen runko-osa ja antenniyksikkd on kååntomoottorilla kåån-30 nettåvisså atsimuuttitasossa toisen kiinteån runko-osan suhteen. Tålldin kiinteå runko-osa voidaan kiinnittåå sopivaan alustaan, kuten ajoneuvoon.25 In one embodiment of the satellite antenna arrangement, it comprises a second body part and a rotary motor / and the first body part is movably mounted on the second body part so that the first body part and the antenna unit are rotatably fixed on the rotary motor of the second body. part. The fixed body of the tannel can be attached to a suitable base, such as a vehicle.
Satelliittiantennijår jestelyn erååsså sovellu-tuksessa kååntomoottori on askelmoottori. Askelmootto-35 rin avulla voidaan vålttåå vaihteiston sovittaminen kååntomoottorin yhteyteen.In one application of the satellite antenna system, the reversing motor is a stepper motor. The stepper motor-35 can be used to avoid adapting the gear unit to the reversing motor.
Satelliittiantenni jår jestelyn erååsså sovellu- 4 tuksessa siihen kuuluu suuntauslaite, johon kuuluu oh-jausyksikko satelliitin etsinnan ja seurannan toteutta-miseksi, ilmaisin- ja mittausyksikko rf-tason mittaami-seksi, vålineet antenniyksikon kulma-aseman måårittåmi-5 seksi atsimuuttitasossa ja kååntomoottorin ohjain. Suuntauslaitteen avulla antennijårjestelyå kåynnistet-tåesså etsitåån satelliitti mittaamalla eri suunnissa radiotaajuisen signaalin voimakkuus ja måårittåmållå nåin suunta, johon antenniyksikko kohdistetaan. Nåin 10 luodaan yhteys maa-aseman ja satelliitin vålille ja maa-aseman liikkuessa pidetåån huoli siitå, ettå antenniyksikko on aina suunnattuna satelliittiin. Sopivien anturien avulla valvotaan antenniyksikon suuntauskulmaa atsimuuttitasossa ja kååntomoottoriohjaimella ohjataan 15 vuorostaan kåantomoottoria siten, ettM ensinnakin satelliitti loydetaån ja toiseksi siten, ettå antenniyksikko pysyy suunnattuna satelliittiin.In one embodiment of the satellite antenna arrangement, it comprises a directing device comprising a control unit for performing satellite search and tracking, a detector and a measuring unit for measuring the rf level, means for determining the angular position of the antenna unit in the azimuth plane. When starting the antenna array with the aid of the aiming device, the satellite is searched by measuring the strength of the radio frequency signal in different directions and thus determining the direction to which the antenna unit is directed. Thus, a connection is established between the ground station and the satellite, and as the ground station moves, care is taken that the antenna unit is always directed to the satellite. With the help of suitable sensors, the orientation angle of the antenna unit is monitored in the azimuth plane and the rotary motor controller in turn controls the main motor so that the satellite is found first and the antenna unit remains oriented towards the satellite.
Satelliittiantennijarjestelyn eråassa sovellu-tuksessa siihen kuuluu joustava liitåntakaapeli, jolla 20 antenniyksikkd on liitetty suuntauslaitteeseen ja låhe-tin-vastaanottimeen, ja rajakytkin antenniyksikon kier-tokulman rajoittamiseksi. Rajakytkimen avulla anten-niyksikkoa voidaan kiertåå yhteen suuntaan enintaån 360° ja nåin joustava kaapeli ei joudu kiertymåån yh-25 teen suuntaan kierrosta enempåå eikå mekaaninen rasitus kaapelille kåy liian suureksi.In one embodiment of the satellite antenna arrangement, it includes a flexible connection cable with which the 20 antenna units are connected to the directing device and the transceiver, and a limit switch for limiting the rotation angle of the antenna unit. By means of the limit switch, the antenna unit can be rotated in one direction by a maximum of 360 ° and thus the flexible cable does not have to rotate in one direction more than 25 revolutions and the mechanical stress on the cable does not become too great.
Satelliittiantenni jarjestelyn eråassa sovellu-tuksessa antennijårjestely on peitetty suojakuvulla. Nåin menetellen suojataan antenniyksikko esim. ajovii-30 malta ajoneuvokåytdsså ja muilta mahdollisilta ympåris-tovaihteluilta.In one application of the satellite antenna arrangement, the antenna arrangement is covered with a shield. In this way, the antenna unit is protected from, for example, drift-30 in vehicle use and other possible environmental variations.
Keksinnon etuna on, ettå antenniyksikkd on yksinkertainen suhteellisen pieneen tilaan sopiva yk-sikko, joka on valmistuskustannuksiltaan edullinen ja 35 soveltuu nåin massatuotantoon.An advantage of the invention is that the antenna unit is a simple unit suitable for a relatively small space, which is inexpensive to manufacture and thus suitable for mass production.
Keksinnon etuna on edelleen, ettå antenniyksikon avulla antennivahvistus saadaan kohtuullisen suu- 90927 5 reksi.A further advantage of the invention is that the antenna unit provides a reasonable gain of 90927 5.
Edelleen keksinnbn etuna on, ettå antenniyksi-kon avulla saadaan aikaan sopiva såteilykuvio, jonka peittoalue saadaan laajaksi. SatelliittiantennijSrjes-5 tely soveltuu pienille korotuskulmille aina n. 10° asti, jotka ovat erityisen tårkeitå pohjoisilla le-veysasteilla antennijarjestelyn kåyttoa ajatellen.A further advantage of the invention is that the antenna unit provides a suitable radiation pattern with a wide coverage area. The satellite antenna system is suitable for small elevation angles up to approx. 10 °, which are particularly important at northern latitudes for the use of the antenna system.
Pienen korotuskulman saavuttaraiseen vaikuttaa erityi-sesti antenniyksikon maattolevy.The achievement of a small elevation angle is particularly affected by the ground plane of the antenna unit.
