FI91028B - Satelliittiantennijärjestely - Google Patents

Description

91028

SATELLIITTIANTENNIJÄRJESTELY

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty satelliittiantenni järjestely 5 erityisesti puheviestintään tarkoitettua liikkuvaa maa-asemaa varten.

Uusia satelliittijärjestelmiä on kehitteillä erityisesti liikkuvia maaviestintäjärjestelmiä varten. Tiedonsiirto- ja paikannusjärjestelmiä, kuten Inmarsat 10 C, PRODAT, Euteltracks and Lockstar, on jo esitelty ja ne ovat asteittain tulossa käyttöön. Markkinointitutkimukset osoittavat myös, että on tarvetta puheviestintä-järjestelmille. Kaksi järjestelmää EMS (European Mobile System) ja Inmarsat M ovat kehitteillä L-kaistan puhe-15 viestintään tarkoitettuja liikkuvia maa-asemaviestintä-järjestelmiä varten. Järjestelmät täydentävät erityisesti maalla liikkuville asemille tarjottuja palveluita antamalla käyttöön joustavia suljettuja verkkoja, jotka kattavat koko Euroopan alueen. Eräänä lupaavimpana 20 sovellutuksena voidaan pitää kuorma-autojen viestintä-verkkoja.

Ympärisäteileviä antenneja voidaan käyttää pienillä datansiirtonopeuksilla. Näiden antenneiden vahvistus on luokkaa 3...5 dBi, mikä on yleensä riit-25 tävä. Ääniviestinnässä tarvitaan kuitenkin parempaa signaali-kohinasuhdetta, kuin mitä ympärisäteilevät antennit voivat tarjota. Tämä vaatimus johtaa siihen, että antennin vahvistus täytyy olla vähintään luokkaa 10 ... 12 dBi. Ennestään tunnetaan monia antennijärjes-30 telyjä, joissa antennielementti on suunnattavissa. Tällaisia antenneja ovat mm. tietyt rako- ja torvian-tennit sekä dipoliantennit. Ongelmana näiden antenniyk-siköiden kohdalla on syöttöpiirisovitusten mutkikkuus ja soveltumattomuus erilaisille seurantajärjestelmille.

35 Lisäksi näiden antennielementtien mekaaniset ominaisuudet ovat usein sopimattomia nimenomaan liikkuvaa maa-asemaa ajatellen.

2

Keksinnön tarkoituksena on tarjota uusi antenni järjestely / jonka avulla voidaan poistaa edellä mainitut ongelmat. Edelleen keksinnön tarkoituksena on saada aikaan valmistuskustannuksiltaan edullinen ja 5 massatuotantoon sopiva antennijärjestely.

Keksinnön mukaiselle antennijärjestelylle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.

Keksinnön mukaisesti satelliittiantenni järjes-10 telyyn erityisesti puheviestintään tarkoitettua liikkuvaa maa-asemaa varten kuuluu antenniyksikkö, joka on atsimuuttitasossa suunnattavissa satelliittiin, ja joka antenniyksikkö on muodostettu joukosta antennielement-tejä, ohjausyksikkö ja kytkentäyksikkö, jonka anten-15 niyksikön antennielementit ovat identtisiä kulkuaalto-tyyppisiä ilmaeristeantennielementtejä, jotka on järjestetty rinnakkain ympyrän kehälle etäisyyden päähän toisistaan. Keksinnön mukaisesti kukin antennielementti on muodostettu ympyränkaaren muotoisesta tasomaisesta 20 johtavasta liuskasta, joka on sovitettu vakioetäisyy-delle maattolevystä ja päätetty kuormaan, ja että kunkin antennielementin maattolevy on muodostettu allas-maiseksi osaksi, jonka sisään liuska on asennettu; ja antennielementeistä samaan aktiiviseen antenniyksikköön 25 kuuluu yhtäaikaisesti kaksi vierekkäistä antenniele-menttiä, jotka valitaan ohjausyksikön ja kytkentäyk-sikön avulla vastaanottamaan halutusta suunnasta ja lähettämään olennaisesti samaan suuntaan ympyräpola-risoitunutta sähkömagneettista säteilyä.

30 Antennielementit ovat edullisesti kulkuaalto- tyyppisiä ilmaeristeantennielementtejä, jotka ovat rakenteeltaan identtisiä. Antennielementit on järjestetty ympyrän kehälle siten, että ne peittävät koko 360°:n kehäalueen. Satelliittiantennijärjestelystä 35 voidaan tällöin valita ohjausyksikön ja kytkentäyksikön avulla ne kaksi antennielementtiä, joiden säteilykeilat suuntautuvat haluttuun suuntaan.

