FI91460C - satellite antenna - Google Patents

satellite antenna Download PDF

Info

Publication number
FI91460C
FI91460C FI924923A FI924923A FI91460C FI 91460 C FI91460 C FI 91460C FI 924923 A FI924923 A FI 924923A FI 924923 A FI924923 A FI 924923A FI 91460 C FI91460 C FI 91460C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
antenna
satellite
unit
antenna elements
antenna system
Prior art date
Application number
FI924923A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI924923A (en
FI91460B (en
FI924923A0 (en
Inventor
Tapio Salminen
Jouko Aurinsalo
Risto Mutanen
Ismo Huhtinen
Ilkka Pitkaenen
Arto Hujanen
Kalevi Laukkanen
Stefan Tallqvist
Ilkka Marttila
Original Assignee
Valtion Teknillinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FI915134A external-priority patent/FI91028C/en
Application filed by Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Priority to FI924923A priority Critical patent/FI91460C/en
Publication of FI924923A0 publication Critical patent/FI924923A0/en
Publication of FI924923A publication Critical patent/FI924923A/en
Publication of FI91460B publication Critical patent/FI91460B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI91460C publication Critical patent/FI91460C/en

Links

Description

i 91460i 91460

SATELLIITTIANTENNIJÅRJESTELYSATELLIITTIANTENNIJÅRJESTELY

Keksinnon kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa mååritelty satelliittiantennijårjestely 5 erityisesti puheviestintaan 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 kehitteillå erityisesti liikkuvia maaviestintåjårjestelmiå vårten. Tiedonsiirto- ja paikannusjårjestelmiå, kuten Inmarsat 10 C, PRODAT, Euteltracks and Lockstar, on jo esitelty ja ne ovat asteittain tulossa kåyttddn. Markkinointitutki-mukset osoittavat myos, ettfi on tarvetta puheviestintå-jårjestelmille. Kaksi jårjestelmåå EMS (European Mobile System) ja Inmarsat M ovat kehitteillå L-kaistan puhe-15 viestintåaln tarkoitettuja liikkuvia maa-asemaviestintS-jårjestelmiå vårten. Jårjestelmåt tåydentåvåt erityisesti maalla liikkuville asemille tarjottuja palveluita antamalla kåyttoon joustavia suljettuja verkkoja, jotka kattavat koko Euroopan alueen. Eråånå lupaavimpana 20 sovellutuksena voidaan pitåå kuorma-autojen viestintå-verkkoja.New satellite systems are being developed, especially for mobile terrestrial communication 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 earth station communication systems for L-band voice-15 communications. The systems complement the services provided, in particular, for terrestrial mobile stations by providing flexible closed networks covering the whole of Europe. One of the most promising 20 applications can be considered to be truck communication networks.

Ympårisåteileviå antenneja voidaan kåyttåå pienillå datansiirtonopeuksilla. Nåiden antenneiden vahvistus on luokkaa 3...5 dBi, mikå on yleenså riit-25 tåvå. Ååniviestinnåsså tarvitaan kuitenkin parempaa signaali-kohinasuhdetta, kuin mi tå ympårisåteilevåt antennit voivat tarjota. Tåmå vaatimus johtaa siihen, ettå antennin vahvistus tåytyy olla vfihintåån luokkaa 10 ... 12 dBi. Enneståån tunnetaan monia antennijårjes-30 telyjå, joissa antennielementti on suunnattavissa. Tållaisia antenneja ovat mm. tietyt rako- ja torvian-tennit sekå dipoliantennit. Ongelmana nåiden antenniyk-sikoiden kohdalla on syottopiirisovitusten mutkikkuus ja soveltumattomuus erilaisille seurantajårjestelmille.Ambient 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, a better signal-to-noise ratio is needed in voice communications than can be provided by ambient antennas. This requirement means that the antenna gain must be in the order of 10 ... 12 dBi. Many antenna systems are previously known in which the antenna element is directional. Such antennas include e.g. certain slot and horn antennas and dipole antennas. The problem with these antenna units is the complexity and unsuitability of the feeder circuit adaptations for different monitoring systems.

35 Lisåksi nåiden antennielementtien mekaaniset ominaisuu-det ovat usein sopimattomia nimenomaan liikkuvaa maa-asemaa ajatellen.35 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 edellå 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, mit3 on esitetty patenttivaatimukses-sa 1.The antenna arrangement according to the invention is characterized by what is stated in claim 1.

Keksinndn mukaiseen satelliittiantennijårjes-10 telyyn erityisesti puheviestintåån tarkoitettua liikku-vaa maa-asemaa vårten kuuluu antenniyksikko, joka on atsimuuttitasossa suunnattavissa satelliittiin. Keksinnon mukaisesti satelliittiantennijårjestelyyn kuuluu antenniyksikko, joka on muodostettu joukosta antennie-15 lementtejå ja maatasolevyjå, ohjausyksikkd ja kytken-tayksikko, jonka antenniyksikdn antennielementit maa-tasolevyineen on jfirjestetty rinnakkain ympyrMn kehSlle ja joista antennielementeistS samaan aktiiviseen anten-niyksikkoon kuuluu yhtSaikaisesti kaksi vierekkaista an-20 tennielementtiS, jotka valitaan ohjausyksikdn ja kytken-tayksikdn avulla vastaanottamaan halutusta suunnasta ja lahettSmaån olennaisesti samaan suuntaan ympyrfipolarisoi-tunutta sahkdmagneettista sfiteilyfi.The satellite antenna arrangement 10 according to the invention, in particular for a mobile earth station intended for voice communication, comprises an antenna unit which can be directed to the satellite in the azimuth plane. According to the invention, the satellite antenna arrangement comprises an antenna unit formed of a plurality of antenna elements and ground plates, a control unit and a switching unit, the antenna elements of the antenna unit , which are selected by means of a control unit and a switching unit to receive from the desired direction and to send a circularly polarized electromagnetic sphincter in substantially the same direction.

Antennielementit ovat edullisesti kulkuaalto-25 tyyppisiS ilmaeristeantennielementtejå, jotka ovat rakenteeltaan identtisia. Antennielementit on jårjes-tetty ympyran kehSlle siten, ettå ne peittMvSt koko 360°:n kehaalueen. SatelliittiantennijårjestelystSThe antenna elements are preferably air-insulating antenna elements of the traverse wave type 25, which are identical in structure. The antenna elements are arranged on the circumference of the circle so that they cover the entire 360 ° circumferential area. SatelliittiantennijårjestelystS

voidaan tålloin valita ohjausyksikdn ja kytkentåyksikdn 30 avulla ne kaksi antennielementtiå, joiden såteilykeilat suuntautuvat haluttuun suuntaan.in this case, the two antenna elements whose radiation beams are directed in the desired direction can be selected by means of the control unit and the switching unit 30.

Satelliittiantenni jårjestelyn erååsså sovellu-tuksessa kukin antennielementti on muodostettu johtavaa materiaalia, edullisesti metallia, olevasta ohuesta 35 levystå ja kuhunkin antennielementtiin kuuluu tasomai-nen ympyran kaaren muotoinen osa eli kaariosa, joka on leveydeltåån edullisesti vakio ja joka on sovitettu 3 91460 vakioetaisyydelle maatasolevysta ja kapenevat, edulli-sesti kolmiomaiset, kfirkiosat, jotka sijaitsevat kaa-riosan kummassakin pfifissfi ja jotka on jfirjestetty kul-maan kaariosan tasoon nfihden ja kohti maatasolevyå, 5 joiden kårkiosien påihin on sijoitettu navat, joista toinen on kytketty sydtto/vastaanottopiiriin ja toinen kuormaan. Antennielementit maatasoineen on sovitettu samassa asennossa eli korotuskulmassa rinnakkain ympy-rån kehalle.In one embodiment of the satellite antenna arrangement, each antenna element is formed of a thin plate 35 of conductive material, preferably metal, and each antenna element comprises a planar arcuate portion, i.e. an arcuate portion, preferably flat and 60 preferably triangular, circular portions located on each side of the arc portion and arranged at an angle to the plane of the arc portion nfi and towards the ground plane plate, 5 at the ends of the tip portions of which are arranged poles, one connected to the core / receiving circuit and the other to the load. The antenna elements with the ground planes are arranged in the same position, i.e. at an elevation angle, parallel to the circumference of the circle.

10 Satelliittiantennijår jestelyn erfifissfi sovellu- tuksessa kunkln antennielementin kfirkiosat on muotolltu tylpiksi kfirjiksi, edullisesti tasakfirjiksi, ja joiden tylppien kfirkien lfiheisyyteen on sijoitettu navat kfir-kien muotoon nfihden epfisymmetrisesti. Tfillfi napojen 15 sijoittelulla saadaan aikaan erittfiin hyvS sovitus antennielementin, sen sydtto/vastaanottopiirin ja kuor-man vålille.In a specific application of a satellite antenna arrangement, the kirkis portions of each antenna element are formed as blunt kefir, preferably flat kefir, and the polygrices of the blunt kefir are arranged in the shape of Kfir klypymmetrically. The arrangement of the terminals 15 provides a very good fit between the antenna element, its core / receiver circuit and the load.