10 Edelleen keksinnbn eduista voidaan todeta seuraavaa. Satelliitin etsintårutiinit toimivat nopeas-ti, kun antennijårjestely kåynnistetåån. Edelleen antenni jarjestely ottaa huomioon kohtuullisen suuren an-tenniyksikon kohdistusvirheen, kun otetaan huomioon 15 antenniyksikon kaistaleveys ja vahvistushåvib. Edelleen jårjestelyn etuna on, etta se toimii pienellå signaali-kohinasuhteella. Edelleen antennijarjestely toimii luotettavasti huolimatta lyhyen ja pitkan ajan signaa-litason muutoksista. Edelleen antennijarjestelyn etuna 20 on, etta se toipuu nopeasti håiriotilanteista. Lisaksi antennijarjestely aiheuttaa minimaalisen vahån vååris-tymiå viestintåkanaville. Esimerkiksi kytkenta anten-niyksikbn eri såteilykeilojen vålillå aiheuttaa rf-signaalin amplitudissa tai vaiheessa korkeintaan ± 0,5 25 dB ja vastaavasti ± 10° erot.Further advantages of the invention can be seen. The satellite search routines operate quickly when the antenna array is started. Furthermore, the antenna arrangement takes into account a reasonably large antenna unit alignment error, taking into account the bandwidth and gain of 15 antenna units. A further advantage of the arrangement is that it operates with a low signal-to-noise ratio. Furthermore, the antenna arrangement operates reliably despite short- and long-term changes in the signal level. A further advantage of the antenna arrangement 20 is that it recovers quickly from interference situations. In addition, the antenna arrangement causes minimal distortion to the communication channels. For example, switching between different radiation beams of an antenna unit causes a difference in amplitude or phase of the rf signal of at most ± 0.5 25 dB and ± 10 °, respectively.
Keksinnbn etuna on yleisesti todettuna, etta erittMin vaativassa radiotaajuisen såteilyn etenemisym-påristbsså se toimii hyvin ja luotettavasti.The advantage of the invention is generally found to be that it works well and reliably in a very demanding environment of radio frequency radiation propagation.
Seuraavassa keksintbS selostetaan yksityiskoh-30 taisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittåå pååltå katsottuna erastå keksinnbn mu-kaista satelliittiantennijårjestelyå; kuva 2 esittåå poikkileikkausta A - A kuvan 1 mukaises-ta satelliittiantennijårjestelystå; 35 kuva 3a esittåå antenniyksikkbå pååltå ja kuva 3b si-vulta katsottuna; kuva 4 esittåå lohkokaaviona pååosia keksinnbn mukai- 6 sesta satelliittiantennijårjestelystå; kuva 5 esittåå kaaviomaisesti hybridiå; kuva 6 esittaa kaaviomaisesti vaiheistinta; kuva 7 esittaa layout-kaaviota tehonjako- ja vaiheis-5 tusyksikostå; kuva 8 esittaa antenniyksikon såteilykeiloja; ja kuva 9 esittaa suuntauslaitetta lohkokaaviomuodossa.In the following, the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a plan view of a satellite antenna arrangement according to the invention; Figure 2 shows a cross-section A-A of the satellite antenna arrangement of Figure 1; Fig. 3a is a top view of the antenna unit and Fig. 3b is a side view; Figure 4 is a block diagram of the main parts of a satellite antenna arrangement according to the invention; Figure 5 schematically shows a hybrid; Figure 6 schematically shows a phaser; Figure 7 shows a layout diagram of the power distribution and phasing unit 5; Figure 8 shows the radiation beams of the antenna unit; and Figure 9 shows the alignment device in block diagram form.
Kuvissa 1 ja 2 on esitetty eras keksinnon mukainen satelliittiantennijårjestely havainnollisena 10 kaaviokuvana. Antennijårjestelyyn kuuluu antenniyksikko 1 ja tehonjako- ja vaiheistusyksikkd 2. Edelleen satelliittiantenni jår jestelyyn kuuluu ensimmainen runko-osa 3 ja toinen runko-osa 4. Antenniyksikkd 1 on asen-nettu ensimmåisen runko-osan 3 kannatukseen. Antenni-15 jårjestelyyn kuuluu myos tukielimet 5, joiden avulla antenniyksikko 1 on jårjestetty ensimmåiseen runko-osaan 3 atsimuuttitasoon B - B nåhden sopivaan korotus-kulmaan a. Tukielimet 5 ovat esim. tukitankoja, jotka ovat pituudeltaan jaksoittain tai jatkuvasti manuaali-20 sesti tai sopivalla toimilaitteella såådettåviå elimiå korotuskulman α sååtåmiseksi.Figures 1 and 2 show a satellite antenna arrangement according to the invention in an illustrative schematic view. The antenna arrangement comprises an antenna unit 1 and a power distribution and phasing unit 2. Further, the satellite antenna arrangement comprises a first body part 3 and a second body part 4. The antenna unit 1 is mounted on a support of the first body part 3. The antenna-15 arrangement also includes support members 5 by means of which the antenna unit 1 is arranged in the first body part 3 at a suitable elevation angle α with respect to the azimuth level B to B. The support members 5 are e.g. support rods of a periodic or continuous length an actuator-adjustable member for adjusting the elevation angle α.
Satel1i ittiantennij årj estelysså ens immåinen runko-osa 3 on asennettu liikutettavasti toisen runko-osan 4 yhteyteen. Tåmå on toteutettu siten, ettå ensim-25 måinen runko-osa on laakeroitu kååntoakselista 6 toi-seen runko-osaan 4. Tålloin ensimmåistå runko-osaa antenniyksikoineen 1 voidaan kååntåå akselin C - C suhteen atsimuuttitasossa B - B. Kååntåminen suorite-taan akselin 6 yhteyteen sovitetun askelmoottorin 7 30 avulla.In the arrangement of the satellite antenna, the first body part 3 is movably mounted in connection with the second body part 4. This is realized in such a way that the first body part 25 is mounted from the pivot shaft 6 to the second body part 4. In this case, the first body part with the antenna units 1 can be rotated with respect to the axis C - C in the azimuth plane B - B. by means of a stepper motor 7 30 adapted to the connection.
Satelliittiantenni jår jestelyn antenniyksikkd 1 suunnataan satelliittiin erityisen suuntauslaitteen 8 avulla. Tåhån suuntauslaitteeseen kuuluu ainakin oh-jausyksikkd 33 satelliitin etsinnån ja seurannan to-35 teuttamiseksi, vålineet antenniyksikon kulma-aseman β måårittåmiseksi atsimuuttitasossa B - B, askelmoottorin ohjain 39 ja vålineet vastaanotetun radiotaajuisen 90927 7 sateilyn signaalitason måårittåmiseksi eli ilmaisin- ja mittausyksikko 34. Suuntauslaitetta 8 selostetaan myo-hemmin tarkemmin.The antenna unit 1 of the satellite antenna arrangement is directed to the satellite by means of a special directing device 8. Such a directing device comprises at least a control unit 33 for performing satellite search and tracking, means for determining the angular position β of the antenna unit in the azimuth level B - B, a stepper motor controller 39 and means for transmitting the received radio frequency 90927 7 rainfall will be described in more detail later.