Il 91028 3

Keksinnön mukaisella maattolevyllä on jäykkä mekaaninen rakenne. Lisäksi tällaisella maattolevyllä saavutetaan suoraan maattolevyyn verrattuna parempi isolaatio naapuriantennielementtien välille. Lisäksi 5 tällainen maattolevy vaikuttaa stabiloivasti syöttöpis-teen impedanssiin.

Satelliittiantenni järjestelyn eräässä sovellutuksessa kytkentäyksiköön kuuluu kaksi kytkinryhmää, joiden avulla kaksi rinnakkaista antennielementtiä on 10 valittavissa halutusta paikasta ympyrän kehällä. Kyt-kinryhmät ovat edullisesti muodostettu PIN-diodeista.

Satelliittiantenni järjestelyn eräässä sovellutuksessa siihen kuuluu tehonjako- ja vaiheistusyksikkö, jossa on 180°:n hybridi ja kaksi vaiheistinta.

15 Satelliittiantenni järjestelyn eräässä sovellu tuksessa vaiheistin on kuormituslinjatyyppinen vaiheistin. Siihen kuuluu kaksi toisesta päästään tulo- ja lähtöportteihin yhdistettyä rinnakkaista siirtojohtoa ja niiden sekä tulo- ja lähtöporttien väliset siirto-20 johdot, ja tulo- ja lähtöportteihin yhdistettyjen sovi-tusjohtojen päihin asennetut kytkinelementit vaihe-eron toteuttamiseksi. Kytkentäyksikön ja mainittujen vai-heistimien avulla valitulle kahdelle antennielementille voidaan toteuttaa kolme eri suuntaista säteilykeilaa 25 vaiheistimien kytkimien tiloista riippuen. Näin kahdesta antennielementistä muodostetun aktiivisen antenniyk-sikön säteilykeilaa voidaan edullisesti säätää esim. ± 7° antennielementtien keksimääräiseen normaalisuuntaan nähden ja näin toteuttaa joutavasti ja luotettavasti 30 satelliitin seuranta. Lisäksi suhteellisen pienellä antennielementtien määrällä ympyrän kehällä voidaan toteuttaa ainakin kaksinkertainen joukko säteilykeilo-ja, jotka täyttävät olennaisesti aukottomasti atsimuut-titason.

35 Satelliittiantennijärjestelyn eräässä sovellu tuksessa antennielementit on varustettu tukielimillä, joiden avulla antennielementit on järjestetty runko- 4 osaan atsimuuttitasoon nähden sopivaan korotuskulmaan. Korotuskulma riippuu seurattavan tietoliikennesatelliitin rata-asemasta ja sen maa-aseman maantieteellisestä asemasta, jossa antennijärjestelyä käytetään.

5 Satelliittiantenni järjestelyn eräässä sovellu tuksessa tukielimet ovat säädettäviä elimiä korotuskul-man säätämiseksi. Tukielimien avulla kaikkien anten-nielementtien korotuskulma asetetaan samaksi atsimuut-titasossa siten, että antennielementtien säteilykeilo-10 jen korotuskulmat ovat oikeat satelliitin asemaa ajatellen. Korotuskulma vaihtelee välillä 10° - 50° ja se on edullisesti asetettavissa esim. 10°:n välein. Sätei-lykeilan leveys kattaa vielä mainitun 10°:n alueen ilman, että keilan reuna-alueen vahvistuksessa tapahtuu 15 kovin voimakasta heikkenemistä.

Satelliittiantenni järjestelyn eräässä sovellutuksessa antennijärjestely on varustettu suojakuvulla.

Satelliittiantenni järjestelyn eräässä sovellutuksessa siihen kuuluu suuntauslaite satelliitin etsin-20 nän ja seurannan toteuttamiseksi. Tähän suuntauslait-teeseen on yhdistetty ilmaisin- ja mittausyksikkö sig-naalitason mittaamiseksi käytetyllä radiotaajuusalueel-la. Suuntauslaite on yhdistetty ohjausyksikköön ja kytkentäyksikköön niiden kahden yhdessä toimivan anten-25 nielementin valitsemiseksi antennielementtien joukosta, joiden antennielementtien välityksellä saadaan signaa-litasoltaan paras tietoliikennenyhteys satelliittiin. Suuntauslaite toteutetaan edullisimmin mikroprosessoripohjaisella tietojenkäsittelylaitteella, johon kuuluu 30 joukko oheis- ja liitäntäyksiköitä. Suuntauslaitteeseen eri toiminnot on sopivasti ohjelmoitu.