Satelliittiantenni jHr jestelyn erSSssfi sovellu-tuksessa kunkin antennielementin maatasolevy on muo-20 dostettu allasmaiseksi osaksi, johon antennielementti on asennettu. Tållaisella maatasolevyllS on j&ykk& me-kaaninen rakenne. Lisfiksi tållaisella maatasolevyllfi saavutetaan suoraan maatasolevyyn verrattuna parempi isolaatio naapuriantennielementtien vfilille. Lisfiksi 25 tfillainen maatasolevy vaikuttaa stabiloivasti syottd-pisteen impedanssiin.In an embodiment of the satellite antenna arrangement, the ground plane of each antenna element is formed as a basin-like part in which the antenna element is mounted. Such a ground plane has a single and mechanical structure. In addition, such a ground plane plate achieves better insulation for the profile of neighboring antenna elements compared to a ground plane plate. The 25ff ground plane has a stabilizing effect on the input impedance.

Satelliittiantenni jfir jestelyn erfifissfi sovellu-tuksessa kytkentfiyksikkdSn kuuluu kaksi kytkinryhmfifi, joiden avulla kaksi rinnakkaista antennielementtifi on 30 valittavissa halutusta paikasta ympyrfin kehfillfi. Kyt-kinryhmfit ovat edullisesti muodostettu PIN-diodeista.In a specific application of a satellite antenna arrangement, the switching unit comprises two switch groups, by means of which two parallel antenna elements can be selected from the desired location in a circle. The switch groups are preferably formed of PIN diodes.

Satelliittiantenni jfir jestelyn erfifissfi sovellu-tuksessa antennijfirjestelyyn kuuluu tehonjako- ja vai-heistusyksikko, jossa on kaksi vaiheistinta ja 180° 35 hybrid!, joka tehonjako- ja vaiheistusyksikkd on yhdis-tetty kytkentfiyksikkdon.In a specific application of a satellite antenna arrangement, the antenna arrangement comprises a power distribution and phasing unit with two phasers and a 180 ° 35 hybrid, the power distribution and phasing unit being connected to the switching unit.

Satelliittiantenni jfir jestelyn erfifissfi sovellu- 4 tuksessa vaiheistin on kuormituslinjatyyppinen vaiheis-tin. Siihen kuuluu kuuluu kaksi toisesta pååståån tulo-ja låhtoportteihin yhdistettyå rinnakkaista siirtojohtoa, tulo- ja lahtSporttien valille sovitetut siirtojohdot, 5 ja tulo- ja låhtoportteihin yhdistettyjen sovitusjohtojen påihin asennetut kytkentåelimet vaihe-eron toteuttamisek-si. Kytkentayksikon ja mainittujen vaiheistimien avulla valitulle kahdelle antennielementille voidaan toteuttaa kolme eri suuntaista sateilykeilaa vaiheistimien kytki-10 mien tiloista riippuen. Nain kahdesta antennielementistå muodostetun aktiivisen antenniyksikon såteilykeilaa voidaan edullisesti sååtaa esim. i 7° antennielementtien keksimfiåråiseen normaalisuuntaan nåhden ja nain toteuttaa joutavasti ja luotettavasti satelliitin seuranta. LisMksi 15 suhteellisen pienellM antennielementtien mfiårallS ympyran kehallå voidaan toteuttaa ainakin kaksinkertainen joukko sSteilykeiloja, jotka tayttavat olennaisesti aukottomasti atsimuuttitason.In a specific application of a satellite antenna arrangement, the phaser is a load line type phaser. It comprises two parallel transmission lines connected at the other end to the input and output ports, transmission lines arranged between the input and output ports, 5 and coupling means mounted at the ends of the matching lines connected to the input and output ports to realize the phase difference. By means of the switching unit and said phasing devices, three beam beams in different directions can be implemented for the two antenna elements selected, depending on the states of the phasing switches. The radiation beam of the active antenna unit formed of the two antenna elements can advantageously be adjusted, e.g., by 7 ° to the inventive normal direction of the antenna elements, and thus satellite tracking can be carried out expeditiously and reliably. In addition, at least twice the number of radiation beams can be realized around the circumference of the relatively small antenna elements in the circumferential circle, which substantially fill the azimuth plane without gaps.

SatelliittiantennijMrjestelyn eråMssa sovellu-20 tuksessa antennielementit on varustettu tukielimilla, joiden avulla antennielementit on jårjestetty runko-osaan atsimuuttitasoon nåhden sopivaan korotuskulmaan. Korotuskulma riippuu seurattavan tietoliikennesatellii-tin rata-asemasta ja sen maa-aseman meantieteellisestå 25 asemastd/ jossa antennijarjestelyå kåytetåån.In one embodiment of the satellite antenna arrangement, the antenna elements are provided with support members by means of which the antenna elements are arranged in the body part at a suitable elevation angle with respect to the azimuth plane. The elevation angle depends on the orbital position of the telecommunication satellite to be monitored and the mean position 25 of its ground station in which the antenna arrangement is used.

Satelliittiantenni jår jestelyn erååsså sovellu-tuksessa tukielimet ovat såådettåviå elimiå korotuskul-man sååtamiseksi. Tukielimien avulla kaikkien antennielementtien korotuskulma asetetaan samaksi atsimuut-30 titasossa siten, ettå antennielementtien såteilykeilo-jen korotuskulmat ovat oikeat satelliitin asemaa aja-tellen. Korotuskulma vaihtelee vålillå 10° - 50° ja se on edullisesti asetettavissa esim. 10°:n vålein. Såtei-lykeilan leveys kattaa vielå mainitun 10°:n alueen il-35 man, ettå keilan reuna-alueen vahvistuksessa tapahtuu kovin voimakasta heikkenemistå.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 all antenna elements is set the same in the azimuth plane 30 so that the elevation angles of the radiation beams of the antenna elements are correct considering the position of the satellite. The elevation angle varies between 10 ° and 50 ° and is preferably adjustable, e.g. at intervals of 10 °. The width of the beam beam still covers the said 10 ° region without the fact that there is a very strong attenuation in the reinforcement of the edge region of the beam.

Satelliittiantenni jår jestelyn erååsså sovellu- 5 91460 tuksessa antennijSrjestely on varustettu suojakuvulla.In one application of the satellite antenna arrangement, the antenna arrangement is provided with a shield.

SatelliittiantennijMrjestelyn erMMssM sovellu-tuksessa siihen kuuluu suuntauslaite satelliitin etsin-nMn ja seurannan toteuttamiseksi. TMhan suuntauslait-5 teeseen on yhdistetty ilmaisin- ja mittausyksikkd sig-naalitason mittaamiseksi kMytetyllM radiotaajuusalueel-la. Suuntauslaite on yhdistetty ohjausyksikkddn ja kytkentMyksikkdSn niiden kahden yhdesså toimivan anten-nielementin valitsemiseksi antennielementtien joukosta, 10 joiden antennielementtien vMlityksellM saadaan signaa-litasoltaan paras tietoliikennenyhteys satelliittiin. Suuntauslaite toteutetaan edullisimmin mikroprosessori-pohjaisella tietojenkMsittelylaitteella, johon kuuluu joukko oheis- ja liitMntMyksikditM. Suuntauslaitteeseen 15 eri toiminnot on sopivasti ohjelmoitu.In an embodiment of the satellite antenna arrangement, it includes a directional device for performing satellite tracking and tracing. A detector and measuring unit are connected to the directional device 5 to measure the signal level in the used radio frequency range. The directing device is connected to the control unit and the switching unit to select the two co-operating antenna elements from the antenna elements, the antenna elements of which provide the best signal-level communication connection to the satellite. The orientation device is most preferably implemented with a microprocessor-based data processing device comprising a plurality of peripheral and connection units. The various functions of the directing device 15 are suitably programmed.

Keksinnon etuna on, ettM satelliittiantenni-jMrjestely on suhteellisen yksinkertainen ja pieneen tilaan sopiva. TMllainen antennijårjestely on valmis-tuskustannuksiltaan edullinen ja soveltuu nåin massa-20 tuotantoon.An advantage of the invention is that the satellite antenna arrangement is relatively simple and suitable for a small space. This type of antenna arrangement is inexpensive to manufacture and thus suitable for mass-20 production.

