RU2065236C1 - Antenna system - Google Patents

Antenna system Download PDF

Info

Publication number
RU2065236C1
RU2065236C1 RU93042884/09A RU93042884A RU2065236C1 RU 2065236 C1 RU2065236 C1 RU 2065236C1 RU 93042884/09 A RU93042884/09 A RU 93042884/09A RU 93042884 A RU93042884 A RU 93042884A RU 2065236 C1 RU2065236 C1 RU 2065236C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
irradiators
gss
microwave
mirror
geostationary satellites
Prior art date
Application number
RU93042884/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93042884A (en
Inventor
Сурен Парисович Геруни
Am]
Original Assignee
Сурен Парисович Геруни
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
Application filed by Сурен Парисович Геруни filed Critical Сурен Парисович Геруни
Priority to RU93042884/09A priority Critical patent/RU2065236C1/en
Publication of RU93042884A publication Critical patent/RU93042884A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2065236C1 publication Critical patent/RU2065236C1/en

Links

Abstract

FIELD: space communication; reception of telecasts and radio transmissions from geostationary satellites. SUBSTANCE: antenna system has several feeds 2 installed on guide 7 concentric to spherical reflector 1. The shape of this reflector is specified. The reflector outputs are connected to SHF collector 4. The quantity of reflectors 2 equal the quantity of geostationary satellites, whose signals are received by the antenna system. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике сверхвысокочастотных (СВЧ) зеркальных антенн с изменением ориентации диаграммы направленности и может быть использовано для одновременного позиционирования на многочисленную группу геостационарных спутников (ГСС) или других неподвижных объектов, расположенных преимущественно в одной плоскости. The invention relates to techniques for microwave (microwave) mirror antennas with a change in the orientation of the radiation pattern and can be used for simultaneous positioning on a large group of geostationary satellites (GSS) or other stationary objects located mainly in the same plane.

Известны однозеркальные сферические антенны, установленные на ГСС и имеющие несколько облучателей. Формируемые ими диаграммы направленности в основном имеют характер глобального луча, охватывающего значительные территории поверхности земного шара и, следовательно, не селектирующие наземные станции (позиции) по отдельности. Known single-mirror spherical antennas mounted on a GSS and having several irradiators. The radiation patterns formed by them mainly have the character of a global beam, covering significant areas of the globe and, therefore, not selecting ground stations (positions) separately.

Известен "Управляемый облучатель для тороидальной антенны" по патенту US, 3988736 (Communication Satellite Corporation (COMSAT)), 26 октября 1976 г. предназначенный для обеспечения связи с одним или одновременно несколькими (вероятно, 6 шт.) ГСС, находящимися рядом друг с другом в небольшом (20o) угловом секторе.The well-known "Controlled Illuminator for a Toroidal Antenna" according to US Pat. in a small (20 o ) corner sector.

Однако упомянутую систему трудно приспособить для широкого индивидуального пользования, поскольку она включает большое тяжелое зеркало и отдельно стоящее строение с облучателями, а их совместный монтаж представляет сложную строительно-геодезическую задачу: должны быть строго соблюдены взаимное расположение зеркала и строения, а также углы наклона зеркала, облучателей с рельсами и окна в строении. К тому же для различных пунктов установки этой системы, отличающихся по географическим координатам, значения углов наклона зеркала и окна в доме должны быть соответственно изменены, к примеру, для широты экватора весьма существенно, что уже ведет к конструктивным изменениям. Но ее основным недостатком является ограниченность обзора пространства, поскольку она может принимать сигналы только от спутников, находящихся левее от местного меридиана (направления от юга к востоку для северного полушария). Либо если ее развернуть зеркально, то будет возможен прием группы ГСС, находящихся только справа от местного меридиана (направление от юга к западу). Совместный же прием и влево и вправо от юга для данной конструкции принципиально не возможен. However, the mentioned system is difficult to adapt for widespread individual use, since it includes a large heavy mirror and a separate building with irradiators, and their joint installation is a complex construction and geodesic task: the relative position of the mirror and the structure, as well as the angle of the mirror, must be strictly observed. irradiators with rails and windows in the building. In addition, for various installation points of this system that differ in geographical coordinates, the values of the angle of inclination of the mirror and the window in the house should be accordingly changed, for example, for the latitude of the equator it is very significant, which already leads to constructive changes. But its main drawback is the limited view of space, since it can only receive signals from satellites located to the left of the local meridian (directions from south to east for the northern hemisphere). Or, if it is mirrored, then it will be possible to receive a group of GSS located only to the right of the local meridian (direction from south to west). Joint reception to the left and to the right of the south is fundamentally impossible for this design.