Keksinnön etuna on, että satelliittiantenni-järjestely on suhteellisen yksinkertainen ja pieneen tilaan sopiva. Tällainen antennijärjestely on valmis-35 tuskustannuksiltaan edullinen ja soveltuu näin massatuotantoon.

Edelleen keksinnön etuna on, että aktiivisella

II

91028 5 antenniyksiköllä, johon kuuluu samanaikaisesti kaksi antennielementtiä, saadaan aikaan suuri vahvistus.

Edelleen keksinnön etuna on, että antennijär-jestelyn syöttöpiiri on suhteellisen yksinkertainen ja 5 se tarjoaa tehokkaan ja yksinkertaisen tavan kytkeä ja vaiheistaa halutut säteilykeilat valituista antenniele-menteistä.

Edelleen keksinnön etuna on, että antenniele-menttien lukumäärään nähden saadaan aikaan kaksinker-10 täinen määrä säteilykeiloja. Ympyrän kehälle sijoitetuista antennielementeistä on aina kaksi aktiivista elementtiä ja ne tuottavat kaksi säteilykeilaa ennalta määrätyllä vaiheistuksella.

Edelleen keksinnön etuna on, että korotuskul-15 man säätäminen on yksinkertaista ja se voidaan toteuttaa joko mekaanisesti tai sopivalla toimilaitteella.

Edelleen keksinnön etuna on, että antenniyksi-kön avulla saadaan aikaan sopiva säteilykuvio, jonka peittoalue saadaan laajaksi. Satelliittiantennijärjes-20 tely soveltuu pienille korotuskulmille aina n. 10°:sta asti, jotka ovat erityisen tärkeitä pohjoisilla leveysasteilla antennijärjestelyn käyttöä ajatelleen.

Edelleen keksinnön eduista voidaan todeta seuraavaa: satelliitin etsintärutiinit toimivat nopeas-25 ti, kun järjestely käynnistetään. Edelleen järjestelmä ottaa huomioon kohtuullisen suuren antenniyksikön koh-distusvirheen, kun otetaan huomioon antenniyksikön kaistaleveys ja vahvistushäviö. Edelleen järjestelyn etuna on, että se toimii pienellä signaali-kohinasuh-30 teella. Edelleen antennijärjestely toimii luotettavasti huolimatta lyhyen ja pitkän ajan signaalitason muutoksista. Edelleen antennijärjestelyn etuna on, että se toipuu nopeasti häiriötilanteista. Lisäksi antennijärjestely aiheuttaa minimaalisen vähän vääristymiä vies-35 tintäkanaville.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 6 kuva 1 esittää päältä katsottuna erästä keksinnön mukaista satelliittiantennijärjestelyä; kuva 2 esittää poikkileikkausta A - A kuvan 1 mukaisesta satelliittiantennijärjestelystä; 5 kuva 3a esittää antennielementtiä päältä ja kuva 3b sivulta katsottuna; kuva 4 esittää lohkokaaviona pääosia keksinnön mukaisesta satelliittiantennijärjestelystä; kuva 5 esittää kaaviomaisesti hybridiä; 10 kuva 6 esittää kaaviomaisesti vaiheistinta; kuva 7 esittää layout-kaaviota tehonjako- ja vaiheis-tusyksiköstä; kuva 8 esittää säteilykeiloja; kuva 8a esittää aktiivisen antennielelementtiparin säteilykeiloja ja kuva 8b 15 antenniyksikön, jossa on 12 antennielementtiä, toteutettavissa olevia säteilykeiloja; ja kuva 9 esittää suuntauslaitetta lohkokaaviomuodossa siihen liittyvine yksikköineen ja laitteineen.

Kuvissa 1 ja 2 on esitetty eräs keksinnön 20 . mukainen satelliittiantennijärjestely havainnollisena kaaviokuvana. Antennijärjestelyyn kuuluu antenniyksikkö 1, jossa on joukko antennielementtejä 1; l1 - l12, jotka on järjestetty kiekon muotoiselle runko-osalle 2. Ne on sovitettu rinnakkain ympyrän kehälle runko-osan 2 reu-25 na-alueelle. Ne on järjestetty etäisyyden päähän toisistaan siten, että ne täyttävät sektori kerrallaan koko kehäalueen. Tässä sovellutusesimerkissä antenniyksikkö 1 on muodostettu kahdestatoista antenniele-mentistä l1 - l12.