Vålineisiin antenniyksikon kulma-aseman måå-5 rittåmiseksi kuuluu tassa sovellutuksessa paikka-anturi 9/ kuten Hall-anturi, joka on yhdistetty ensimmåiseen 3 ja toiseen runko-osaan 4. Runko-osien asema toistensa suhteen kiertotasossa B - B ja antenniyksikon 1 kulma-asema β ennalta måaråttyyn kiinteaan kehapisteeseen 10 esim D nåhden voidaan talloin måarittaa kayttaen hyvak-si askelmoottorin 7 akselin kiertoasematietoa ja paik-ka-anturilta 9 saatua askelmoottorin aseman kalibroin-titietoa.The means for determining the angular position måå-5 of the antenna unit in this application include a position sensor 9 / such as a Hall sensor connected to the first 3 and the second body part 4. The position of the body parts relative to each other in the rotational plane B - B and the angular position of the antenna unit 1 β with respect to a predetermined fixed circumferential point 10, e.g., D, can then be determined using the rotational position information of the stepper motor 7 and the stepper motor position calibration information obtained from the position sensor 9.
Satelliittiantennijårjestelyyn kuuluu edelleen 15 joustava liitantåkaapeli 11 ja rajakytkin 12. LiitåntM-kaapelin 11 avulla antenniyksikkd 1 on liitetty suun-tauslaitteeseen 8 ja lahetin-vastaanottimeen (ei esi-tetty piirustuksessa). Rajakytkimen 12 avulla rajoite-taan antenniyksikon 1 kiertokulmaa β siten, ettei an-20 tenniyksikon 1 ensimmaista runko-osaa 3 voida kaantaå yhteen suuntaan kytkimesta katsottuna kuin korkeintaan 360° eli yhden kierroksen verran.The satellite antenna arrangement further comprises a flexible connection cable 11 and a limit switch 12. By means of the connection M cable 11, the antenna unit 1 is connected to a directing device 8 and a transceiver (not shown in the drawing). By means of the limit switch 12, the rotation angle β of the antenna unit 1 is limited so that the first body part 3 of the antenna unit 1 cannot be turned in one direction from the switch but by a maximum of 360 °, i.e. by one revolution.
Rajakytkin 12 ja paikka-anturi 9 on edullista yhdiståa yhdeksi kytkimeksi, jonka avulla hoidetaan 25 askelmoottorin 7 kulma-asennon β tarkistus seka rajoi-tetaan askelmoottorin 7 ja ensimmaisen runko-osan 3 kiertyminen 360°:een.It is advantageous to combine the limit switch 12 and the position sensor 9 into a single switch, by means of which the angular position β of the stepper motor 7 is checked and the rotation of the stepper motor 7 and the first body part 3 to 360 ° is limited.
Antennijarjestely on lisåksi peitetty suojaku-vulla 13. Se on edullisesti kiinnitetty toiseen runko-30 osaan 4. Suojakuvun 13 sisållS sijaitsevat talloin runko-osa 3 antenniyksikoineen 1 ympSristolta suojassa.The antenna arrangement is furthermore covered by a protective cover 13. It is preferably attached to the second part 4 of the frame 30. Within the protective cover 13, the frame part 3 with its antenna units 1 is located in a sheltered environment.
Satelliittiantenni jår jestelyn antenniyksikkd 1 on esitetty kaaviomaisesti kuvissa 3a ja 3b. Antenniyk-sikkoon 1 kuuluu kaksi antennielementtiS 14, 15, jotka 35 ovat rakenteeltaan samanlaiset. Antennielementit 14, 15 on sovitettu etaisyyden a pååhån toisistaan. Ne on kiinnitetty maattolevyn 16 ISheisyyteen tåmån suuntai- 8 sesti pienen etåisyyden pååhån siita. Antennielementit 14, 15 on kåånnetty 180°:n kulmaan toisiinsa nåhden.The antenna unit 1 of the satellite antenna arrangement is shown schematically in Figures 3a and 3b. The antenna unit 1 comprises two antenna elements S 14, 15, which 35 are similar in structure. The antenna elements 14, 15 are arranged at a distance from each other. They are attached to the proximity of the ground plate 16 in this direction 8 a short distance from it. The antenna elements 14, 15 are turned at an angle of 180 ° to each other.
Antennielementit 14, 15 ovat kulkuaaltotyyppi-siå ilmaeristeantennielementtejå. Antennielementti 14, 5 15 on muodostettu kaarevasta ohuesta johtavaa materiaa- lia, kuten kuparia, olevasta ohuesta tasomaisesta lius-kasta 17. Liuska on asennettu eristeainelevylle esim. tunnettua piirilevytekniikkaa hyvåksi kåyttåen. Liuska on vakiolevyinen ja muodoltaan olennaisesti ympyran 10 kaari, joka tåyttåå 270°:n sektorin. Antennielementin 14, 15 nimellinen sahkoinen pituus on låhellå kåytettyå aallonpituutta. Liuska 17 on sovitettu vakioetåisyydel-le h maattolevysta 16. Liuskan 17 kummassakin paassa on kolmiomaiset liuskaosat 171 ja navat 18, 19. Toinen 15 napa toimii syottonapana ja toinen kuormitusnapana. Antennielementti 14, 15 on symmetrinen. Riippuen kayte-tystå ympyråpolarisaation suunnasta kummatkin navat 18, 19 voivat toimia joko syotto- tai kuormitusnapana.The antenna elements 14, 15 are drift-type air-insulating antenna elements. The antenna element 14, 5 15 is formed of a thin planar strip 17 of a curved thin conductive material, such as copper. The strip is mounted on an insulating material board, e.g. utilizing known circuit board technology. The strip has a standard plate and is substantially in the shape of an arc of a circle 10 which fills a sector of 270 °. The nominal electrical length of the antenna element 14, 15 is close to the wavelength used. The strip 17 is arranged at a constant distance from the ground plate 16. At each end of the strip 17 there are triangular strip parts 171 and poles 18, 19. One pole 15 acts as an input pole and the other as a load pole. The antenna element 14, 15 is symmetrical. Depending on the direction of circular polarization used, both poles 18, 19 can act as either input or load poles.
Antennielementin 14, 15 sateilytehoa voidaan 20 sååtåå mikroliuskan 17 leveyttå b ja etaisyytta h maattolevysta 16 sååtåmållå. Optimaalinen antennivahvistus saavutetaan, kun noin 90 % antenniin syotetysta tehosta muuttuu såteilyksi ja 10 % absorboituu sovituskuormaan.The beam power 20 of the antenna element 14, 15 can be adjusted by adjusting the width b of the microstrip 17 and the distance h from the ground plate 16. Optimal antenna gain is achieved when about 90% of the power supplied to the antenna is converted into radiation and 10% is absorbed into the matching load.