Keksinnttn etuna on, ettM antennielementtien muodostamalla antenniyksikdllM ja siihen liitetyllM yksinkertaisella syGttB/vastaanottojMrjestelyllM saadaan muodostetuksi edullisimmin 24 identtistM sMteily-25 keilaa vaakatasoon. NMiden sMteilykeilojen avulla voi-daan peittaa koko vaakatason kulma-alue. Satelliitti-signaalin haku ja seuranta tapahtuvat tSysin sMhkoi-sesti ilman liikkuvia osia.It is an advantage of the invention that the antenna unit formed by the antenna elements and the simple signaling / receiving arrangement connected thereto are most preferably formed with 24 identical radiation-25 beams in a horizontal plane. With the help of NM radiation beams, the entire horizontal corner area can be covered. The search and monitoring of the satellite signal takes place tSysin sMhkoii without moving parts.

Edelleen keksinnon etuna on, ettM aktiivisella 30 antenniyksikdllM, johon kuuluu samanaikaisesti kaksi antennielementtiM, saadaan aikaan suuri vahvistus.A further advantage of the invention is that a high gain is provided by an active antenna unit 30 which simultaneously comprises two antenna elements.

Edelleen keksinndn etuna on, ettM antennijMr-jestelyn syottopiiri on suhteellisen yksinkertainen ja se tarjoaa tehokkaan ja yksinkertaisen tavan kytkeM ja 35 vaiheistaa halutut sMteilykeilat valituista antenniele-menteista.A further advantage of the invention is that the input circuit of the antenna arrangement is relatively simple and provides an efficient and simple way to switch and phase out the desired radiation beams from the selected antenna elements.

Edelleen keksinnon etuna on, ettM antenniele- 6 menttien lukumaåråån nåhden saadaan aikaan kaksinker-tainen mååra såteilykeiloja. Ympyrån kehSlle sijoite-tuista antennieleraenteistå on aina kaksi aktiivista elementtiå ja ne tuottavat kaksi såteilykeilaa ennalta 5 maårMtyllå vaiheistuksella.A further advantage of the invention is that a double number of radiation beams is obtained with respect to the number of antenna elements. The antenna elements arranged in the circumference of the circle always have two active elements and they produce two radiation beams with 5 predetermined phases.

Edelleen keksinndn etuna on, ettM korotuskul-man saataminen on yksinkertaista ja se voidaan toteut-taa joko mekaanisesti tal sopivalla toimilaitteella.A further advantage of the invention is that it is simple to obtain an elevation angle and it can be implemented either mechanically with a suitable actuator.

Edelleen keksinndn etuna on, ettå antenniyksi-10 kdn avulla saadaan aikaan sopiva sateilykuvio, jonka peittoalue saadaan laajaksi. Satelliittiantennijårjes-tely soveltuu pienille korotuskulmille aina n. 10°:sta asti, jotka ovat erityisen tarkeitS pohjoisilla leveys-asteilla antennijarjestelyn kayttoM ajatelleen.A further advantage of the invention is that the antenna unit-10 kdn provides a suitable rain pattern with a wide coverage area. The satellite antenna arrangement is suitable for small elevation angles up to approx. 10 °, which are particularly important for the use of the antenna arrangement at northern latitudes.

15 Edelleen keksinnon eduista voidaan todeta seuraavaa: satelliitin etsintårutiinit toimivat nopeas-ti, kun jSrjestely kSynnistetMan. Edelleen jarjestelmS ottaa huomioon kohtuullisen suuren antenniyksikon koh-distusvirheen, kun otetaan huomioon antenniyksikdn 20 kaistaleveys ja vahvistushåvio. Edelleen jårjestelyn etuna on, ettM se toimii pienellå signaali-kohinasuh-teella. Edelleen antennijSrjestely toimii luotettavasti huolimatta lyhyen ja pitkfin ajan signaalitason muutok-sista. Edelleen antennijSrjestelyn etuna on, etta se 25 toipuu nopeasti hMiridtilanteista. Lisåksi antennijSr-jestely aiheuttaa minimaalisen våhån vååristymiå vies-tintSkanaville.A further advantage of the invention is that the satellite search routines operate quickly when the arrangement is started. Furthermore, the system takes into account a reasonably large alignment error of the antenna unit, taking into account the bandwidth and gain loss of the antenna unit 20. 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 signal level changes. A further advantage of the antenna arrangement is that it quickly recovers from hMiride situations. In addition, the antenna SR arrangement causes minimal distortion to the communication channels.

Seuraavassa keksintda selostetaan yksityiskoh-taisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 30 kuva 1 esittaM pSaltS katsottuna eråstå keksinndn mu-kaista satelliittiantennijarjestelyå; kuva 2 esittaa poikkileikkausta A - A kuvan 1 mukaises-ta satelliittiantennijSrjestelystå; kuva 3a esittMcl antennielementtiå pååltå ja kuva 3b 35 sivulta katsottuna; kuva 4 esittåå lohkokaaviona pååosia keksinnon mukai-sesta satelliittiantennijarjestelystS; 91460 7 kuva 5 esittaa kaaviomaisesti hybridiS; kuva 6 esittaa kaaviomaisesti vaiheistinta; kuva 7 esittSa layout-kaaviota tehonjako- ja vaiheis- tusyksikostM; 5 kuva 8 esittaM sateilykeiloja; kuva 8a esittaa aktiivi-sen antennielelementtiparin såteilykeiloja ja kuva 8b antenniyksikon, jossa on 12 antennielementtia, toteu-tettavissa olevia sateilykeiloja; ja kuva 9 esittaa suuntauslaitetta lohkokaaviomuodossa 10 siihen liittyvine yksikkoineen ja laitteineen.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a 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; Figure 3a is a top view of the antenna element and Figure 3b is a side view; Figure 4 is a block diagram of the main parts of a satellite antenna arrangement according to the invention; 91460 7 Figure 5 schematically shows a hybrid; Figure 6 schematically shows a phaser; Figure 7 shows a layout diagram of a power distribution and phasing unit; Fig. 5 shows rainbows; Fig. 8a shows radiation beams of an active pair of antenna elements and Fig. 8b shows feasible radiation beams of an antenna unit with 12 antenna elements; and Figure 9 shows the alignment device in block diagram form 10 with associated units and devices.

Kuvissa 1 ja 2 on esitetty eras keksinndn mukainen satelliittiantennijarjestely havainnollisena kaaviokuvana. Antenni jarjestelyyn kuuluu antenniyksikkd 1’, jossa on joukko identtisia antennielementteja 1; 11 15 - 112 ja niiden maatasolevyjå 9; 91 - 912 , jotka on j3r- jestetty kiekon muotoiselle runko-osalle 2. Ne on sovi-tettu rinnakkain ympyrAn kehaile runko-osan 2 reuna-alueelle. Ne on jarjestetty pienen etaisyyden paahAn toisistaan siten, ettå ne tayttavat tåsså tapauksessa 20 sektori kerrallaan koko kehAalueen. TAssa sovellutus-esimerkissa antenniyksikko 1’ on muodostettu kahdesta-toista antennielementista 11 - l“ ja maatasolevysta 91 -912.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 'having a plurality of identical antenna elements 1; 11 15 to 112 and their ground plane plates 9; 91-912, which are arranged on the disc-shaped body part 2. They are arranged parallel to the circumferential circumference of the body part 2 in a circumferential manner. They are arranged at a small distance from each other so that in this case they fill 20 sectors at a time over the entire circumferential area. In this application example, the antenna unit 1 'is formed of two or two antenna elements 11 to 1' and a ground plane 91 to 912.

Antennijarjestelyyn kuuluu myos tukielimet 3, 25 joiden avulla antenniyksikdn 1' element it 11 - 112 maa-tasolevyineen 91 - 912 on jarjestetty runko-osaan 2 nahden sopivaan korotuskulmaan a. Tukielimet 3 ovat esim. tukitankoja, jotka ovat pituudeltaan jaksottain tai jatkuvasti manuaalisesti tai sopivalla toimilait-30 teella saadettSvia elimia korotuskulman o saatamiseksi.The antenna arrangement also includes support members 3, 25 by means of which the elements 11 to 112 of the antenna unit 1 'with their ground plane plates 91 to 912 are arranged at a suitable elevation angle α with respect to the body part 2. The support members 3 are e.g. support rods of intermittent or continuous length actuators provided with actuators to provide an elevation angle.

Antennijarjestelyyn kuuluu edelleen ohjausyk-sikko 4 ja kytkentayksikko 5. Antennielementeista 11 -112 samaan aktiiviseen antenniyksikkodn esim. 6 kuuluu yhtaaikaisesti kaksi antennielementtia l7, l8, jotka 35 valitaan ohjausyksikon 4 ja kytkentayksikdn 5 avulla vastaanottamaan halutusta suunnasta ja lahettamaan olennaisesti samaan suuntaan ympyrapolarisoitunutta 8 såhkomagneettista sSteilya.The antenna arrangement further comprises a control unit 4 and a switching unit 5. Of the antenna elements 11-112, the same active antenna unit e.g. 6 comprises simultaneously two antenna elements 17, 18, which are selected .