30 Antennijärjestelyyn kuuluu myös tukielimet 3, joiden avulla antenniyksikön 1 elementit l1 - l12 on järjestetty runko-osaan 2 nähden sopivaan korotuskul-maan a. Tukielimet 3 ovat esim. tukitankoja, jotka ovat pituudeltaan jaksottain tai jatkuvasti manuaalisesti 35 tai sopivalla toimilaitteella säädettäviä elimiä koro-tuskulman a säätämiseksi.

Antennijärjestelyyn kuuluu edelleen ohjausyk- 91028 7 sikkö 4 ja kytkentäyksikkö 5. Antennielementeistä l1 -l12 samaan aktiiviseen antenniyksikköön esim. 6 kuuluu yhtäaikaisesti kaksi antennielementtiä l7, l8, jotka valitaan ohjausyksikön 4 ja kytkentäyksikön 5 avulla 5 vastaanottamaan halutusta suunnasta ja lähettämään olennaisesti samaan suuntaan ympyräpolarisoitunutta sähkömagneettista säteilyä.

Satelliittiantennijärjestely on varustettu suojakuvulla 7 antennielementtien l1 - l12 ja muiden 10 antennijärjestelyyn kuuluvien laitteiden suojaamiseksi.

Antennielementit l1 - l12 ovat identtisiä kulku-aaltotyyppisiä ilmaeristeantennielementtejä, kuten kuvissa 3a ja 3b on esitetty. Kukin antennielementti muodostuu kaarevasta ohuesta johtavaa materiaalia, 15 kuten kuparia, olevasta ohuesta tasomaisesta liuskasta 8. Liuska on asennettu eristeainelevylle esim. tunnettua piirilevytekniikkaa hyväksi käyttäen. Liuska on va-kiolevyinen ja muodoltaan olennaisesti ympyrän kaari, joka täyttää 270°:n sektorin. Antennielementin nimel-20 , linen sähköinen pituus on lähellä käytettyä aallonpi tuutta. Liuska 8 on sovitettu vakioetäisyydelle h maattolevystä 9. Liuskan 8 kummassakin päässä on kolmiomaiset liitäntäosat 10 ja navat 11, 12. Toinen napa toimii syöttönapana ja toinen kuormitusnapana.

25 Antennielementin l1 - l12 säteilytehoa voidaan säätää mikroliuskan 8 leveyttä b ja etäisyyttä h maat-totasosta 9 säätämällä. Optimaalinen antennivahvistus saavutetaan, kun noin 90% antennielementtiin syötetystä tehosta muuttuu säteilyksi ja 10% absorboituu sovitus-30 kuormaan.

Aktiivinen antenniyksikkö esim. 6 muodostetaan sähköisesti valitsemalla kaksi rinnakkaista antennielementtiä, kuten l7, l8 antennielementtien l1 - l12 joukosta. Sillä saavutetaan merkittäviä etuja yhteen valitta-35 vaan antennielementtiin nähden. On huomattu, että antennielementin optimaaliset vahvistusarvot ja sätei-lykeilan leveydet riippuvat maattolevyn muodosta ja 8 koosta. Pääsäteilykeilan maksimin suunta riippuu jonkin verran käytetystä taajuudesta ja se poikkeaa maattole-vyn normaalista n. 5 - 15°. Tämä poikkeamakulma riippuu myös maattolevyn muodosta. Kahden yhteistoiminnassa 5 olevan rinnakkaisen antennielementin l1 - l12 avulla, jotka elementit on sovitettu etäisyyden päähän toisistaan ja joita syötetään rinnakkain sopivalla vaihe-erolla, pääsäteilykeilan kulmariippuvuus taajuudesta voidaan likipitäen eliminoida.