Kahdella antennielementilla varustetulla an-25 tenniyksikolla 1 saavutetaan merkittavia etuja yhteen antennielementtiin nåhden. On huomattu, ettS antennielementin optimaaliset vahvistusarvot ja sSteilykei-lan leveydet riippuvat maattolevyn rauodosta ja koosta. Paasåteilykeilan maksimin suunta riippuu jonkin verran 30 kaytetystå taajuudesta ja se poikkeaa maattolevyn nor-maalista n. 5 - 15°. Tåma poikkeamakulma riippuu myos maattolevyn muodosta. Kahden yhteistoiminnassa olevan antennielementin 14, 15 avulla, jotka elementit on kaånnetty 180° toisiinsa nåhden ja sovitettu etåisyyden 35 a pååhån toisistaan maattolevyn 16 låheisyyteen ja joita syotetåån rinnakkain sopivalla vaihe-erolla, påå-såteilykeilan kulmariippuvuus taajuudesta voidaan liki- 90927 9 pitåen eliminoida. Nåin olien antennielementtien 14/ 15 sovittaminen maattolevylle 16 etåisyyden a paåhån toi-slstaan våhentåfi erityisesti såteilykeilan kallistumis-ta kåytetyn taajuuden suhteen. Maattolevyn diroensiot ja 5 muoto seka antennielementtien 14, 15 etalsyys a toisis-taan seka maattolevystå voidaan optimoida siten, ettå saavutetaan maksimaalinen antennivahvistus mahdollisim-man pienella maattolevyn koolla.An antenna unit 1 with two antenna elements 1 achieves significant advantages over one antenna element. It has been found that the optimal gain values of the antenna element and the widths of the radiation beam depend on the slit and size of the ground plate. The maximum direction of the main beam depends somewhat on the frequency used and deviates from the normal of the ground plate by about 5 to 15 °. This deflection angle also depends on the shape of the ground plate. By means of two cooperating antenna elements 14, 15, which elements are rotated 180 ° to each other and arranged at a distance 35a from each other in the vicinity of the ground plate 16 and which are fed in parallel with a suitable phase difference27, the angular dependence of the main radiation beam 90 can be adjusted. Thus, the fitting of the antenna elements 14/15 to the ground plate 16 at the other end reduces the inclination of the radiation beam, in particular with respect to the frequency used. The ground joints and the shape of the ground plate 5 as well as the distance a and the distance between the antenna elements 14, 15 from each other and from the ground plate can be optimized so that the maximum antenna gain is achieved with the smallest possible ground plate size.
On huomattava, ettå kåytettåesså kahta anten-10 nielementtla 14, 15 maattolevyn 16 el tarvitse olla vålttåmatta suora taso, vaan se vol olla kummankin elementin kohdalla toisiinsa nahden jopa esim. 20° kulmassa ilman, ettå mitaan vakavia muutoksia sateily-jakautumassa, kuten ylimååråisiå sivukeiloja, havai-15 taan. Nåin olien antennielementit 14, 15 maattolevyi-neen 16 voidaan taittaa toisiinsa nåhden pieneen kul-maan.It should be noted that when using two antenna-10 drain elements 14, 15, the ground plate 16 el must not necessarily be a straight plane, but must be at an angle of up to e.g. 20 ° to each other without any serious changes in the rainfall distribution, such as overhangs. , Hawaiian-15. Thus, the antenna elements 14, 15 with the ground plate 16 can be folded at a small angle to each other.
Maattolevy 16 on suorakaiteen muotoinen taso, jonka reunat 16a, 16b, 16c ja 16d on kåånnetty ylospåin 20 siten, ettå maattolevystå muodostuu matala allas. Maattolevyn 16 leveys 1 on antennielementtien 14, 15 etåi-syyden luokkaa a ja maattolevyn pituus k on vuorostaan luokkaa 1,7 - 2 x a. Allasmaisen maattolevyn syvyys s vuorostaan on luokkaa 0,1a. Erååsså edullisessa sovel-25 lutuksessa maattolevyn 16 dimensiot ovat 325 x 175 mm2 ja maattolevyn syvyys 20 mm. Maattolevy on jotain sopi-vaa johtavaa materiaalia, kuten alumiinia. Allasmaisen kahden antenniyksikon maattolevyn 16 etuna on edellå todettujen seikkojen lisåksi, ettå se lisåå antennivah-30 vistusta ja stabiloi pååsåteilykeilan muotoa erityisesti eri korotuskulmilla.The ground plate 16 is a rectangular plane, the edges 16a, 16b, 16c and 16d of which are turned upwards 20 so that the ground plate forms a shallow basin. The width 1 of the ground plate 16 is of the order of the distance a of the antenna elements 14, 15 and the length k of the ground plate is in turn of the order of 1.7 to 2x x. The depth s of the subterranean ground plate is in the order of 0.1a. In one preferred embodiment, the dimensions of the ground plate 16 are 325 x 175 mm 2 and the depth of the ground plate is 20 mm. The ground plate is made of a suitable conductive material, such as aluminum. The ground plate 16 of the underwater two antenna units has the advantage, in addition to the above, that it increases the antenna gain and stabilizes the shape of the main beam, in particular at different elevation angles.
Maattolevyn 16 yhteyteen kummankin antenniele-mentin 14, 15 napojen 18, 19 låheisyyteen on sovitettu johtava liuska 10; 10a, 10b. Tåmå liuska on olennaises-35 ti suora ja se ulottuu kolmiomaisten liuskaosien 171 reunojen suunnassa likipitåen mikroliuskan 17 leveydel-le, kuten kuvasta 3a voidaan nåhdå. Nåmå liuskat 10; 10 10a, 10b parantavat rf-signaalin siirto-ominaisuuksia ja stabiloivat sovitusta sySttopiirista antennielement-teihin.A conductive strip 10 is arranged in connection with the ground plate 16 in the vicinity of the poles 18, 19 of each antenna element 14, 15; 10a, 10b. This strip is substantially straight and extends in the direction of the edges of the triangular strip portions 171 approximately to the width of the microstrip 17, as can be seen in Figure 3a. Nåmå strips 10; 10a, 10b improve the transmission characteristics of the rf signal and stabilize the matched input circuit to the antenna elements.