Satelliittiantennijarjestely on varustettu suojakuvulla 7 antennielementtien l1 - l12 ja mulden antennlj8rjestelyyn kuuluvlen laittelden suojaamiseksi.The satellite antenna arrangement is provided with a shield 7 for protecting the antenna elements 11 to 12 and the devices belonging to the antenna antenna arrangement.

5 Antennielementit 1; l1 - l12 ovat identtisiS, diskreetteteja kulkuaaltotyyppisia ilmaeristeantenni-elementteja, kuten kuvissa 3a ja 3b on esltetty. Kukln antennielementti 1 on muodostettu johtavaa materiaalia, edullisestl metallla kuten kuparia tal messinkia, ole-10 vasta ohuesta levysta 8. Antennielementtiin 1 kuuluu tasomainen vakiolevyinen ja olennaisesti ympyrån kaaren muotoinen osa eli kaariosa 8a. TMma kaariosa 8a tayttaa ympyrMstS 270°:n sektorln. Kaarlosan 8a nimellinen sSh-koinen pituus on lahelia kaytettya aallonpituutta. Kaa-15 riosa 8a on sovitettu vakioetaisyydelle h maatasole-vystM 9.5 Antenna elements 1; 11 to 12 are identical, discrete propagation wave type air isolation antenna elements, as shown in Figures 3a and 3b. The antenna element 1 of the cup is formed of a conductive material, preferably a metal such as copper or brass, only from a thin plate 8. The antenna element 1 comprises a planar constant plate and a substantially circular arc-shaped part, i.e. an arc part 8a. The arcuate portion 8a fills a sector of 270 ° from the circle. The nominal sSh-size length of Charles 8a is close to the wavelength used. The kaa-15 section 8a is adapted to a constant distance h from the ground plane-vystM 9.

Kaarlosan 8a kummassakin påassa on kapenevat, edullisestl tasakylkisen kolmion muotoiset, karkiosat 8b, 8c. Karkiosat 8b, 8c on jMrjestetty kaarlosan 8a 20 tasoon nahden kulmaan kohtl maatasolevya 9. Ne on edul-lisesti samaa yhtenaista levymateriaalia kuin kaariosa 8a ja taivutettu kaariosasta 8a. Karkiosien 8b, 8c vaiissa on rako 10. Karkiosien 8b, 8c paat on muotoiltu tylpiksi karjiksi, edullisimmin ne on katkaistu tasa-25 karjiksi 8d, 8e, kuten kuvasta 3a voidaan havaita.At each end of the carousel 8a there are tapered, preferably equilateral triangular, carcass parts 8b, 8c. The carcass parts 8b, 8c are arranged in a plane 20 of the curved part 8a at an angle to the ground plane 9. They are preferably of the same uniform sheet material as the curved part 8a and bent from the curved part 8a. The grooves of the roughening parts 8b, 8c have a slot 10. The ends of the roughening parts 8b, 8c are shaped as blunt bristles, most preferably they are cut into equal bristles 8d, 8e, as can be seen from Fig. 3a.

Tasakarkien 8d, 8e laheisyyteen karkiosien 8b, 8c kes-kiviivaan D-D, E-E nahden epasymmetrisesti, so. tasakarkien sivuun, on sijoitettu navat 11, 12. Toinen napa toimii syottonapana ja toinen kuormitusnapana. Karki-30 osien 8b, 8c muotoilulla tylpiksi karjiksi, erityisesti tasakarjiksi 8d, 8e, ja napojen 11 ja 12, epasymmetri-selia sijoittelulla saadaan aikaan optimaalinen sovitus (likipitaen 50 ohmia) antennielementin ja syotto/vas-taanottopiirin vålille. Antennielementti on raon 10 35 keskella ja sen suunnassa kulkevaan suoraan F-F nahden symmetrinen. Riippuen kåytetysta ympyrapolarisaation suunnasta kummatkin navat 11, 12 voivat toimia joko 91460 9 sydttd- tai kuormitusnapana.The proximity of the straight candies 8d, 8e to the central stone line D-D, E-E of the rough candies 8b, 8c is asymmetrical, i.e. on the side of the rectangles, poles 11, 12 are placed. One pole acts as an input pole and the other as a load pole. By shaping the candy-30 portions 8b, 8c into blunt herds, especially straight herds 8d, 8e, and the asymmetrical placement of the poles 11 and 12, an optimal fit (approximately 50 ohms) is obtained between the antenna element and the input / output circuit. The antenna element is symmetrical to the center F-F running directly in the middle of the slot 10 35 and in its direction. Depending on the direction of circular polarization used, each of the poles 11, 12 can act as either a core or a load pole.

Kytkentfitapit vievat navoista 11, 12 maataso-levyn 9 låpi siitå sahkoisesti eristettyinfi maatasole-vyn toiselle puolelle, josta ne on yhdistetty kytken-5 tåyksikkddn 5 ja sovituskuormiin 15 (vert. kuva 4). Kårkiosien 8b, 8c tylpistfi kårjistå, kuten tasakårjistå 8d, 8e, antennielementti 1 on kiinnitetty kytkentåtap-pien avulla alustana toimivaan maatasolevyyn 9 kuiten-kin niin, ettå såhkoistå yhteyttå ei ole, so. eristele-10 vy tai- kalvo on jårjetetty liitokseen. Antennielement-ti 1 on lisåksi tuettu edullisimmin kaariosan 8a kes-keltå sahkoisesti eriståvållå tuella 10a maatasolevyyn 9.The coupling pins lead from the terminals 11, 12 through the ground plane plate 9 to the other side of the electrically insulated ground plane plate, from where they are connected to the coupling unit 5 and the matching loads 15 (cf. Fig. 4). However, the antenna element 1 of the tip parts 8b, 8c is attached to the ground plane plate 9, which acts as a base, by means of connecting pins, so that there is no electrical connection, i.e. from the flat tips 8d, 8e. insulate-10 vy or film is arranged in the joint. In addition, the antenna element 1 is most preferably supported on the ground plane 9 by an electrically insulating support 10a in the middle of the arcuate part 8a.

Antennielementin 1? I1 - l12 såteilytehoa voi-15 daan sååtåå levyn 8 kaariosan 8a leveyttå b ja etåi-syyttå h maatasotasosta 9 sååtåmållå. Optimaalinen an-tennivahvistus saavutetaan, kun noin 90% antenniele-menttiin syotetystå tehosta muuttuu såteilyksi ja 10% absorboituu sovituskuormaan.Antenna element 1? The radiating power I1 to l12 can be adjusted by adjusting the width b and the remote charge h of the arcuate portion 8a of the plate 8 from the ground plane 9. Optimal antenna gain is achieved when about 90% of the power applied to the antenna element is converted into radiation and 10% is absorbed into the matching load.

20 Aktiivinen antenniyksikkd, esim. 6 kuvassa 1, muodostetaan såhkoisesti valitsemalla kaksi rinnakkais-ta antennielementtiå, kuten l7, Is antennielementtien l1 l12 joukosta. Sillå saavutetaan merkittåviå etuja yhteen valittavaan antennielementtiin nåhden. On huo-25 mattu, ettå antennielementin optimaalinen vahvistusarvo ja såteilykeilan leveys riippuvat maatasolevyn 9; 91 -912 muodosta ja koosta. Pååteilykeilan maksimin suunta riippuu jonkin verran kåytetystå taajuudesta ja se poikkeaa maatasolevyn normaalista n. 5 - 15°. Tåmå 30 poikkeamakulma riippuu myos maatasolevyn muodosta. Kah-den yhteistoiminnassa olevan rinnakkaisen antennielementin l1 - l12 avulla, jotka elementit on sovitettu etåisyyden pååhån toisistaan ja joita syotetåån rin-nakkain sopivalla vaihe-erolla, pååsåteilykeilan kulma-35 riippuvuus taajuudesta voidaan likipitåen eliminoida.The active antenna unit, e.g. 6 in Figure 1, is formed electrically by selecting two parallel antenna elements, such as l7, Is, from among the antenna elements l1 l12. It achieves significant advantages over a single selectable antenna element. It has been found that the optimal gain value of the antenna element and the width of the radiation beam depend on the ground plane 9; 91 -912 shape and size. The maximum direction of the radiation beam depends somewhat on the frequency used and differs from the normal on the ground plane by approx. 5 - 15 °. This angle of deviation 30 also depends on the shape of the ground plane. By means of two cooperating parallel antenna elements 11 to 12, which elements are arranged at a distance from each other and which are fed side by side with a suitable phase difference, the frequency-dependence of the angular beam angle 35 can be eliminated approximately.