10 Maattolevy 9 on puolisuunnikkaan muotoinen taso, jonka reunat 9a, 9b, 9c ja 9d on käännetty ylöspäin siten, että maattolevystä muodostuu matala allas (huom. reunat on käännetty havainnollisuuden vuoksi vaakatasoon kuvassa 3a). Maattolevyn 9 keskileveys 1 on 15 liuskan 8 kokonaisleveyden ja antennielementtien etäisyyden luokkaa a ja maattolevyn pituus k on vuorostaan luokkaa 1,5 - 2,0 x a. Allasmaisen maattolevyn syvyys s on luokkaa 0,1a. Eräässä edullisessa sovellutuksessa maattolevyn dimensiot ovat: korkeus k = 150 mm, leveä 20 kanta leveys 11 = 150 mm, kapea kanta leveys 12 = 90 mm ja maattolevyn syvyys h = 20 mm. Maattolevy 9 on jotain sopivaa johtavaa materiaalia, kuten alumiinia.

Kuva 4 esittää lohkokaaviota keksinnön mukaisesta satelliittiantennijärjestelystä. Antenniyksikön 1 25 antennielementtien l1 - l12 syöttönavat 11; li1 - li12 on yhdistetty kytkentäyksikön 5 kahteen kytkinryhmään 13, 14 ja vastaavasti toiset navat 12; 121 - 122 on yhdistetty sovituskuormiin 15; 151 - 1512. Antennielementit l1 - I12 on ryhmitelty siten, että vierekkäiset elementit 30 l1, l2; l2, l3; l3, l4, ... on yhdistetty eri kytkinryh- miin 13, 14. Näin menetellen antennielementit l1 - l12 on vuorotellen kytketty ensimmäiseen kytkinryhmään 13 ja toiseen kytkinryhmään 14. Kumpaankin kytkinryhmään 13, 14 kuuluu tässä tapauksessa kuusi lähtöä 13; 131 - 136 35 ja 14; 141 - 146. Ohjausyksikön 4 avulla ohjataan kyt-kinryhmiä 13, 14 siten, että aina voidaan valita kaksi rinnakkaista elementtiä l1, l2; l2, l3; ... toimimaan

II

91028 9 yhtä aikaa aktiivisena antenniyksikkönä.

Kytkinryhmien 13, 14 tulot 16, 17 on yhdistetty tehonjako- ja vaiheistusyksikköön 18. Tehonjako- ja vaiheistusyksikköön 18 kuuluu kaksi vaiheistinta so.

5 ensimmäinen vaiheistin 19 ja toinen vaiheistin 20, sekä 180° hybridi 21. Hybridin 21 ensimmäinen tulo 21a on tehonjako- ja vaiheistusyksikön 18 tulo ja se on yhdistetty ilmaisin- ja mittausyksikköön 29 sekä vastaan-otin-lähetinyksikköön (ei esitetty piirustuksessa).

10 Toinen hybridin 21 tuloista on yhdistetty kuorman 22 kautta maahan. Hybridin 21 lähdöt 21c, 2Id on yhdistetty vastaavasti ensimmäisen vaiheistimen 19 tuloon ja toisen vaiheistimen 20 tuloon.

Hybridi 21 on esitetty kaaviomaisesti kuvassa 15 5. Tulo- ja lähtöportit on merkitty samoin viitenume roin kuin kuvassa 4. Tuloportti 21a on ero- eli D-port-ti ja tuloportti 21b on summa- eli S-portti. Kun signaali syötetään sisään D-portista, lähtöporteista 21c, 21d saadaan lähtösignaalit, jotka ovat 180° vaihesiir-20 rossa keskenään. Kun taas S-portista syötetään signaali hybridiin, lähtöporteista saadaan ulos samassa vaiheessa olevat signaalit.

Vaiheistimet 19, 20 on toteutettu siirtojohtojen ja kytkentäelimien avulla, kuten kuvasta 6 käy 25 ilmi. Vaiheistimeen 19, 20 kuuluu sekä tulo- että läh-töporttiin PI, P2 toisesta päästään yhdistetyt kaksi rinnakkaista siirtojohtoa 23a, 23b ja 24a, 24b sekä porttien välille yhdistetyt siirtojohdot 25a, 25b.

Tämän lisäksi vaiheistimeen 19, 20 kuuluu kumpaankin 30 porttiin PI, P2 sovitus johtojen 26a, 26b; 27a, 27b päihin asetetut kytkentäelimet 28a ja 28b. Kytkentäeli-met 28a, 28b on toteutettu sopivien diodien avulla ja ne voidaan kytkeä johtavaan tilaan tai sulkutilaan. Molemmat kytkentäelimet 28a, 28b ovat samanaikaisesti 35 samassa tilassa, jolloin vaiheistin 19, 20 on rakenteeltaan symmetrinen. Vaiheistimen 19, 20 siirto-ominaisuudet portista P1 porttiin P2 tai päinvastoin ovat 10 näin ollen samat. Tällaisen kuormituslinjatyyppisen vaiheistimen 19, 20 häviöt ovat pienet ja taajuusalue laaja. Lisäksi vaiheistimen sovitusominaisuudet ovat hyvät.