Прототипом является "Антенна синхронного связного спутника" по патенту SU, 310466 (Western Electric Company Incorporated), 11 октября 1971 г. в которой предусматривается селектирование отдельных наземных станций отдельными облучателями, но на практике в пятнах лучей антенны, нацеленных на заданные "корреспондентские" наземные станции, могут оказаться и совсем посторонние приемные антенны. К тому же эта система может служить только для изначально "зеркально"-зафиксированных положений как облучателей на спутнике, так и "корреспондентских" антенн на Земле, без права изменения их положений, поскольку отсутствует эта возможность на ГСС. The prototype is the "Synchronous Communications Satellite Antenna" patent SU, 310466 (Western Electric Company Incorporated), October 11, 1971 which provides for the selection of individual ground stations by individual irradiators, but in practice in spots of antenna beams aimed at a given "correspondent" ground stations, there may be completely extraneous receiving antennas. Moreover, this system can only serve for initially “mirror-locked” positions of both irradiators on the satellite and “correspondent” antennas on Earth, without the right to change their positions, since this possibility is absent on the GSS.

В качестве индивидуальных многопозиционных антенн для приема сигналов ГСС в настоящее время используются параболические зеркала, обеспечивающие в неподвижном состоянии своего зеркала дополнительный прием лишь двух-трех ГСС, расположенных на соседних позициях. Это ограничение обусловлено свойствами параболы. Эти антенны включают в себя два-три дополнительных облучателя, каждый со своим малошумящим конвертором. Для приема сигналов других ГСС параболическое зеркало необходимо поворачивать вокруг своих осей, используя электропривод и блок управления. Currently, parabolic mirrors are used as individual multi-position antennas for receiving GSS signals, providing in the stationary state of their mirrors an additional reception of only two or three GSS located at neighboring positions. This limitation is due to the properties of the parabola. These antennas include two to three additional irradiators, each with its own low-noise converter. To receive signals from other GSSs, the parabolic mirror must be rotated around its axes using an electric drive and a control unit.

Основной технической задачей настоящего изобретения является создание простой зеркальной антенны, которая позволит осуществить одновременное селектированное позиционирование на весьма большую (практически всю) группу ГСС. Причем, в отличие от аналогов, не должно производиться механических вращений каких-либо частей этой антенны ее зеркала или облучателя. The main technical objective of the present invention is the creation of a simple mirror antenna, which will allow for simultaneous selected positioning on a very large (almost all) group of GSS. Moreover, unlike analogs, mechanical rotation of any parts of this antenna of its mirror or irradiator should not be made.

Поставленную задачу предлагается реализовать путем использования зеркала со сферическим профилем в сочетании с рядом неподвижно установленных облучателей, число которых равно числу позиционируемых ГСС и которые независимо друг от друга сориентированы своими осями каждый на "свой" стационарный спутник. It is proposed to implement this task by using mirrors with a spherical profile in combination with a number of fixed mounted irradiators, the number of which is equal to the number of positioned GSS and which are independently oriented by each of their axes to each “own” stationary satellite.