Kuva 4 esittåå lohkokaaviota keksinnon mukai-5 sesta satelliittiantennijSrjestelystå. Antenniyksikon 1 antennielementtien 14, 15 syfittonavat 18; 18a, 18b on yhdistetty tehonjako- ja vaiheistusyksikkoon 2 ja vas-taavasti toiset navat 19; 19a, 19b sovituskuormiin 20; 20a, 20b. Tehonjako- ja vaiheistusyksikkoon 2 kuuluu 10 kaksi vaiheistinta so. ensimmåinen vaiheistin 21 ja toinen vaiheistin 22, sekS 180° hybridi 23. Hybridin 23 ensimmåinen tulo 23a on tehonjako- ja vaiheistusyksikSn 2 tulo ja se on yhdistetty joustavalla kaapelilla 24 suuntauslaitteeseen 8 sekS vastaanotin-lahetinyksikkdon 15 (ei esitetty piirustuksessa). Toinen hybridin 23 tu-loista on yhdistetty kuorman 25 kautta maahan. Hybridin 23 lahdot 23c, 23d on yhdistetty vastaavasti ensimmåi-sen vaiheistimen 21 tuloon ja toisen vaiheistimen 22 tuloon.Figure 4 shows a block diagram of a satellite antenna arrangement according to the invention. The syphite terminals 18 of the antenna elements 14, 15 of the antenna unit 1; 18a, 18b are connected to the power distribution and phasing unit 2 and the second poles 19, respectively; 19a, 19b to fit loads 20; 20a, 20b. The power distribution and phasing unit 2 comprises two two phasers, i.e. the first phaser 21 and the second phaser 22, secS 180 ° hybrid 23. The first input 23a of the hybrid 23 is the input of the power distribution and phasing unit 2 and is connected by a flexible cable 24 to the directing device 8 secS receiver-transmitter unit 15 (not shown in the drawing). One of the inputs of the hybrid 23 is connected to the ground via the load 25. The wires 23c, 23d of the hybrid 23 are connected to the input of the first phaser 21 and the input of the second phaser 22, respectively.
20 Hybridi 23 on esitetty kaaviomaisesti kuvassa 5. Tulo- ja lahtoportit on merkitty samoin viitenume-roin kuin kuvassa 3. Tuloportti 23a on ero- eli D-port-ti ja tuloportti 23b on summa- eli S-portti. Kun sig-naali syotetåan sisaån D-portista, lahtoporteista saa-25 daan lahtosignaalit, jotka ovat 180° vaihesiirrossa keskenåån. Kun taas S-portista syotetåån signaali hybridi in, lahtoporteista saadaan ulos samassa vaiheessa olevat signaalit.The hybrid 23 is shown schematically in Figure 5. The input and output ports are denoted by the same reference numerals as in Figure 3. The input port 23a is a differential or D port and the input port 23b is a sum or S port. When the signal is input from the D-port, the output ports receive output signals that are 180 ° out of phase with each other. While a hybrid signal is input from the S-port, signals from the same phase are output from the output ports.
Vaiheistimet 21, 22 on toteutettu siirtojohto-30 jen ja kytkentaelimien avulla, kuten kuvasta 6 kSy ilmi. Vaiheistimeen 21, 22 kuuluu sekS tulo- ett£ låh-toporttiin PI, P2 toisesta paSståån yhdistetyt kaksi rinnakkaista siirtojohtoa 26a, 26b ja 27a, 27b sekå porttien vålille yhdistetyt siirtojohdot 28a, 28b.The phasers 21, 22 are implemented by means of transmission lines 30 and switching elements, as shown in Fig. 6 kSy. The stage 21, 22 comprises two parallel transmission lines 26a, 26b and 27a, 27b connected at one end to the input and output ports P1, P2, as well as transmission lines 28a, 28b connected between the ports.
35 Tamån lisaksi vaiheistimeen 21, 22 kuuluu kumpaankin porttiin PI, P2 sovitusjohtojen 29a, 29b paihin asete-tut kytkentåelimet 31 ja 32. KytkentSelimet 31, 32 on 90927 11 toteutettu sopivien diodien avulla ja ne voidaan kytkeå johtavaan tilaan tai sulkutilaan. Molemmat kytkentåeli-met 31, 32 ovat samanaikaisesti samassa tilassa, jol-loin vaiheistin 21, 22 on rakenteeltaan symmetrinen.In addition, the phase shifter 21, 22 comprises switching elements 31 and 32 arranged in each of the ports PI, P2 at the locations of the adapter lines 29a, 29b. The switching elements 31, 32 are 90927 11 implemented by means of suitable diodes and can be connected to a conductive state or a closed state. Both coupling members 31, 32 are simultaneously in the same state, whereby the phasing 21, 22 is symmetrical in structure.
5 Vaiheistimen 21, 22 siirto-ominaisuudet portista PI5 Transmission characteristics of phaser 21, 22 from port PI
porttiin P2 tai painvastoin ovat nåin olien samat. Tållaisen kuormituslinjatyyppisen vaiheistimen 21, 22 hSviot ovat pienet ja taajuusalue laaja. Lisaksi vaiheistimen sovitusominaisuudet ovat hyvåt.to port P2 or vice versa are thus the same. The hSvices of such a load line type phaser 21, 22 are small and the frequency range is wide. In addition, the matching properties of the phaser are good.
10 Tehonjako- ja vaiheistusyksikon 2 eras edulli- nen sovellutus on esitetty layout-kaaviona kuvassa 7. Hybridi 23 seka vaiheistimet 21, 22 on valmistettu samalle substraatille mikroliuskamenetelmållå. Antenniyksikon 1 kuormat 20a, 20b on integroitu myos samalle 15 substraatille. Tehonjako- ja vaiheistusyksikkd 2 on edullisesti sijoitettu antenniyksikon 1 taakse ja yh-distetty siirtojohdoilla antennielementtien 14, 15 tulonapoihin 18a, 18b. Maanapa on yhdistetty maattole-vyyn 16. Tehonjako- ja vaiheistusyksikolla 2 on tålloin 20 vain yksi tulo/låhtoportti 23a, johon on asennettu sopiva liitin, kuten SMA-liitin. Suuntauslaite 8 on yhdistetty joustavalla kaapelilla 24 (vrt. kuva 3) tahan tehonjako- ja vaiheistusyksikon 2 liittimeen.A preferred embodiment of the power distribution and phasing unit 2 is shown as a layout diagram in Figure 7. The hybrid 23 and the phasers 21, 22 are made on the same substrate by the microstrip method. The loads 20a, 20b of the antenna unit 1 are also integrated on the same substrate. The power distribution and phasing units 2 are preferably located behind the antenna unit 1 and connected by transmission lines to the input terminals 18a, 18b of the antenna elements 14, 15. The ground terminal is connected to the ground plate 16. The power distribution and phasing unit 2 then has only one input / output port 23a on which a suitable connector, such as an SMA connector, is mounted. The directing device 8 is connected by a flexible cable 24 (cf. Fig. 3) to the connector of any power distribution and phasing unit 2.