5 Tehonjako- ja vaiheistusyksikön 18 eräs edul linen sovellutus on esitetty layout-kaaviona kuvassa 7. Hybridi 21 sekä vaiheistimet 19, 20 on valmistettu samalle substraatille mikroliuskamenetelmällä.

Vaiheistimet 19, 20 on optimoitu tässä sovel-10 lutuksessa antamaan 33°:n vaihesiirto. Tämä merkitsee n. 14°:n (+ 7° suorasta keskisuunnasta) erotuskulmaa aktiivisesta antenniyksiköstä saataville säteilykei-loille. Vaiheistimien 19, 20 ja erityisesti niiden kytkentäelimien 31, 32 tiloja muuttamalla voidaan ak-15 tiivisen antenniyksikön säteilykeilan suuntaa muuttaa maattotason 9 normaalin eli keskisuunnan ja ääriasentojen välillä, kuten seuraavassa esitetään.

Vaiheistimia 19, 20 käytetään hyväksi säteily-keilan suuntaamiseksi satelliitin seurantaa toteutetta-20 essa. Vaiheistimen 19, 20 kytkimiä 28a, 28b sopivasti ohjaamalla voidaan siirtyä oikeasta säteilykeilasta "Right" vasempaan säteilykeilaan "Left" tai keskisätei-lykeilaan "Mid", jotka säteilykeilat on havainnollisesti esitetty kuvassa 8a. Kytkentä oikeasta säteilykei-25 lasta "Right" vasempaan säteilykeilaan "Left" tai päinvastoin toteutetaan siten, että molempien vaiheistimien 19, 20 kytkentäelimien 28a, 28b tilaa muutetaan. Tällöin vaiheistimet muuttuvat ominaisuuksiltaan toistensa peilikuviksi. Vastaavasti mikäli vain toisen kytkentä-30 elimen 28a tai 28b tilaa muutetaan säteilykeila siirtyy keskisäteilykeilasta "Mid" joko oikeaan "Right" tai vasempaan "Left" säteilykeilaan. Säteilykeilojen leveyteen vaikuttaa jonkin verran korotuskulma a ja myös käytetty vastaanotto- ja lähetyskaista. Edellä esitetty 35 tehonjako- ja vaiheistusyksikkö 18 on lähinnä tarkoitettu taajuusalueelle 1,5 - 1,7 GHz.

Aktiivinen antenniyksikkö muodostetaan kahdes- 91028 11 ta vierekkäisestä antennielementistä 1‘, 1% l2, l3, .... Aktiiviselle antenniyksikölle voidaan järjestää kaksi säteilykeilaa, kuten edellä on selostetu, jotka keilat poikkeavat suunnaltaan toisistaan jopa 15°. Antenniyk-5 sikön 1 avulla ympyrän kehälle saadaan kaksinkertainen joukko säteilykeiloja antennielementtien l1 - l12 lukumäärään verrattuna. Näin kahdellatoista antennielemen-tillä voidaan toteuttaa kaksikymmentäneljä säteilykeilaa, jotka jakautuvat olennaisen tasaisesti atsimuutti-10 tasolla ympyrän kehälle. Tämä on esitetty havainnollisesti kuvassa 8b.

Kuvassa 9 on esitetty lohkokaavion muodossa suuntauslaite 30 liitäntä- ja oheisyksikköineen. Suun-tauslaitteeseen 30 kuuluu tietojenkäsittely-yksikkö 31a 15 ja tähän liitetty muistiyksikkö 31b. Tietojenkäsittely-yksikköön 31a on edelleen yhdistetty sopivalla väylällä 32 joukko oheisyksikköjä liitäntäyksikköjen välityksellä, kuten korotuskulmailmaisin 33 liitäntäyksikkönsä 34 välityksellä, ilmaisin- ja mittausyksikön 29 A/D-muun-20 nin 35, vaiheistimien kytkentäyksikkö 36 ja tukielimien ohjain 37. Kytkentäyksikön 5 ohjausyksikkö 4 on yhdistetty myös suuntauslaitteen väylään 32. Suuntauslait-teeseen 30 kuuluu lisäksi liitäntäyksikkö 38 tietojen, kuten ohjelmointi- ja muiden tietojen syöttämiseksi 25 suuntauslaitteelle sekä liitäntäyksikkö 39 suuntaus-laitteen liittämiseksi ulkopuolisiin järjestelmiin.