Целесообразно установить все облучатели на одной специальной направляющей двойной кривизны, которая должна быть концентрична сферическому зеркалу и иметь радиусом своей кривизны величину порядка половины радиуса сферического зеркала. Облучатели должны иметь возможность юстировки своего положения на этой направляющей, после чего они должны фиксироваться. Облучатели крепятся к направляющей при помощи специальных держателей. It is advisable to install all the irradiators on one special guide of double curvature, which should be concentric to the spherical mirror and have a radius of curvature of the order of half the radius of the spherical mirror. The irradiators should be able to adjust their position on this guide, after which they should be fixed. Irradiators are attached to the rail using special holders.

Поскольку ГСС занимают свои места на орбите не в строго определенных интервалах друг от друга, то с целью удобства и точности выполнения наведения (позиционирования) облучателей на свои ГСС предлагается тракты облучателей выполнить частично гибкими путем включения в них гибких отрезков трактов. В зависимости от частотного диапазона позиционируемых ГСС это могут быть отрезки гибких гофрированных волноводов или отрезки коаксиальных кабелей. Since GSS take their places in orbit not at strictly defined intervals from each other, for the convenience and accuracy of guidance (positioning) of the irradiators on their GSS, it is proposed that the irradiator paths be made partially flexible by including flexible segments of the paths in them. Depending on the frequency range of the positioned GSS, these can be pieces of flexible corrugated waveguides or pieces of coaxial cables.

Гибкость трактов облучателей позволяет при процедуре монтажа и наладки антенны производить при помощи держателей облучателей перемещение осей (или раскрывов) облучателей вдоль (влево/вправо) и поперек (вверх/вниз) относительно направляющей, обеспечивая наиболее точное позиционирование на ГСС, а также позволяет "дотягивать" оси облучателей к тем ГСС, которые востребованы потребителем, минуя невостребованные ГСС. The flexibility of the paths of the irradiators allows the installation and adjustment of the antenna to use the holders of the irradiators to move the axes (or openings) of the irradiators along (left / right) and across (up / down) relative to the guide, providing the most accurate positioning on the GSS, and also allows you to "the axis of the irradiators to those GSS that are in demand by the consumer, bypassing the unclaimed GSS.

Кроме того, каждый облучатель предлагается выполнить с возможностью телескопического изменения своей длины с целью наиболее точной настройки на максимум сигнала в районе своего параксиального фокуса (в вершине каустик). In addition, each irradiator is proposed to be made with the possibility of telescoping changes in its length in order to most accurately adjust to the maximum signal in the region of its paraxial focus (at the apex of caustics).

Другой технической задачей, решаемой в данном изобретении, является достижение возможности использования при приеме сигналов от группы ГСС всего лишь одного блока малошумящего конвертора (МШК). Another technical problem solved in this invention is to achieve the possibility of using when receiving signals from the GSS group only one block of low-noise converter (MSK).

Эта проблема решается тем, что выходы облучателей в предлагаемой многопозиционной антенной системе присоединены ко входам пассивного СВЧ-многополюсника, названного СВЧ-коллектором. Он представляет собой аналог простого СВЧ-сумматора с числом входов, соответствующим числу выходов облучателей, и, как минимум, одним выходом. Однако суммирования сигналов не производится. К выходу СВЧ-коллектора присоединен МШК, который усиливает тот сигнал, который поступает на его вход с выхода СВЧ-коллектора. То обстоятельство, что облучатели своими выходами сходятся к центру сферы, позволяет реализовать СВЧ-коллектор весьма компактных размеров, с минимально вносимым затенением зеркала. This problem is solved by the fact that the outputs of the irradiators in the proposed multi-position antenna system are connected to the inputs of a passive microwave multipole, called a microwave collector. It is an analogue of a simple microwave adder with the number of inputs corresponding to the number of outputs of the irradiators, and at least one output. However, the summation of the signals is not performed. An MSK is connected to the output of the microwave collector, which amplifies the signal that arrives at its input from the output of the microwave collector. The fact that the irradiators with their outputs converge to the center of the sphere makes it possible to realize a microwave collector of very compact dimensions, with minimally introduced mirror shading.