Maatasolevy 9 on puolisuunnikkaan muotoinen taso, jonka reunat 9a, 9b, 9c ja 9d on kåånnetty ylds- 10 pain slten, etta maatasolevysta muodostuu matala alias (huom. reunat on kaSnnetty havalnnolllsuuden vuoksl vaakatasoon kuvassa 3a). Maatastolevyn 9 kesklleveys 1 on levyn 8 kokonaisleveyden ja antennielementtien etåi-5 syyden luokkaa a ja maatasolevyn pltuus k on vuorostaan luokkaa 1,5 - 2,0 x a. Allasmaisen maatasolevyn syvyys s on luokkaa 0,1a. ErSåssa edullisessa sovellutuksessa maatasolevyn dimensiot ovat: korkeus k - 150 mm, leveS kanta leveys 11 = 150 mm, kapea kanta leveys 12 = 90 mm 10 ja maatasolevyn syvyys h = 20 mm. Maatasolevy 9 on jo-tain soplvaa johtavaa materiaalia, edullisesti metallia kuten alumiinia.The ground plane 9 is a trapezoidal plane, the edges 9a, 9b, 9c and 9d of which are turned upside down so that the ground plane forms a low alias (note that the edges are turned horizontally in Fig. 3a for the sake of clarity). The center width 1 of the ground plate 9 is of the order of the total width of the plate 8 and the distance 5 of the antenna elements, and the width k of the ground plate is in turn of the order of 1.5 to 2.0 x a. The depth s of the basin plate is of the order of 0.1a. In a preferred embodiment, the dimensions of the ground plane are: height k to 150 mm, width base width 11 = 150 mm, narrow base width 12 = 90 mm 10 and ground plate depth h = 20 mm. The ground plane 9 is of some suitable conductive material, preferably a metal such as aluminum.

Kuva 4 esittaå lohkokaavlota keksinndn mukai-sesta satelliittiantennijSrjestelystå. Antenniyksikon 15 1' antennielementtien 1; ll - 112 syottonavat 11; 111 - 1112 on yhdistetty kytkentayksikon 5 kahteen kytkinryh-maHn 13, 14 ja vastaavasti toiset navat 12; 121 - 122 on yhdistetty sovituskuormiin 15; 151 - 1512. Antennielemen-tit 11 - 112 on ryhmitelty siten, etta vierekkaiset 20 elementit l1, l2; l2, l3; l3, l4, ... on yhdistetty eri kytkinryhmiin 13, 14. NSin menetellen antennielementit 11 - 112 on vuorotellen kytketty ensimmåiseen kytkinryh-mSSn 13 ja toiseen kytkinryhm&fin 14. Kumpaankin kytkin-ryhmaan 13, 14 kuuluu tåssS tapauksessa kuusi lahtoa 25 13; 131 - 136 ja 14; 141 - 146. OhjausyksikSn 4 avulla ohjataan kytkinryhmifi 13, 14 siten, etta aina voidaan valita kaksi rinnakkaista elementtia l1, l2; l2, l3; ... toimimaan yhta aikaa aktiivisena antenniyksikkonå.Figure 4 shows a block diagram of a satellite antenna arrangement according to the invention. Antenna elements 1 of the antenna unit 15 1 '; 11 to 112 input terminals 11; 111 to 1112 are connected to the two switch groups MaHn 13, 14 and the second terminals 12 of the switching unit 5, respectively; 121 to 122 are connected to the adapter loads 15; 151 to 1512. Antenna elements 11 to 112 are grouped so that adjacent elements 20, 112; l2, l3; 13, 14, ... are connected to different switch groups 13, 14. In the NS procedure, the antenna elements 11 to 112 are alternately connected to the first switch group 13 and the second switch group 14. Each switch group 13, 14 in this case has six bays 25 13; 131-136 and 14; 141-146. By means of the control unit 4, the switch group 13, 14 is controlled so that two parallel elements l1, l2 can always be selected; l2, l3; ... to operate as an active antenna unit at the same time.

Kytkinryhmien 13, 14 tulot 16, 17 on yhdistet-30 ty tehonjako- ja vaiheistusyksikkddn 18. Tehonjako- ja vaiheistusyksikkoon 18 kuuluu kaksi vaiheistinta so. ensimmainen vaiheistin 19 ja toinen vaiheistin 20, seka 180° hybrid! 21. Hybridin 21 ensimmainen tulo 21a on tehonjako- ja vaiheistusyksikdn 18 tulo ja se on yhdis-35 tetty ilmaisin- ja mittausyksikkoSn 29 seka vastaan-otin-iahetinyksikkddn (ei esitetty piirustuksessa). Toinen hybridin 21 tuloista on yhdistetty kuorman 22 91460 11 kautta maahan. Hybridin 21 låhddt 21c, 2Id on yhdistet-ty vastaavasti ensimmaisen vaiheistimen 19 tuloon ja toisen vaiheistimen 20 tuloon.The inputs 16, 17 of the switch groups 13, 14 are connected to a power distribution and phasing unit 18. The power distribution and phasing unit 18 comprises two phasers. the first stage 19 and the second stage 20, as well as a 180 ° hybrid! 21. The first input 21a of the hybrid 21 is the input of the power distribution and phasing unit 18 and is connected to the detector and measuring unit 29 and the receiver-transducer unit (not shown in the drawing). One of the inputs of the hybrid 21 is connected to the ground via a load 22 91460 11. The outputs 21c, 2Id of the hybrid 21 are connected to the input of the first phaser 19 and the input of the second phaser 20, respectively.

Hybrid! 21 on esitetty kaaviomaisesti kuvassa 5 5. Tulo- ja lahtoportit 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 sig-naali syotetåån sisåån D-portista, låhtoporteista 21c, 2Id saadaan IShtosignaalit, jotka ovat 180° vaihesiir-10 rossa keskenåån. Kun taas S-portista syotetSan signaali hybridiin, lahtdporteista saadaan ulos samassa vaihees-sa olevat signaalit.Hybrid! 21 is shown schematically in Fig. 5. The input and output ports are denoted by the same reference numerals as in Fig. 4. The input port 21a is a differential or D port and the input port 21b is a sum or S port. When the signal is input from the D-gate, the output gates 21c, 2Id provide ISto signals which are 180 ° out of phase with each other. While the signal from the S port is fed to the hybrid, the signals in the same phase are output from the output ports.

Vaiheistimet 19, 20 on toteutettu siirtojohto-jen ja kytkent&elimien avulla, kuten kuvasta 6 kSy 15 ilmi. Vaiheistimeen 19, 20 kuuluu seka tulo- ettS låh-toporttiin PI, P2 toisesta pSSstSSn yhdistetyt kaksi rinnakkaista siirtojohtoa 23a, 23b ja 24a, 24b sekfi porttien vålille yhdistetyt siirtojohdot 25a, 25b.The phasers 19, 20 are implemented by means of transmission lines and switching elements, as shown in Fig. 6 kSy 15. The phaser 19, 20 comprises two parallel transmission lines 23a, 23b and 24a, 24b connected to both the input and output ports P1, P2 from the second terminal, and transmission lines 25a, 25b connected between the ports.

TMm3n lisMksi vaiheistimeen 19, 20 kuuluu kumpaankin 20 porttiin PI, P2 sovitusjohtojen 26a, 26b; 27a, 27b pHihin asetetut kytkentfielimet 28a ja 28b. Kytkent&eli-met 28a, 28b on toteutettu sopivien diodien avulla ja ne voidaan kytkeS johtavaan tilaan tal sulkutilaan.In addition to the TMm3, the phaser 19, 20 includes in each of the 20 ports P1, P2 the adapter lines 26a, 26b; 27a, 27b Coupling members 28a and 28b set to pH. The switching means 28a, 28b are implemented by means of suitable diodes and can be switched from the conductive state to the closed state.

Molemmat kytkentaelimet 28a, 28b ovat samanaikaisesti 25 samassa tilassa, jolloin vaiheistin 19, 20 on raken-teeltaan symmetrinen. Vaiheistimen 19, 20 siirto-omi-naisuudet portista PI porttiin P2 tai pfiinvastoin ovat nMin olien samat. THllaisen kuormituslinjatyyppisen vaiheistimen 19, 20 h&vidt ovat pienet ja taajuusalue 30 laaja. Lisåksi vaiheistimen sovitusominaisuudet ovat hyvat.Both switching members 28a, 28b are simultaneously 25 in the same state, whereby the phasing 19, 20 is symmetrical in structure. The transfer characteristics of the phaser 19, 20 from the port PI to the port P2 or vice versa are the same as in nMin. The load line type phaser 19, 20 h & vidt are small and the frequency range 30 is wide. In addition, the matching properties of the phaser are good.