Tämän lisäksi suuntauslaitteeseen 30 kuuluu edullisesti kompassiinitäntäyksikkö 40, kompassin 41 liittämiseksi järjestelyyn.

30 Korotuskulmailmaisimen liitäntäyksikkö 34 on yhdistetty antennielementtien 1 korotuskulman a mittaa-vaan korotuskulmailmaisimeen 33, joka on sovitettu runko-osan 3 ja antennielementtien l;ll - l12 väliin (vrt. kuva 2). Ilmaisin- ja mittausyksikkö 29 sisältää 35 välitaajuusosan ja rf-ilmaisimen sekä mittausosan rf-tason mittaamiseksi. Tämä mittaussignaali syötetään A/D-muuntimen 34 kautta suuntauslaitteeseen. Kytken- 12 täyksikkö 36 on yhdistetty tehonjako- ja vaiheistusyk-sikön 18 vaiheistimien 19 ja 20 kytkentäelimiin 28a, 28b. Tukielimet 3 on tässä tapauksessa varustettu toimilaitteella 42 (vrt. kuva 2), kuten sähkömoottorilla 5 tukielimien 3 pidentämiseksi ja lyhentämiseksi. Tu-kielimien ohjain 37 on yhdistetty tukielimien toimilaitteeseen 42.

Suuntauslaitteen 30 avulla toteutetaan satelliitin etsintä ja seuranta seuraavasti. Satelliittian-10 tennijärjestelyä käynnistettäessä tarkistetaan anten-niyksikön 1 elementtien l1 - l12 korotuskulma a. Mikäli korotuskulma a ei vastaa maa-aseman sijaintia suhteessa leveyspiiriin ja satelliittiin sitä korjataan esim. 10° välein välillä 10°-50°. Säteilykeilan muoto ja leveys 15 on sellainen, että 10° säätöaskeleet ovat riittäviä hyvin antennivahvistuksen ja signaali/kokonaisuuden soveltamiseksi. Korotuskulman a korjaaminen tapahtuu säätämällä tukielimien toimilaitteen 42 avulla tukieli-men 3 pituus sopivaksi siten, että haluttu korotuskulma 20 a saavutetaan. Korotuskulmasta a saadaan tieto korotus-kulmailmaisimen 33 kautta suuntauslaitteelle 30.

Korotuskulman a asettamisen jälkeen aloitetaan satelliitin hakuvaihe. Satelliitin radio-taajuussignaalin taso eli rf-tasoa mitataan ilmaisin-25 ja mittausyksiköllä 29 aktivoimalla antennielementtipa- ri l1, l2; l2, l3; l3, l4; jne. kerrallaan ja käymällä läpi kaikki antennielementit l1 - l12. Näiltä peräkkäin aktivoiduilta antenniyksiköiltä saadut rf-tason mittausarvot tallennetaan muistiin 31b. Tämän mittauksen 30 aikana käydään läpi kunkin antennielementtiparin sätei- lykeilat sekä oikea että vasen säteilykeila, jolloin atsimuuttitaso tulee kokonaisuudessaan käytyä läpi säteilykeiloilla, jotka käyvät ilmi kuvasta 8b.

Kun ensimmäinen mittaussarja on suoritettu, 35 antenniyksikön 1 se antennielementtipari aktivoidaan, jonka yhteydessä on mitattu maksimaalinen rf-tason signaali. Tämän jälkeen siirrytään seurantavaiheeseen.

Il 91028 13

Seurantavaihe perustuu rf-signaalitason seurantaan kahdella säteilykeilalla eli vasemmalla ja oikealla säteilykeilalla, kuten aikaisemmin on jako- ja vaiheistusyksikön yhteydessä selostettu. Tällä tavalla 5 menetellen antenniyksikkö 1 pyritään pitämään jatkuvasti sähköisesti suunnattuna satelliittikohteeseen, jotta maa-aseman liikkeistä huolimatta tietoliikenneyhteys säilyisi.

Suuntauslaitteeseen voidaan lisätä sähköinen 10 kompassi 41 tai muu ilmaisin, jolla pystytään seuraamaan ajoneuvon kääntymistä, ja tämän avulla voidaan auttaa tehokkaasti suuntauslaitetta 30 pitämään aktiivinen antenniyksikkö suunnattuna satelliittiin.