Для осуществления возможности выбора требуемого к просмотру ГСС из общего меню ГСС в состав облучателей введены СВЧ-выключатели, к примеру на основе p-i-n диодов или иных, запирающих их СВЧ-тракты, элементов. Переключение направлений позиционирования производится по командам от коммутатора. In order to make it possible to select the GSS required for viewing from the general GSS menu, microwave switches were introduced into the irradiators, for example, based on p-i-n diodes or other microwave elements that block them. Switching the direction of positioning is performed by commands from the switch.

Кроме того, в состав облучателей могут быть введены стандартные поляризаторы волн и фазокорректирующие элементы типа каплевидных диэлектрических вставок (линз). В зависимости от частотного меню позиционируемых ГСС предлагаемая антенная система может быть оснащена разнодиапазонными облучателями, МШК и СВЧ-коллекторами при необходимости. In addition, standard wave polarizers and phase-correcting elements such as drop-shaped dielectric inserts (lenses) can be introduced into the irradiators. Depending on the frequency menu of the positioned GSS, the proposed antenna system can be equipped with multi-band irradiators, MBCs and microwave collectors, if necessary.

В зависимости от востребованного углового сектора позиционирования на ГСС по азимуту раскрыв зеркала может быть раздвинут по своей ширине вплоть до достижения размеров полусферы, но не более того. В то же время, учитывая, что все ГСС расположены в одной экваториальной плоскости, высота зеркала по вертикали может не изменяться в зависимости от направления на ГСС, а оставаться равной той оптимальной величине, которая достаточна для качественного приема наиболее слабого по своему уровню сигнала из позиционируемого ряда ГСС в регионе установки антенны. Depending on the required angular sector of positioning in the GSS in azimuth, opening the mirror can be expanded in its width up to reaching the size of the hemisphere, but no more. At the same time, given that all GSSs are located in the same equatorial plane, the vertical height of the mirror may not change depending on the direction to the GSS, but remain equal to the optimal value that is sufficient for high-quality reception of the weakest signal from the positioned signal a number of GSS in the region of installation of the antenna.

На фиг. 1 показаны устройство и принцип действия предлагаемой многопозиционной антенной системы. In FIG. 1 shows the device and principle of operation of the proposed multi-position antenna system.

Антенная система содержит: сферическое зеркало 1, облучатели 2, СВЧ-выключатели 3, СВЧ-коллектор 4, МШК 5, держатели облучателей 6, направляющую 7, коммутатор позиционирования 8. The antenna system contains: a spherical mirror 1, irradiators 2, microwave switches 3, a microwave collector 4, MSC 5, holders of irradiators 6, guide 7, positioning switch 8.

Описание конструкции. Сферическое зеркало 1 представляет собой вырезку из сферической поверхности, состоящую из совокупности частных используемых раскрывов. По своей ширине (азимуту) контур сферического зеркала 1 задается направлениями на крайние ГСС в востребованной для позиционирования группе ГСС с добавочной по краям площадью полуокружности, описанной оптимальным радиусом частного используемого раскрыва, а по своей высоте контур зеркала 1 задается оптимальным диаметром того же частного используемого раскрыва сферического зеркала 1. При этом под оптимальным подразумевается диаметр (радиус) такого частного раскрыва, величина которого достаточна для качественного приема сигналов от ГСС в пункте установки антенны. Description of the design. Spherical mirror 1 is a notch of a spherical surface, consisting of a set of private openings used. According to its width (azimuth), the contour of a spherical mirror 1 is set by the directions to the extreme GSS in the group of GSSs that is in demand for positioning with an additional semicircle area at the edges, described by the optimal radius of the particular aperture used, and by its height, the contour of the mirror 1 is given by the optimal diameter of the same particular used aperture spherical mirror 1. In this case, the optimal is meant the diameter (radius) of such a private aperture, the value of which is sufficient for high-quality reception of signals from the GSS in installation point of the antenna.