Tehonjako- ja vaiheistusyksikdn 18 erHs edul-linen sovellutus on esitetty layout-kaaviona kuvassa 7.A preferred embodiment of the power distribution and phasing unit 18 erHs is shown as a layout diagram in Figure 7.

Hybrid! 21 sekå vaiheistimet 19, 20 on valmistettu 35 samalle substraatille mikroliuskamenetelmålla.Hybrid! 21 and the steppers 19, 20 are made 35 on the same substrate by the microstrip method.

Vaiheistimet 19, 20 on optimoitu tåssH sovel-lutuksessa antamaan 33°:n vaihesiirto. TSma merkitsee 12 η. 14°:η (± 7° suorasta keskisuunnasta) erotuskulmaa aktlivisesta antenniyksikostå saataville såteilykei-loille. Vaihelstlmlen 19, 20 ja erltyisestl nliden kytkentåelimien 31, 32 tiloja muuttamalla voidaan ak-5 tlivlsen antenniyksikQn såteilykeilan suuntaa muuttaa maatasotason 9 normaalin eli kesklsuunnan ja ååriasen-tojen vålillå, kuten seuraavassa esitetåån.The phasers 19, 20 are optimized in this application to give a phase shift of 33 °. TSma means 12 η. 14 °: η (± 7 ° from the straight center) separation angle for the radiation beams available from the active antenna unit. By changing the states of the stage 19, 20 and, in particular, the switching members 31, 32, the direction of the radiation beam of the ac-5 antenna unit can be changed between the normal, center and outer positions of the ground plane 9, as shown below.

Vaiheistimia 19, 20 kåytetåån hyvaksi såteilykeilan suuntaamiseksi satelliitin seurantaa toteutetta-10 essa. Vaiheistimen 19, 20 kytkimiå 28a, 28b sopivasti ohjaamalla voidaan siirtyå oikeasta såteilykeilasta "right" vasempaan såteilykeilaan "left" tai keskisåtei-lykeilaan "mid", jotka såteilykeilat on havainnollises-ti esitetty kuvassa 8a. Kytkentå oikeasta såteilykei-15 lasta "right" vasempaan såteilykeilaan "left" tai påin-vastoin toteutetaan siten, ettå molempien vaiheistimien 19, 20 kytkentåelimien 28a, 28b tilaa muutetaan. Tål-18in vaiheistimet muuttuvat ominaisuuksiltaan toistensa peilikuviksi. Vastaavasti mikåli vain toisen kytkentå-20 elimen 28a tai 28b tilaa muutetaan såteilykeila siirtyy keskisåteilykeilasta "mid" joko oikeaan "right" tai vasempaan "left" såteilykeilaan. Såteilykeilojen le-veyteen vaikuttaa jonkin verran korotuskulma α ja myos kåytetty vastaanotto- ja låhetyskaista. Edellå esitetty 25 tehonjako- ja vaiheistusyksikko 18 on låhinnå tarkoi-tettu taajuusalueelle 1,5 - 1,7 GHz.Staging devices 19, 20 are used to direct the radiation beam when implementing satellite tracking. By appropriately controlling the switches 28a, 28b of the stage 19, 20, it is possible to switch from the right beam "right" to the left beam "left" or the center beam beam "mid", which beam beams are illustrated in Fig. 8a. The connection from the right beam-15 child "right" to the left beam "left" or vice versa is carried out in such a way that the state of the coupling members 28a, 28b of both phasorizers 19, 20 is changed. Tål-18in phase shifters change into mirror images of each other. Accordingly, if only the state of the second switching member 28a or 28b is changed, the radiation beam shifts from the center radiation beam "mid" to either the right "left" or the left "left" radiation beam. The width of the radiation beams is somewhat affected by the elevation angle α and also the reception and transmission band used. The power distribution and phasing unit 18 described above is mainly intended for the frequency range 1.5 to 1.7 GHz.

Aktiivinen antenniyksikko muodostetaan kahdes-ta vierekkåisestå antennielementistå l1, l2, l2, l3, .... Aktiiviselle antenniyksikolle voidaan jårjeståå kaksi 30 såteilykeilaa, kuten edellå on selostetu, jotka keilat poikkeavat suunnaltaan toisistaan jopa 15°. Antenniyk-sikon 1 avulla ympyrån kehålle saadaan kaksinkertainen joukko såteilykeiloja antennielementtien l1 - l12 luku-mååråån verrattuna. Nåin kahdellatoista antennielemen-35 tillå voidaan toteuttaa kaksikymmentåneljå såteilykeilaa, jotka jakautuvat olennaisen tasaisesti atsimuutti-tasolla ympyrån kehålle. Tåmå on esitetty havainnolli- 91460 13 sesti kuvassa 8b.The active antenna unit is formed by two adjacent antenna elements l1, l2, l2, l3, .... Two radiation beams 30 can be arranged on the active antenna unit, as described above, which beams differ from each other by up to 15 °. By means of the antenna unit 1, a double number of radiation beams is obtained on the circumference of the circle compared to the number of antenna elements l1 to 12. Thus, twenty-four radiation beams can be realized on the twelve antenna elements-35, which are distributed substantially evenly at the azimuth level on the circumference of the circle. This is illustrated 91460 13 in Figure 8b.

Kuvassa 9 on esltetty lohkokaavion muodossa suuntauslaite 30 liitantå- ja oheisyksikkoineen. Suun-tauslaitteeseen 30 kuuluu tietojenkåsittely-yksikko 31a 5 ja tahan liitetty muistiyksikkb 31b. Tietojenkåsittely-yksikkoon 31a on edelleen yhdistetty sopivalla vaylållå 32 joukko oheisyksikkojå liitåntåyksikkbjen valityksel-lå, kuten korotuskulmailmaisin 33 liitånt&yksikkdnså 34 vålityksellå, ilmaisin- ja mittausyksikon 29 A/D-muun-10 nin 35, vaiheistimien kytkentayksikko 36 ja tukielimien ohjain 37. Kytkentåyksikdn 5 ohjausyksikkd 4 on yhdistetty myos suuntauslaitteen våylåån 32. Suuntauslait-teeseen 30 kuuluu lisåksi liitåntåyksikko 38 tietojen, kuten ohjelmointi- ja mulden tietojen syottåmiseksi 15 suuntauslaitteelle seka liitSntayksikko 39 suuntauslaitteen liittMmiseksi ulkopuolisiin jSrjestelmiin.Figure 9 shows a block diagram in the form of a block diagram 30 with its connection and peripheral units. The orientation device 30 includes a data processing unit 31a 5 and any connected memory unit 31b. The data processing unit 31a is further connected in a suitable bus 32 by a number of peripheral units by selecting the connection units, such as the elevation angle indicator 33 via the connection 34, the control unit of the detector and measuring unit 29 4 is also connected to the directional device bus 32. The directional device 30 further comprises an interface unit 38 for inputting data such as programming and earth data to the directional device 15 and an interface unit 39 for connecting the directional device to external systems.

Tåmån lisSksi suuntauslaitteeseen 30 kuuluu edullisesti kompassiliitantåyksikko 40, kompassin 41 liitt&miseksi jSrjestelyyn.In addition, the orientation device 30 preferably includes a compass connection unit 40 for connecting the compass 41 to the arrangement.

20 Korotuskulmailmaisimen liitåntåyksikko 34 on yhdistetty antennielementtien 1 korotuskulman α mittaa-vaan korotuskulmailmaisimeen 33, joka on sovitettu runko-osan 3 ja antennielementtien 1 ;ll - l12 våliin (vrt. kuva 2). Ilmaisin- ja mittausyksikkb 29 sisåltåå 25 vålitaajuusosan ja rf-ilmaisimen sekå mittausosan rf-tason mittaamiseksi. Tåmå mittaussignaali sybtetåån A/D-muuntimen 35 kautta suuntauslaitteeseen. Kytken-tåyksikko 36 on yhdistetty tehonjako- ja vaiheistusyk-sikon 18 vaiheistimien 19 ja 20 kytkent&elimiin 28a, 30 28b. Tukielimet 3 on tåssa tapauksessa varustettu toi- milaitteella 42 (vrt. kuva 2), kuten såhkdmoottorilla tukielimien 3 pidentåmiseksi ja lyhentåmiseksi. Tukielimien ohjain 37 on yhdistetty tukielimien toimi-laitteeseen 42.The connection unit 34 of the elevation angle detector is connected to an elevation angle detector 33 measuring the elevation angle α of the antenna elements 1, which is arranged between the body part 3 and the antenna elements 1; 11-112 (cf. Fig. 2). The detector and measuring unit 29 includes 25 for measuring the rf level of the intermediate frequency part and the rf detector as well as the measuring part. This measurement signal is fed to the directing device via an A / D converter 35. The switching unit 36 is connected to the switching elements 28a, 30 28b of the phase repeaters 19 and 20 of the power distribution and phasing unit 18. In this case, the support members 3 are provided with an actuator 42 (cf. Fig. 2), such as an electric motor, for lengthening and shortening the support members 3. The support member controller 37 is connected to the support member actuator 42.