Vaiheistimet 21, 22 on optimoitu tasså sovel-25 lutuksessa antamaan 23°:n vaihesiirto. Tama merkitsee n. 8°:n (± 4° suorasta suunnasta) erotuskulmaa anten-niyksikostå 1 saataville såteilykeiloille. Suuremmalla vaihesiirrolla pååstaan suurempaan erotuskulmaan. Tåma merkitsee sita, ettå vaiheistimien 21, 22 ja erityises-30 ti niiden kytkentåelimien 31, 32 tiloja muuttamalla voidaan antenniyksikdn 1 sateilykeilan suuntaa muuttaa keskiasennon ja naiden SSriasentojen vålillS, kuten seuraavassa esitetåån.The phasers 21, 22 are optimized in this application to provide a phase shift of 23 °. This means a separation angle of about 8 ° (± 4 ° from the straight direction) for the radiation beams available from the antenna unit 1. With a larger phase shift, a larger separation angle is achieved. This means that by changing the states of the phase shifters 21, 22 and in particular their switching elements 31, 32, the direction of the rain beam of the antenna unit 1 can be changed between the central position and these SS positions, as will be shown below.
Antenniyksikon 1 suuntaamisessa ohjausyksikon 35 8 avulla kåytetåån hyvåksi vaiheistimia 21, 22 sMteily- keilan suuntaamiseksi satelliitin seurantaa toteutetta-essa. Vaiheistimen 21, 22 kytkimia 31, 32 sopivasti oh- 12 jaamalla voidaan siirtya oikeasta såteilykeilasta "Right" vasempaan sateilykeilaan "Left" tai keskisåtei-lykeilaan "Mid", kuten kuvassa 8 on havainnollisesti esitetty. Såteilykeilojen leveyteen vaikuttaa jonkin 5 verran korotuskulma α ja myos kaytetty vastaanotto- ja låhetyskaista. Edella esitetty tehonjako- ja vaiheis-tusyksikko 2 on lahinna tarkoitettu taajuusalueelle 1,5 - 1,7 GHz.In the orientation of the antenna unit 1 by means of the control unit 35 8, phasing devices 21, 22 are used to orient the radiation beam when implementing satellite tracking. By appropriately controlling the switches 31, 32 of the stage 21, 22, it is possible to switch from the right beam "Right" to the left beam "Left" or the center beam beam "Mid", as illustrated in Fig. 8. The width of the radiation beams is somewhat affected by the elevation angle α and also the reception and transmission bands used. The above power distribution and phasing unit 2 is at most intended for the frequency range 1.5 to 1.7 GHz.
Kytkentå oikeasta sateilykeilasta "Right" 10 vasempaan sateilykeilaan "Left" tai påinvastoin to-teutetaan siten, ettå molempien vaiheistimien 21, 22 kytkentåelimien 31, 32 tilaa muutetaan. Tålloin vai-heistimet muuttuvat ominaisuuksiltaan toistensa peili-kuviksi. Vastaavasti mikali vain toisen kytkentaelimen 15 31 tai 32 tilaa muutetaan såteilykeila siirtyy kes- kisateilykeilasta "Mid" joko oikeaan "Right" tai vasempaan "Left" såteilykeilaan.The connection from the right rain beam "Right" 10 to the left rain beam "Left" or vice versa is carried out in such a way that the state of the coupling members 31, 32 of both phasing stops 21, 22 is changed. In this case, the reflectors change into mirror images of each other. Correspondingly, if only the state of the second switching element 15 31 or 32 is changed, the radiation beam moves from the center radiation beam "Mid" to either the right "Right" or the left "Left" radiation beam.
Kuvassa 9 on esitetty lohkokaavion muodossa suuntauslaite 8 ja siihen liitetyt antennijårjestelyn 20 yksikot ja laitteet. Suuntauslaitteeseen kuuluu oh-jausyksikko 33 seka ilmaisin- ja mittausyksikko 34. Ohjausyksikko 33 on edullisesti muodostettu tietojenka-sittely-yksikdstS 33a ja tahån liitetystå muistiyksi-kdsta 33b. Ohjausyksikkoon 33 on edelleen yhdistetty 25 sopivalla vaylSllS 44 joukko liitSntåyksikkdjS, kuten kulmailmaisimen liitantåyksikko 35, korotuskulmail-maisimen liitantSyksikkS 36, A/D-muunnin 37 mitatun rf-tason siirtamiseksi ilmaisin- ja mittausyksikdltM 34 ohjausyksikkoon 33, vaiheistimien kytkentåyksikko 38, 30 askelmoottorin ohjain 39 ja tukielimien ohjain 40. Suuntausyksikkoon 8 kuuluu lisåksi liitantayksikot tietojen, kuten ohjausyksikdn 33 ohjelmien ja muiden tietojen, syottamiseksi suuntauslaitteelle 8 seka lii-tantayksikko 43 suuntauslaitteen 8 liittåmiseksi ulko-35 puolisiin jårjestelmiin. Tåmån lisåksi suuntauslaitteeseen voi kuulua kompassiliitåntåyksikko 41 såhkdisen kompassiyksikon 47 liittåmiseksi suuntauslaitteeseen.Figure 9 shows in block diagram form the directing device 8 and the units and devices of the antenna arrangement 20 connected thereto. The directing device comprises a control unit 33 and a detector and measuring unit 34. The control unit 33 is preferably formed of a data processing unit 33a and a memory unit 33b connected to it. Also connected to the control unit 33 are a plurality of connection units 25, such as an angle detector connection unit 35, an elevation angle sensor connection unit 36, an A / D converter 37 for transferring the measured rf level from the detector and measurement unit 38 to the control unit 33, and a support member controller 40. The orientation unit 8 further includes interface units for inputting data such as programs and other information of the control unit 33 to the orientation device 8 and an interface unit 43 for connecting the orientation device 8 to external systems. In addition, the directing device may include a compass connection unit 41 for connecting an electronic compass unit 47 to the directing device.
90927 1390927 13
Kulmailmaisimen liitåntåyksikko 35 on yhdis-tetty rajakytkimeen 12 tai vaihtoehtoisesti kulma-antu-riin 9 antenniyksikon 1 kulma-aseman maarittåmiseksi atsimuuttitasossa. Korotuskulmailmaisimen liitåntåyk-5 sikko 36 on yhdistetty vuorostaan korotuskulmailmaisi-meen 45, joka on sovitettu ensimmåisen runko-osan 3 ja antenniyksikon 1 valiin (vrt. kuva 2). Ilmaisin- ja mittausyksikko 34 sisåltaå valitaajuusosan ja rf-il-maisimen seka mittausosan rf-tason mittaamiseksi. Tåma 10 syotetaån A/D-muuntimen 37 kautta suuntauslaitteeseen. Kytkentayksikko 38 on yhdistetty tehonjako- ja vaiheis-tusyksikon 2 vaiheistimien 21 ja 22 kytkentåelimiin 31, 32, kuten diodeihin. Askelmoottorin ohjain 39 on yhdistetty askelmoottoriin 7. Tukielimet 5 on tassa tapauk-15 sessa varustettu toimilaitteella 46 (vrt. kuva 2), kuten sahkomoottorilla tukielimien 5 pidentåmiseksi ja lyhentåmiseksi. Tukielimien toimilaite 46 on yhdistetty tukielimien ohjaimeen 40.The angle detector connection unit 35 is connected to a limit switch 12 or alternatively to an angle sensor 9 for determining the angle position of the antenna unit 1 in the azimuth plane. The socket 36 of the connection angle detector connection 5 is in turn connected to the elevation angle detector 45, which is arranged between the first body part 3 and the antenna unit 1 (cf. Fig. 2). The detector and measuring unit 34 includes a select frequency section and an rf detector, as well as a measuring section for measuring the rf level. This 10 is fed via an A / D converter 37 to the directing device. The switching unit 38 is connected to the switching elements 31, 32, such as diodes, of the phase repeaters 21 and 22 of the power distribution and phasing unit 2. The stepper motor controller 39 is connected to the stepper motor 7. In this case, the support members 5 are provided with an actuator 46 (cf. Fig. 2), such as an electric motor, for lengthening and shortening the support members 5. The support member actuator 46 is connected to the support member controller 40.