Облучатели 2, число которых соответствует числу позиционируемых ГСС, состоят из двух отрезков: жесткого отрезка СВЧ-тракта, к примеру круглого волновода, и состыкованного с ним гибкого отрезка СВЧ-тракта, к примеру гофрированного волновода. В своей жесткой части СВЧ-трактов облучатели 2 выполнены с возможностью телескопического изменения своей длины. Облучатели 2 снабжены СВЧ-выключателями 3. Выходы облучателей 2 соединены со входами СВЧ-коллектора 4, представляющего собой СВЧ-многополюсник, к выходу которого присоединен блок МШК 5. Irradiators 2, the number of which corresponds to the number of positioned GSS, consist of two segments: a rigid segment of the microwave path, for example, a circular waveguide, and a flexible segment of the microwave path, coupled with it, for example, a corrugated waveguide. In their rigid part of the microwave paths, the irradiators 2 are made with the possibility of telescopic changes in their length. The irradiators 2 are equipped with microwave switches 3. The outputs of the irradiators 2 are connected to the inputs of the microwave collector 4, which is a microwave multipole, to the output of which an MSK 5 unit is connected.

Облучатели 2 установлены в держателях 6, которые выполнены и установлены с возможностью юстировочных перемещений и фиксации на направляющей двойной кривизны 7. Направляющая 7 выполнена концентрично сферическому зеркалу 1 и в свою очередь прикреплена к некоторой опоре с возможностью юстировки своего положения по трем координатам относительно центра сферы. Irradiators 2 are installed in holders 6, which are made and installed with the possibility of alignment movements and fixing on the double curvature guide 7. The guide 7 is made concentric to the spherical mirror 1 and, in turn, is attached to some support with the ability to adjust its position in three coordinates relative to the center of the sphere.

Для позиционирования на ГСС оси облучателей 2 путем юстировки их положения на направляющей 7 ориентируются при помощи держателей 6 по направлениям на "свои" ГСС, а их раскрывы телескопически совмещаются с поверхностью параксиальных фокусов и фиксируются. For positioning on the GSS, the axes of the irradiators 2 by aligning their positions on the guide 7 are oriented with the help of the holders 6 in directions to “their” GSS, and their openings are telescopically aligned with the surface of the paraxial foci and fixed.

Принцип действия многопозиционной антенной системы следующий. Сигналы от ГСС независимо друг от друга поступают по своим частным направлениям на сферическое зеркало 1. Независимо отражаясь от соответствующих частных раскрывов сферического зеркала 1, они формируются в свои каустические области, в вершинах которых перехватываются раскрывами облучателей 2 и канализируются в их СВЧ-тракты. The principle of operation of a multi-position antenna system is as follows. The signals from the GSS independently arrive in their private directions to the spherical mirror 1. Independently reflected from the corresponding private openings of the spherical mirror 1, they are formed in their caustic regions, at the vertices of which they are intercepted by the openings of the irradiators 2 and canalized into their microwave paths.

В рабочем состоянии СВЧ-тракты всех облучателей, кроме одного, заданного, "заперты" СВЧ-выключателями 3. Сигнал "открытого" облучателя через СВЧ-коллектор 4 поступает на усиление в МШК 5 и с выхода последнего подается на обработку в приемник теле-, радиоканалов или иное приемное устройство. In working condition, the microwave paths of all the irradiators, except one specified, are “locked” by the microwave switches 3. The signal of the “open” irradiator through the microwave collector 4 is fed to the amplifier in the MSC 5 and from the output of the latter is fed to the television receiver, radio channels or other receiving device.