35 Suuntauslaitteen 30 avulla toteutetaan satel- liitin etsintå ja seuranta seuraavasti. Satelliittian-tennijårjestelyå kåynnistettåesså tarkistetaan anten- 14 niyksikdn 1 elementtien l1 - l12 korotuskulma α. Mikåli korotuskulma α ei vastaa maa-aseman sljalntia suhteessa leveyspiiriin ja satelliittiin sitå korjataan esim. 10° vålein vålillå 10°-50°. Såteilykeilan muoto ja leveys 5 on sellainen, etta 10° sååtoaskeleet ovat riittåviå hyvin antennivahvistuksen ja signaali/kokonaisuuden soveltamiseksi. Korotuskulman α korjaaminen tapahtuu sååtåmållå tuklelimien toimilaitteen 42 avulla tukieli-men 3 pltuus soplvaksi siten, etta haluttu korotuskulma 10 a saavutetaan. Korotuskulmasta α saadaan tieto korotuskulma i lma i simen 33 kautta suuntauslaitteelle 30.35 By means of the aiming device 30, the search and tracking of the satellite is carried out as follows. When starting the satellite antenna arrangement, the elevation angle α of the elements l1 to l12 of the antenna unit 1 is checked. If the elevation angle α does not correspond to the slope of the earth station in relation to the latitude and the satellite, it is corrected, for example, every 10 ° between 10 ° and 50 °. The shape and width 5 of the radiation beam is such that the 10 ° emission steps are sufficient to apply the antenna gain and the signal / assembly well. The correction angle α is corrected by adjusting the size of the support member 3 to fit the actuator 42 of the blocking members so that the desired elevation angle 10a is reached. The elevation angle α provides information about the elevation angle i lma i through the simulator 33 to the orienting device 30.

Korotuskulman α asettamisen jålkeen aloitetaan satelliitin hakuvaihe. Satelliitin radiotaajuussignaa-lin taso eli rf-tasoa mitataan ilmaisin- ja mittausyk-15 sikdllå 29 aktivoimalla antennielementtipari l1, l2; l2, l3; l3, l4; jne. kerrallaan ja kåymållå låpi kaikki antennielementit l1 - l12. Nfiiltå peråkkåin aktivoiduilta antenniyksikoiltå saadut rf-tason mittausarvot tallen-netaan muistiin 31b. TMman mittauksen aikana kåydåån 20 lapi kunkin antennielementtiparin såteilykeilat sekå oikea ettå vasen såteilykeila, jolloin atsimuuttitaso tulee kokonaisuudessaan kåytyå låpi såteilykeiloilla, jotka kåyvåt ilmi kuvasta 8b.After setting the elevation angle α, the satellite search phase is started. The level of the satellite radio frequency signal, i.e. the rf level, is measured by the detector and measuring cycles 15 by activating the antenna element pair l1, l2; l2, l3; l3, l4; etc. one at a time and by passing through all the antenna elements l1 to l12. The rf level measurements obtained from the sequentially activated antenna units are stored in the memory 31b. During the current measurement, the radiation beams of each pair of antenna elements as well as the right and left radiation beams are passed through 20, whereby the azimuth level must be completely passed through the radiation beams shown in Fig. 8b.

Kun ensimmåinen mittaussarja on suoritettu, 25 antenniyksikdn 1 se antennielementtipari aktivoidaan, jonka yhteydesså on mitattu maksimaalinen rf-tason signaali. Tåmån jalkeen siirrytåån seurantavaiheeseen.When the first series of measurements has been performed, the pair of antenna elements of the antenna unit 1 in connection with which the maximum rf level signal is measured is activated. After this, we move on to the monitoring phase.

Seurantavaihe perustuu rf-signaalitason seu-rantaan kahdella såteilykeilalla eli vasemmalla ja 30 oikealla såteilykeilalla, kuten aikaisemmin on jako- ja vaiheistusyksikon yhteydesså selostettu. Tållå tavalla menetellen aktiivinen antenniyksikko pyritåån pitåmåån jatkuvasti såhkoisesti suunnattuna satelliittikohtee-seen, jotta maa-aseman liikkeistå huolimatta tietolii-35 kenneyhteys såilyisi.The monitoring phase is based on monitoring the rf signal level with two radiation beams, i.e. the left and 30 right radiation beams, as previously described in connection with the division and phasing unit. In this way, the aim is to keep the active antenna unit continuously electrically directed to the satellite object in order to maintain the communication connection despite the movements of the earth station.

Suuntauslaitteeseen voidaan lisåtå såhkoinen kompassi 41 tai muu ilmaisin, jolla pystytåån seuraa- 91460 15 maan ajoneuvon kHantymista, ja tMmMn avulla voldaan auttaa tehokkaasti suuntauslaitetta 30 plt&nMMn aktii-vinen antenniyksikkd suunnattuna satelliittiin.An electronic compass 41 or other detector can be added to the aiming device to monitor the acquisition of the vehicle, and the active antenna unit 30 of the plt & nMM can be effectively assisted by the tMmM.

EdellS keksintoå on selostettu låhinna sen 5 yhteen edulllseen sovellutusesimerkklln viittaamalla, mutta monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttSesså ohelsten patenttivaatimusten mMåritteleman keksinnon pultteissa.The foregoing invention has been described in detail with reference to one preferred embodiment thereof, but many modifications are possible while retaining the bolts of the invention as defined by the appended claims.

Claims (10)