Suuntauslaitteen 8 avulla toteutetaan satel-20 liitin etsinta ja seuranta seuraavasti. Satelliittian-tennijårjestelyå kåynnistettåesså tarkistetaan antenniyksikon 1 korotuskulma a. Mikali korotuskulma a ei vastaa maa-aseman sijaintia suhteessa leveyspiiriin ja satelliittiin sita korjataan esim. 10° valein vali11a 25 10°-50°. Sateilykeilan muoto ja leveys ovat sellaisia, etta 10° saatoaskeleet ovat riittaviS hyvån antennivah-vistuksen ja signaali/kohinasuhteen saavuttamiseksi. Korotuskulman a korjaaminen tapahtuu sååtåmålla tukielimien toimilaitteen 46 avulla tukielimen 5 pituus 30 sopivaksi siten, ett£ haluttu korotuskulma α saavute-taan. Korotuskulmasta α saadaan tieto korotuskulmail-maisimen 45 kautta suuntausyksikolle 8.By means of the orientation device 8, the search and monitoring of the satell-20 connector is carried out as follows. When starting the satellite antenna arrangement, the elevation angle a of the antenna unit 1 is checked. If the elevation angle α does not correspond to the position of the earth station in relation to the latitude and the satellite, it is corrected e.g. 10 ° at 10 ° -50 °. The shape and width of the rain beam are such that 10 ° gain steps are sufficient to achieve good antenna gain and signal-to-noise ratio. The elevation angle α is corrected by adjusting the length 30 of the support member 5 by means of the actuator 46 of the support members so that the desired elevation angle α is reached. The elevation angle α is obtained via the elevation angle viewer 45 to the orientation unit 8.
Mikali satelliittiantennijSrjestelyå kaytetaån maantieteellisesti suhteellisen pienellå alueella, 35 korotuskulma α saådetåån esim. manuaalisesti sopivaksi ja pidetSån pysyvåsti tassa arvossa.If the satellite antenna arrangement is used in a relatively small geographical area, the elevation angle α can be adjusted, for example, manually and kept at this value permanently.
Korotuskulman α asettamisen jSlkeen antenniyk- 14 sikkoå 1 kåånnetåån ensimmåisen runko-osan 3 varassa akselin C - C ympåri askelmoottorilla 7 ennalta mååråt-tyyn suuntaan, kuten vastapåivåån, kunnes rajakatkaisi-ja 12 saavutetaan. Tarkistetaan atsimuuttikulma fl.After setting the elevation angle α, the antenna unit 14 is rotated on the first body portion 3 about an axis C to C by a stepper motor 7 in a predetermined direction, such as counterclockwise, until the limit switch and 12 are reached. Check the azimuth angle fl.
5 Taman jålkeen aloitetaan ensimmåinen eli karkea-hakuohjelma. Satelliitin radiotaajuussignaalin taso eli rf-tasoa mitataan ilmaisin- ja mittausyksikdllå 34 sopivin kulmavålein kuten esim. 18° vålein, jolloin 360° ympyråsektorilla on kaiken kaikkiaan 20 mittaus-10 kohtaa. Nåista mittauskohdista saadut rf-tason mit-tausarvot tallennetaan muistiin 33b. Tåmån mittauksen aikana voidaan kåyttaå joko oikeaa tai vasenta såteily-keilaa (vrt. kuva 8).5 After that, the first or rough search program is started. The level of the satellite radio frequency signal, i.e. the rf level, is measured by the detector and measuring unit 34 at suitable angular intervals, such as at 18 ° intervals, whereby the 360 ° circular sector has a total of 20 measurement-10 points. The rf level measurements obtained from these measurement points are stored in the memory 33b. During this measurement, either the right or left radiation beam can be used (see Figure 8).
Kun ensimmåinen mittaussarja on suoritettu, 15 antenniyksikkd 1 kåånnetåån sen kulmavålialueen reu-naan, jossa on mitattu maksimaalinen rf-tason signaali. Tåmån jålkeen aloitetaan toinen eli tarkkuushakualioh-jelma. Tåmån hakuikkunan kulmasektori on esim. ± 27° ja mittaukset suoritetaan tiheåmmållå kulmaerotuksella 20 kuin karkeamittauksessa; esim. 9° tai pienemmin kulmavålein. Mittaukset suoritetaan em. alueella, jonka jålkeen antenniyksikko 1 kåånnetåån siihen kohtaan, jossa maksimaalinen rf-signaalitaso on havaittu. Tåmån jålkeen siirrytåån seurantavaiheeseen.When the first series of measurements has been performed, the antenna unit 1 is rotated to the edge of the angular range in which the maximum rf level signal is measured. After this, another, precision search subroutine, is started. The angular sector of this search window is e.g. ± 27 ° and the measurements are performed with a denser angular separation of 20 than in the coarse measurement; eg at angular intervals of 9 ° or less. The measurements are performed in the above-mentioned area, after which the antenna unit 1 is turned to the point where the maximum rf signal level is detected. After that, we move on to the monitoring phase.