Edellä keksintöä on selostettu lähinnä sen 15 yhteen edulliseen sovellutusesimerkkiin viittaamalla, mutta monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnön puitteissa.

Claims (8)

14

1. Satelliittiantennijärjestely erityisesti puheviestintään tarkoitettua liikkuvaa maa-asemaa var-5 ten, johon kuuluu antenniyksikkö (1), joka on atsimuut-titasossa suunnattavissa satelliittiin, ja joka antenniyksikkö (1) on muodostettu joukosta antennielementte-jä (l1 - l12), ohjausyksikkö (4) ja kytkentäyksikkö (5), jonka antenniyksikön antennielementit ovat identtisiä 10 kulkuaaltotyyppisiä ilmaeristeantennielementtejä, jotka on järjestetty rinnakkain ympyrän kehälle etäisyyden päähän toisistaan, tunnettu siitä, että kukin antennielementti (l1 - l12) on muodostettu ympyränkaaren muotoisesta tasomaisesta johtavasta liuskasta (8), joka 15 on sovitettu vakioetäisyydelle maattolevystä (9) ja päätetty kuormaan (15), ja että kunkin antennielementin (l1 - l12) maattolevy (9) on muodostettu allasmaiseksi osaksi, jonka sisään liuska (8) on asennettu; ja anten-nielementeistä samaan aktiiviseen antenniyksikköön (6) 20 kuuluu yhtäaikaisesti kaksi vierekkäistä antenniele-menttiä, jotka valitaan ohjausyksikön (4) ja kytken-täyksikön (5) avulla vastaanottamaan halutusta suunnasta ja lähettämään olennaisesti samaan suuntaan ympyrä-polarisoitunutta sähkömagneettista säteilyä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen satelliittiantenni järjestely, tunnettu siitä, että kytkentäyksikköön (5) kuuluu kaksi kytkinryhmää (13, 14), joiden avulla kaksi rinnakkaista antennielementtiä (l1, l2; l2, l3; l3, l4; ..·) on valittavissa halutusta 30 paikasta ympyrän kehällä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sate-liittiantennijärjestely, tunnettu siitä, että antennijärjestelyyn kuuluu tehonjako- ja vaiheis-tusyksikkö (18), jossa on kaksi vaiheistinta (19, 20) 35 ja 180° hybridi (21).

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen sate-liittiantennijärjestely, tunnettu siitä, että n 91028 15 kumpaankin vaiheistimeen (19, 20) kuuluu kaksi toisesta päästään tulo- ja lähtöportteihin (PI, P2) yhdistettyä rinnakkaista siirtojohtoa (23a, 23b; 24a, 24b), tulo- ja lähtöporttien (PI, P2) välille sovitetut siirtojohdot 5 (25a, 25b), ja tulo- ja lähtöportteihin (PI, P2) yhdistettyjen sovitus johto jen (26, 26b; 27a, 27b) päihin asennetut kytkentäelimet (28a, 28b) vaihe-eron toteuttamiseksi .

5. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista 10 mukainen sateliittiantennijärjestely, tunnettu siitä, että antennielementit (l1 - l12) on varustettu tu-kielimillä (3), joiden avulla antennielementit on järjestetty runko-osaan (2) atsimuuttitasoon (B-B) nähden sopivaan korotuskulmaan (a).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sateliit tiantenni järjestely, tunnettu siitä, että tu-kielimet (3) ovat säädettäviä elimiä korotuskulman (a) säätämiseksi.

7. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista 20 mukainen sateliittiantennijärjestely, tunnettu siitä, että antennijärjestely on varustettu suojakuvulla (7).

8. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen satelliittiantennijärjestely, tunnettu 25 siitä, että antennijärjestelyyn kuuluu suuntauslaite (30) satelliitin etsinnän ja seurannan toteuttamiseksi, johon suuntauslaitteeseen on yhdistetty ilmaisin- ja mittausyksikkö (29) rf-signaalitason mittaamiseksi, ja joka suuntauslaite on yhdistetty ohjausyksikköön (4) ja 30 kytkentäyksikköön (5) niiden kahden yhdessä toimivan antennielementin (esim. 6) valitsemiseksi antenniele-menttien (l1 - l12) joukosta, joiden antennielementtien välityksellä saadaan signaalitasoltaan paras tietoliikenneyhteys satelliittiin. 16