FI90927C - Satelliittiantennijärjestely - Google Patents

Description

i 90927

SATELLIITTIANTENNIJARJESTELY

Keksinnon kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa mååritelty satelliittiantenni jår jestely 5 erityisesti puheviestintåån tarkoitettua liikkuvaa maa-asemaa vårten.

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.

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.

2

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.

Keksinnon mukaiselle antennijårjestelylle on tunnusomaista se, mitå on esitetty patenttivaatimukses-sa 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.

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.

Satelliittiantenni jar jestelyn erååsså sovellu-tuksessa antenniyksikkoon kuuluu tehonjako- ja vaiheis-tusyksikko, jossa on kaksi vaiheistinta ja 180°:n hyb-ridi.

35 Satelliittiantenni jårjestelyn erååsså sovellu- tuksessa tehonjako- ja vaiheistusyksikko on asennettu maatolevyn takapuolelle yhdesså antennielementtien 90927 3 kuormien kanssa.

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.

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.

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.

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.

Satelliittiantennijår jestelyn erååsså sovellu-tuksessa kååntomoottori on askelmoottori. Askelmootto-35 rin avulla voidaan vålttåå vaihteiston sovittaminen kååntomoottorin yhteyteen.

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.

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.

Satelliittiantenni jarjestelyn eråassa sovellu-tuksessa antennijårjestely on peitetty suojakuvulla. Nåin menetellen suojataan antenniyksikko esim. ajovii-30 malta ajoneuvokåytdsså ja muilta mahdollisilta ympåris-tovaihteluilta.

Keksinnon etuna on, ettå antenniyksikkd on yksinkertainen suhteellisen pieneen tilaan sopiva yk-sikko, joka on valmistuskustannuksiltaan edullinen ja 35 soveltuu nåin massatuotantoon.

Keksinnon etuna on edelleen, ettå antenniyksikon avulla antennivahvistus saadaan kohtuullisen suu- 90927 5 reksi.

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.

Pienen korotuskulman saavuttaraiseen vaikuttaa erityi-sesti antenniyksikon maattolevy.

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.

Keksinnbn etuna on yleisesti todettuna, etta erittMin vaativassa radiotaajuisen såteilyn etenemisym-påristbsså se toimii hyvin ja luotettavasti.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

5 Vaiheistimen 21, 22 siirto-ominaisuudet portista 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.

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.

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.

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.

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.

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.

90927 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.

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.

Mikali satelliittiantennijSrjestelyå kaytetaån maantieteellisesti suhteellisen pienellå alueella, 35 korotuskulma α saådetåån esim. manuaalisesti sopivaksi ja pidetSån pysyvåsti tassa arvossa.

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.

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).

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.

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.

90927 15 Tållå tavalla roenetellen antenniyksikko 1 pyritåån pitåmåån jatkuvasti suunnattuna satelliittikohteeseen, jotta maa-aseman llikkelstå huolimatta tietoliikenneyh-teys såilyisi.

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.

10 Edellå keksintoå on selostettu låhinnå sen yhteen edulliseen sovellutusesimerkkiin viittaamalla, mutta monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttåesså oheisten patenttivaatimusten måårittelemån keksinnon puitteissa.

15

Claims (11)