25 Seurantavaihe perustuu rf-signaalitason mit- taukseen kahdella toisistaan eroavalla såteilykeilalla eli vasemmalla ja oikealla såteilykeilalla, kuten ai-kaisemmin on jako- ja vaiheistusyksikdn yhteydesså selostettu. Mittaus suoritetaan periaatteessa ensin 30 ensimmåisen kuten vasemman såteilykeilan kohdalla ("Left") ja sitten toisen kuten oikean såteilykeilan kohdalla ("Right") muuttamalla vaiheistimien 21, 22 kytkentåelementtien 31, 32 tilaa, kuten aikaisemmin on selostettu. rf-tason mitatuista eroista lasketaan oh-35 jausyksikosså 33 miten monta askelta askelmoottorilla 7 tåytyy ottaa tiettyyn suuntaan, jotta antenniyksikko 1 olisi suunnattu riittåvållå tarkkuudella satelliittiin.The monitoring phase is based on measuring the rf signal level with two different radiation beams, i.e. with the left and right radiation beams, as previously described in connection with the division and phasing unit. The measurement is in principle carried out first at the first beam such as the left beam ("Left") and then at the second beam such as the right beam ("Right") by changing the state of the switching elements 31, 32 of the phase shifters 21, 22 as previously described. From the measured differences in the rf level, it is calculated in the control unit 33 how many steps the stepper motor 7 has to take in a certain direction in order for the antenna unit 1 to be directed to the satellite with sufficient accuracy.
90927 15 Tållå tavalla roenetellen antenniyksikko 1 pyritåån pitåmåån jatkuvasti suunnattuna satelliittikohteeseen, jotta maa-aseman llikkelstå huolimatta tietoliikenneyh-teys såilyisi.90927 15 In this way, the aim is to keep the antenna unit 1 continuously directed at the satellite target in order to maintain the telecommunication connection despite the ground station.
5 Suuntauslaitteeseen 8 voidaan yhdiståå digi- taalinen kompassiyksikko 47 tal muu ilmaisin, jolla pystytåån seuraamaan ajoneuvon kååntymistå, ja tåmån avulla voidaan auttaa tehokkaasti suuntauslaltetta pitåmåån antenniyksikko suunnattuna satelliittiin.A digital compass unit 47 can be connected to the aiming device 8 and a other detector can be used to monitor the turning of the vehicle, and this can be used to effectively help keep the aiming unit pointed at the satellite.
10 Edellå keksintoå on selostettu låhinnå sen yhteen edulliseen sovellutusesimerkkiin viittaamalla, mutta monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttåesså oheisten patenttivaatimusten måårittelemån keksinnon puitteissa.The foregoing invention has been described, at most, with reference to one preferred embodiment thereof, but many modifications are possible while remaining within the scope of the invention as defined by the appended claims.
1515
Claims (11)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI915133A FI90927C (en) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | Satellite Antenna device |
FI924922A FI91576C (en) | 1991-10-30 | 1992-10-29 | satellite antenna |
EP92203337A EP0540125A1 (en) | 1991-10-30 | 1992-10-29 | Satellite antenna system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI915133 | 1991-10-30 | ||
FI915133A FI90927C (en) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | Satellite Antenna device |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI915133A0 FI915133A0 (en) | 1991-10-30 |
FI915133A FI915133A (en) | 1993-05-01 |
FI90927B FI90927B (en) | 1993-12-31 |
FI90927C true FI90927C (en) | 1994-04-11 |
Family
ID=8533396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI915133A FI90927C (en) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | Satellite Antenna device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0540125A1 (en) |
FI (1) | FI90927C (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69324771T2 (en) * | 1992-11-30 | 1999-09-09 | All Nippon Airways Co. Ltd. | Mobile receiver for satellite radio |
FR2704995B1 (en) * | 1993-05-05 | 1995-06-09 | Alcatel Mobile Comm France | SYSTEM FOR SUPPRESSING SELECTIVE FADING OF SIGNALS RECEIVED BY A MOTOR VEHICLE ANTENNA. |
CA2127079C (en) * | 1993-06-30 | 1998-09-22 | Naonobu Yamamoto | Antenna apparatus having individual transmitting and receiving antenna elements for different frequencies |
US7692584B2 (en) | 2007-01-31 | 2010-04-06 | Nd Satcom Gmbh | Antenna system driven by intelligent components communicating via data-bus, and method and computer program therefore |
DE602007011718D1 (en) * | 2007-01-31 | 2011-02-17 | Nd Satcom Products Gmbh | Antenna system with control by intelligent components communicating via data bus and method and computer program therefor |
US9379453B2 (en) | 2012-12-20 | 2016-06-28 | Deere & Company | Antenna for a satellite navigation receiver |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1298402C (en) * | 1987-05-29 | 1992-03-31 | Makoto Nakayama | Tracking system with beam switching antenna |
-
1991
- 1991-10-30 FI FI915133A patent/FI90927C/en not_active IP Right Cessation
-
1992
- 1992-10-29 EP EP92203337A patent/EP0540125A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI90927B (en) | 1993-12-31 |
EP0540125A1 (en) | 1993-05-05 |
FI915133A (en) | 1993-05-01 |
FI915133A0 (en) | 1991-10-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2233637C (en) | Composite antenna | |
EP1221182B1 (en) | Mechanically adjustable phase-shifting parasitic antenna element | |
AU635989B2 (en) | Mobile antenna system | |
US7196674B2 (en) | Dual polarized three-sector base station antenna with variable beam tilt | |
US6339406B1 (en) | Circular polarized planar printed antenna concept with shaped radiation pattern | |
US7385555B2 (en) | System for co-planar dual-band micro-strip patch antenna | |
US8890757B1 (en) | Antenna system for satellite communication | |
CN113851863B (en) | Miniaturized wide-beam multi-frequency integration receiving and transmitting integrated Beidou antenna based on bent arrays | |
US6049305A (en) | Compact antenna for low and medium earth orbit satellite communication systems | |
Jin et al. | A wideband dual-polarized antenna and its array with electrically downtilt function for 5G sub-6 GHz communication applications | |
FI90927C (en) | Satellite Antenna device | |
FI91028C (en) | Satellite Antenna device | |
US5952966A (en) | Antenna assembly | |
US6246370B1 (en) | Microwave flat antenna | |
FI91576C (en) | satellite antenna | |
Telikepalli et al. | Wide band microstrip phased array for mobile satellite communications | |
EP1865576B1 (en) | A dual-polar antenna for a base station of mobile radio systems with adjustable azimuth beamwidth | |
Karim et al. | A low-profile dual-band circularly polarized GPS antenna | |
Mishra et al. | Active Phased Array Antenna for Satellite Communication Onboard Data Link Receiver | |
FI91460C (en) | satellite antenna | |
JP2019068329A (en) | Circularly polarized wave antenna, and diversity communication system | |
Erokhin et al. | Horizon Nulling Backfire Helix Antenna for Interference-Resistant GNSS Applications | |
Liu et al. | A Wide-Angle Beam Steering Parasitic Antenna | |
Kim et al. | Electronic beam tilting of base station antenna: rotman lens fed | |
Leach | Optimum Control of Hand-Portable Antennas for Satellite and Terrestrial Mobile Communications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB | Publication of examined application | ||
MM | Patent lapsed |