1. Satellitantennsystem sårskilt får talkom-munikation avsett får en landstation, till vilket hår 5 en antennenhet (1'), vilken i azimutivplanet kan riktas mot en satellit, kånnetecknat dårav, att till satellitantennsystemet hår en antennenhet (1 ·), vilken år bildad av en mångd antennelement (1; ll - l12) och deras jordplansplattor (9; 9l - 912), en styrenhet 10 (4) och en kopplingsenhet (5), vilken antennenhets (1') antennelement (l1 - l12) med tillhårande jordplansplattor (9l - 912) år anordnade sida vid sida på en cirkelperiferi och av vilka antennelement (l1 - l12) till samma aktiva antennenhet (6) hår samtidigt två bredvid varan-15 dra varande antennelement (l7, 1*), vilka våljs med hjålp av styrenheten (4) och kopp- lingsenheten (5) får att från ånskad riktning ta emot och våsentli-gen i samma riktning sånda cirkelpolariserad elektromagnetisk strålning.1. Satellite antenna systems may receive speech communication intended to receive a land station to which hair 5 is an antenna unit (1 '), which in the azimuthal plane can be directed to a satellite, characterized by having an antenna unit (1 ·) formed in the satellite antenna system of a plurality of antenna elements (1; 11-112) and their ground plane plates (9; 9-1912), a control unit 10 (4) and a coupling unit (5), said antenna unit (1 ') antenna element (11-112) with associated ground plate plates (9l - 912) are arranged side by side on a circular periphery and of which antenna elements (l1 - l12) of the same active antenna unit (6) simultaneously simultaneously two adjacent antenna elements (l7, 1 *) which are selected by means of auxiliary of the control unit (4) and the coupling unit (5) receive from the desired direction and substantially in the same direction the circularly polarized electromagnetic radiation. 2. Satellitantennsystem enligt patentkrav 1, kånnetecknat dårav, att vart och ett element (1; l1 - l12) år bildat av en av ett ledande material, fårdelaktigt av metall, bestående tunn platta (8), och att till vart och ett antennelement (1; l1 -25 l12) hår en planformad cirkelbågsformad del eller båg- del (8a), vårs bredd (b) fårdelaktigt år konstant och vilken år anpassad på ett konstant avstånd (h) från jordplansplattan (9; 91 - 912), och avsmalnande, ffirde-laktigt triangelformade, spetsdelar (8b, 8c), vilka år 30 belågna i vardera åndan på bågdelen (8a) och vilka år anordnade i en vinkel i fårhållande till bågdelens (8a) plan och mot jordplansplattan (9), i vilka ånddelars (8b, 8c) åndar har placerats poler (11, 12), av vilka den ena år kopplad till in/utkretsen och den andra till 35 belastningen (15).Satellite antenna system according to claim 1, characterized in that each element (1; ll - l12) is formed of one of a conductive material, made of metal, consisting of a thin plate (8), and that each one of the antenna elements ( 1; l -25 l12) hairs a planar circular arc-shaped part or arch-part (8a), the width of the spring (b) sheep-less year constant, and which year adapted to a constant distance (h) from the ground plane plate (9; 91-912), and tapered, square triangular, pointed portions (8b, 8c) which are disposed in each spirit of the arch portion (8a) and which are disposed at an angle to the plane of the arch portion (8a) and to the ground plane plate (9), in which The spirits of spirit parts (8b, 8c) have been placed poles (11, 12), one of which is connected to the input / output circuit and the other to the load (15). 3. Satellitantennsystem enligt patentkrav 2, kånnetecknat dårav, att vart och ett an- 20 tennelements spetsdelar (8a, 8b) Mr utformade som trub-biga spetsar, fordelaktigt jMmna spetsar (8d, 8e), och i narheten av vilka trubbiga spetsar osymmetriskt i forhållande till spetsarnas form har placerats poler 5 (11, 12).3. Satellite antenna system according to claim 2, characterized in that each of the antenna element tip portions (8a, 8b) is designed as blunt tips, advantageously equal tips (8d, 8e), and in proximity to which blunt tips are asymmetrical. relative to the shape of the tips, poles 5 (11, 12) have been placed. 4. Satellitantennsystem enligt patentkrav 1, 2 eller 3, kannetecknat dMrav, att vart och ett antennelements (1; l1 - l12) jordplansplatta (9; 91 -Satellite antenna system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that each antenna element (1; l1 - l12) has a ground plane plate (9; 91 - 912. Mr utformad som en trågformad del, inne i vilken 10 antennelementet (1; ll - l12) Mr monterat.912. Mr designed as a trough-shaped part, inside which the antenna element (1; II-l12) Mr is mounted. 5. Satellitantennsystem enligt patentkrav 1, 2, 3 eller 4, kMnnetecknat dMrav, att till kopplingsenheten (5) h6r två kopplingsgrupper (13, 14), med vilkas hjMlp två sida vid sida belMgna antennele- 15 ment (l1, l2; l2, l3; l3, l4;...) kan vMljas från en ånskad plats på cirkelbågen.Satellite antenna system according to claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that two switching groups (13, 14), with the aid of two side-by-side antenna elements (I1, L2; L2), belong to the switching unit (5). l3; l3, l4; ...) can be selected from a desired location on the arc. 6. Satellitantennsystem enligt patentkrav 5, kMnnetecknat dMrav, att till antennsystemet hor en effektfordelnings- och fasfdrskjutningsenhet 20 (18), vari finns två fasfdrskjutare (19, 20) och en 180° hybrid (21), vilka effektfårdelnings- och fasforsk jutningsenheten (18) Mr fdrenade till kopplingsenheten (5).Satellite antenna system according to claim 5, characterized in that the antenna system comprises a power distribution and phase shift unit 20 (18), wherein there are two phase sliders (19, 20) and a 180 ° hybrid (21), which power distribution and phase shift unit (18). ) Mr. drained to the connector (5). 7. Satellitantennsystem enligt patentkrav 6, 25 kMnnetecknat dMrav, att till vardera fas- forskjutaren (19, 20) hor två i sin ena ånda till in-och utportarna (PI, P2) anslutna parallella QverfQ-ringsledningar (23a, 23b; 24a, 24b), mellan in- och utportarna (PI, P2) anpassade overforingsledningar 30 (25a, 25b), och till de till in- och utportarna (PI, P2) anslutna anpassningsledningars (26, 26b; 27a, 27b) åndar anslutna kopplingsorgan (28a, 28b) for fårverkli-gande av fasskillnaden.Satellite antenna system according to claim 6, 25 characterized in that, each of the phase shifters (19, 20) has two parallel cross-connection lines (23a, 23b; 24a) connected in their one breath to the input and output ports (P1, P2). 24b), transmission lines 30 (25a, 25b) adapted between the input and output ports (PI, P2), and connecting couplings (26, 26b; 27a, 27b) connected to the input and output ports (PI, P2) 28a, 28b) for shading the phase difference. 8. Satellitantennsystem enligt något av fore-35 gående patentkrav, kånnetecknat dMrav, att antennelementen (1; l1 - l12) Mr fdrsedda med stSdorgan (3), med vilkas hjMlp antennelementen år anordnade i 91460 21 fdrhållande till ramdelens (2) azimutivplan (B - B) i en låmplig hojdvinkel (a), och vilka stodorgan (3) fdrdelaktigt utgors av justerbara organ fdr justering av hdjdvinkeln (a).8. Antenna satellite system according to any of the preceding claims, characterized in that the antenna elements (1; 11-112) are provided with supporting means (3), with the aid of the antenna elements being arranged in relation to the azimuth plane (B) of the frame member (2). - B) at a suitable height angle (a), and which supporting means (3) are preferably constituted by adjustable means for adjusting the height angle (a). 9. Satellitantennsystem enligt något av fdre- gående patentkrav, kånnetecknat darav, att antennsystemet ar forsett med en skyddskupa (7).Satellite antenna system according to any of the preceding claims, characterized in that the antenna system is provided with a protective cover (7). 10. Satellitantennsystem enligt något av fdre-gående patentkrav, kånnetecknat dårav, att 10 till antennsystemet hdr en inriktningsanordning (30) for forverkligande av satellitens uppsokande och med-fdljande, till vilken inriktningsanordning år forenade en detektor- och måtanordning (29) fdr måtande av rf-signalnivån, och vilken inriktningsanordning år fdrenad 15 med styrenheten (4) och kopplingsenheten (5) fdr utvål-jande av deras två tilisammans fungerande antennelement (t.ex. 6) ur antennelementens (1; l1 - 1X2) skara, med vilka antennelements formedling den till signalnivån båsta datakommunikationen till satelliten erhålls.Satellite antenna system according to any of the preceding claims, characterized in that the antenna system comprises a directional device (30) for realizing the satellite outreach and auxiliary, to which the directional device is associated with a detector and measuring device (29) of the rf signal level, and which alignment device is drained by the control unit (4) and the switching unit (5) for selecting their two mutually functioning antenna elements (e.g. 6) from the array of antenna elements (1; 1 - 1X2) with which antenna elements form the signal communication to the satellite at the signal level is obtained.
FI924923A 1991-10-30 1992-10-29 satellite antenna FI91460C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI924923A FI91460C (en) 1991-10-30 1992-10-29 satellite antenna

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI915134 1991-10-30
FI915134A FI91028C (en) 1991-10-30 1991-10-30 Satellite Antenna device
FI924923 1992-10-29
FI924923A FI91460C (en) 1991-10-30 1992-10-29 satellite antenna

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI924923A0 FI924923A0 (en) 1992-10-29
FI924923A FI924923A (en) 1993-05-01
FI91460B FI91460B (en) 1994-03-15
FI91460C true FI91460C (en) 1994-06-27

Family

ID=26159050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI924923A FI91460C (en) 1991-10-30 1992-10-29 satellite antenna

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI91460C (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI126545B (en) 2007-06-04 2017-02-15 Aalto-Korkeakoulusäätiö Sr In certain radio frequency bands, the device is almost non-reflective

Also Published As

Publication number Publication date
FI924923A (en) 1993-05-01
FI91460B (en) 1994-03-15
FI924923A0 (en) 1992-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100322753B1 (en) Plane radiation element
US8537063B2 (en) Antenna for reception of satellite radio signals emitted circularly, in a direction of rotation of the polarization
USRE44332E1 (en) Electrically variable beam tilt antenna
US4527163A (en) Omnidirectional, circularly polarized, cylindrical microstrip antenna
AU770240B2 (en) Mechanically adjustable phase-shifting parasitic antenna element
EP3227965B1 (en) Cellular array with steerable spotlight beams
US20020075195A1 (en) Dual band antenna using a single column of elliptical vivaldi notches
US11962072B2 (en) Phased array antennas having switched elevation beamwidths and related methods
FI91028C (en) Satellite Antenna device
CN111817026A (en) Base station antenna with array having frequency selective shared radiating elements
FI91460C (en) satellite antenna
FI90927C (en) Satellite Antenna device
GB2426635A (en) Phase shifting arrangement
US11677456B2 (en) Forming a beam from a subscriber module of a fixed wireless access communication system
US11711117B2 (en) Establishing wireless communication in a system forming a beam by selecting from a pre-determined plurality of antenna weight vectors
CN114824786A (en) Eight-port quasi-luneberg lens antenna
US11646502B2 (en) Multi-band base station antenna
CN114389012A (en) Antenna device
CN108682960B (en) Multi-frequency array antenna and communication system
FI91576C (en) satellite antenna
KR100761597B1 (en) A broadband leaky coaxial cable
WO2023207916A1 (en) Base station antenna and base station
JP2709383B2 (en) Circularly polarized microstrip antenna device
Zhang et al. Design of a shaped beam cylindrical dipole array for cellular base stations
KR19990014810A (en) Antenna device with two radiating elements that can adjust the phase difference between radiating elements

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MA Patent expired