Переключение позиционирования антенной системы на другие ГСС производится дистанционно от коммутатора 8 путем подачи команд "открыть"/"закрыть" на соответствующие СВЧ-выключатели 3. Switching the positioning of the antenna system to other GSS is carried out remotely from the switch 8 by issuing commands "open" / "close" to the appropriate microwave switches 3.

Claims (1)

Антенная система для приема сигналов геостационарных спутников, содержащая сферическое зеркало и облучатели, количество которых равно количеству геостационарных спутников, отличающаяся тем, что облучатели состоят из отрезков круглых волноводов, выполненных с возможностью телескопического изменения их длины, и отрезков гибких волноводов и снабжены СВЧ-выключателями, выходы облучателей присоединены к входам СВЧ-коллектора, облучатели установлены на введенной направляющей, концентричной сферическому зеркалу, контур которого по ширине определен с учетом азимутального сектора между направлениями на крайние для данной широты и долготы геостационарные спутники, а по высоте диаметром, оптимальным для приема наиболее слабого из сигналов геостационарных спутников. An antenna system for receiving signals from geostationary satellites, containing a spherical mirror and irradiators, the number of which is equal to the number of geostationary satellites, characterized in that the irradiators consist of segments of circular waveguides made with the possibility of telescoping changes in their length, and segments of flexible waveguides and are equipped with microwave switches, the outputs of the irradiators are connected to the inputs of the microwave collector, the irradiators are mounted on the introduced guide, concentric to a spherical mirror, the contour of which is wide It is not determined taking into account the azimuthal sector between the directions to the geostationary satellites extreme for a given latitude and longitude, and by the diameter diameter optimal for receiving the weakest of the signals from geostationary satellites.
RU93042884/09A 1993-08-30 1993-08-30 Antenna system RU2065236C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93042884/09A RU2065236C1 (en) 1993-08-30 1993-08-30 Antenna system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93042884/09A RU2065236C1 (en) 1993-08-30 1993-08-30 Antenna system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93042884A RU93042884A (en) 1996-02-20
RU2065236C1 true RU2065236C1 (en) 1996-08-10

Family

ID=20146976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93042884/09A RU2065236C1 (en) 1993-08-30 1993-08-30 Antenna system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2065236C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент N 3988736, кл. H 01 Q 3/12, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР N 310466, кл. H 01 Q 19/10, 1967. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6204822B1 (en) Multibeam satellite communication antenna
Qiu A novel design for a giant Arecibo-type spherical radio telescope with an active main reflector
US6281853B1 (en) Terminal-antenna device for moving satellite constellation
USRE37218E1 (en) Satellite-tracking millimeter-wave reflector antenna system for mobile satellite-tracking
US11258172B2 (en) Multi-beam shaped reflector antenna for concurrent communication with multiple satellites
US6262689B1 (en) Antenna for communicating with low earth orbit satellite
EP0597318B1 (en) Multibeam antenna for receiving satellite
RU2065236C1 (en) Antenna system
EA032674B1 (en) Antenna for receiving data from low earth orbit satellites
WO1998015033A1 (en) Dielectric lens assembly for a feed antenna
WO2002073739A1 (en) Multibeam spherical antenna system for fixed microwave wireless network
SU1727183A1 (en) Aerial
US4761655A (en) Transportable antenna for an earth station
SU1181020A1 (en) Bifocal cassegrainian aerial
JPH1117440A (en) Antenna device
US20230006358A1 (en) Prism for repointing reflector antenna main beam
AU7242700A (en) Multibeam satellite communication antenna
JP2539104B2 (en) Antenna device
JPS6150528B2 (en)
Densmore et al. K/K/sub a/-band antenna system for mobile satellite service
JPH0690112A (en) Receiving antenna
Imbriale Evolution of the Deep Space Network 34-m diameter antennas
WO2023235543A1 (en) Multi-feed tracking antenna with stationary reflector
JPH0481106A (en) Antenna system
JP2594137B2 (en) Multi-beam antenna

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040831