16

1. Satelliittiantennijårjestely erityisesti puheviestintåån tarkoitettua liikkuvaa maa-asemaa var- 5 ten, johon kuuluu antenniyksikko (1), johon kuuluvat antennielementit (14, 15) ovat kulkuaaltotyyppisia ilmaeristeantennielementteja, ja joka antenniyksikko on atsimutitasossa suunnattavissa satelliittiin, t u n -n e t t u siita, etta antenniyksikkoon (1) kuuluu 10 kaksi antennielementtia (14, 15) ja maattolevy (16), jotka elementit on muodostettu ympyrånkaaren muotoises-ta tasomaisesta johtavasta liuskasta (17) ja paåtetty kuormaan (20, 20a, 20b), jotka antennielementit on kaannetty 180° kulmaan toisiinsa nahden ja jarjestetty 15 etaisyyden pååhån toisistaan vakioetaisyydelle maatto-levysta ja jonka antenniyksikon avulla vastaanotetaan ja lahetetåan ympyrapolarisoitunutta sahkomagneettista sateilyå.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen satelliit-20 tiantenni jår jestely, tunnettu siita, ettå maattolevy (16) on muodostettu allasmaiseksi osaksi, jonka sisåån antennielementit (14, 15) on asennettu.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen satelliittiantenni jarjestely, tunnettu siita, etta 25 antennijarjestelyyn kuuluu tehonjako- ja vaiheistusyk-sikkd (2), jossa on kaksi vaiheistinta (21, 22) ja 180° hybridi (23).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen satelliittiantenni jar jestely, tunnettu siita, etta te- 30 honjako- ja vaiheistusyksikko (2) on asennettu maatto-levyn (16) takapuolelle yhdessa antennielementtien (14, 15) kuormien (20; 20a, 20b) kanssa.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen satelliittiantenni jar jestely, tunnettu siita, etta 35 kumpaankin vaiheistimeen (21, 22) kuuluu kaksi rinnak-kaista toisista påiståån tulo- ja lahtoportteihin (PI, P2) yhdistettyå siirtojohtoa (26a, 26b; 27a, 27b), 90927 17 tulo- ja låhtoporttien (PI, P2) valille sovitetut siir-tojohdot (28a, 28b), ja tulo- ja låhtoportteihin (PI, P2) yhdistettyjen sovitusjohtojen (29, 29b; 30a, 30b) påihin asennetut kytkentåelimet (31, 32) vaihe-eron 5 toteuttamiseksi.

6. Jonkin edeltåvistå patenttivaatimuksista mukainen satelliittiantennijårjestely, tunnettu siitå, ettå satelliittiantennijarjestelyyn kuuluu ensimmåinen runko-osa (3), johon antenniyksikko (1) on 10 asennettu, ja tukielimet (5), joiden avulla antenniyksikko (1) on jarjestetty ensimmåiseen runko-osaan (3) atsimuuttitasoon (B-B) nahden sopivaan korotuskulmaan (a) .

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen satelliit- 15 tiantenni jar jestely, tunnettu siita, ettå tukielimet (5) ovat saådettaviå elimiå korotuskulman (a) saatamiseksi.

8. Jonkin edeltavista patenttivaatimuksista mukainen satelliittiantennijarjestely, tunnettu 20 siita, ettå satelliittiantennijarjestelyyn kuuluu toi-nen runko-osa (4) ja kååntomoottori, edullisesti askel-moottori (7), ja ensimmåinen runko-osa (13) on asennettu toiseen runko-osaan (4) liikutettavasti siten, ettå ensimmåinen runko-osa (3) ja antenniyksikko (1) on 25 kååntomoottorilla kåånnettåvisså atsimuuttitasossa toisen kiinteån runko-osan (4) suhteen.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen satelliittiantenni jår jestely , tunnettu siitå, ettå satelliittiantenni jår jestelyyn kuuluu suuntauslaite (8), 30 johon kuuluu ohjausyksikko (33), ilmaisin ja mittausyk-sikkd (34) radiotaajuisen singnaalin tason mittaamisek-si, vålineet (9) antenniyksikon kulma-aseman måårittå-miseksi atsimuuttitasossa ja kååntomoottorin ohjain (39).

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen satelliit tiantenni jår jestely, tunnettu siitå, ettå anten-nijårjestelyyn kuuluu joustava liitåntåkaapeli (11), 18 jolla antenniyksikko (1) on liitetty suuntauslaittee-seen ja låhetin-vastaanottimeen, ja rajakytkin (12) antenniyksikon kiertokulman (β) rajoittamiseksi.

11. Jonkin edeltåvistå patenttivaatimuksista 5 mukainen satelliittiantennijarjestely, tunnettu siita, etta antennijarjestely on peitetty suojakuvulla (13) . 90927 19