RU2070757C1 - Pencil-beam antenna for communication with geostationary artificial earth satellite - Google Patents

Pencil-beam antenna for communication with geostationary artificial earth satellite Download PDF

Info

Publication number
RU2070757C1
RU2070757C1 SU5027257A RU2070757C1 RU 2070757 C1 RU2070757 C1 RU 2070757C1 SU 5027257 A SU5027257 A SU 5027257A RU 2070757 C1 RU2070757 C1 RU 2070757C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
axis
angle
communication
polar
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.С. Поляк
Ю.Б. Синкевич
Original Assignee
Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им.Мельникова Н.П.
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 Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им.Мельникова Н.П. filed Critical Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им.Мельникова Н.П.
Priority to SU5027257 priority Critical patent/RU2070757C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2070757C1 publication Critical patent/RU2070757C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: antennas for communication with geostationary artificial earth satellites. SUBSTANCE: antenna positioner with polar suspension has its fixed axis 2 deflected towards equator from polar axis through angle equal to difference between depression angles in antenna guiding to geostationary orbit points lying in meridian plane and in plane perpendicular to it that crosses polar angle. EFFECT: improved design. 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области антенн связи с геостационарными искусственными спутниками Земли (ГСИС3), т.е. ИС3, находящимися на геостационарной орбите (ГСО), точнее к их опорно-поворотным устройствам (ОПУ). The invention relates to the field of communication antennas with geostationary artificial Earth satellites (GSIS3), i.e. IS3 located in the geostationary orbit (GSO), more precisely to their slewing-rotary devices (OPU).

Традиционные ОПУ являются двухосными, имеют две оси вращения антенны: неподвижную относительно Земли и подвижную, закрепленную на первой. Такая конструкция обеспечивает возможность наведения антенны в любую точку видимого неба. Traditional GPCs are biaxial, have two axis of rotation of the antenna: stationary relative to the Earth and mobile, fixed on the first. This design provides the ability to point the antenna anywhere in the visible sky.

Наиболее распространенными являются угломестно-азимутальные (альт-азимутальные) ОПУ, неподвижная (азимутальная) ось которых вертикальна, а закрепленная на ней подвижная (угломестная) ось горизонтальна (см.авт.свид. N 1612897, Н 01 Q 1/00, 1989 г). The most common are elevation-azimuthal (alt-azimuthal) OPA, the fixed (azimuthal) axis of which is vertical, and the movable (elevation) axis attached to it is horizontal (see automatic certificate N 1612897, H 01 Q 1/00, 1989 )

Для наблюдения за небесными телами могут использоваться экваториальные ОПУ, неподвижная (полярная) ось которых направлена на видимый полюс мира (параллельна оси вращения Земли, т.е. направлена на север и отклонена от горизонтали на угол Φ, равный географической широте точки дислокации антенны), а подвижная ось (ось склонений) перпендикулярна полярной. Такое расположение осей позволяет осуществлять наблюдение за небесными телами, "закрепленными" не небесной сфере, вращением антенны только вокруг полярной оси, используя вторую ось лишь для наведения антенны на небесное тело. (Н.Н. Михельсон "Оптические телескопы", Наука, М. 1976, стр. 337, 359). To observe celestial bodies, equatorial GPCs can be used, the fixed (polar) axis of which is directed to the visible pole of the world (parallel to the axis of rotation of the Earth, i.e., directed to the north and deviated from the horizontal by an angle Φ equal to the geographical latitude of the antenna's dislocation point), and the moving axis (declination axis) is perpendicular to the polar. Such an arrangement of the axes makes it possible to observe celestial bodies “not fixed” to the celestial sphere by rotating the antenna only around the polar axis, using the second axis only to point the antenna at the celestial body. (NN Mikhelson "Optical telescopes", Science, M. 1976, p. 337, 359).

Наиболее близким техническим решением является выполненная по этой схеме остронаправленная антенна связи с геостационарными искусственными спутниками Земли, содержащая опорно-поворотное устройство с неподвижной осью вращения, расположенной в меридиональной плоскости Земли (см. "Устройство антенны спутникового телевизионного вещания. Модели СТВ Луч-2,5 и СТВ Луч-3,5". Паспорт, 1991 г, стр. 4). The closest technical solution is a highly directional communication antenna made using this scheme with geostationary artificial Earth satellites, containing a slewing ring with a fixed axis of rotation located in the Earth’s meridional plane (see. "Antenna for satellite television broadcasting. Models STV Luch-2.5 and STV Luch-3,5 ". Passport, 1991, p. 4).

Для связи с ГСИСЗ могут использоваться антенны с любым типом ОПУ, т.к. в процессе связи антенна остается почти неподвижной; при необходимости производится лишь незначительная, порядка угловых минут, коррекция для отслеживания и дрейфа ГСИСЗ. Однако для переустановки антенны с одного ГСИСЗ на другой, находящийся в удаленной от первого точке ГСО, необходимо осуществить вращение антенны вокруг двух осей, причем угол вращения вокруг подвижной оси при альт-азимутальном ОПУ измеряется несколькими (до 30 - 40o) градусами, а при экваториальном несколькими десятками угловых минут. И в том, и в другом случае обязательно наличие двух осей и механизмов антенны, т.к. требуемая точность наведения колеблется от долей до нескольких угловых минут в зависимости от диаметра антенны и длины рабочей волны.Antennas with any type of GPC can be used for communication with the SSISE, as during communication, the antenna remains almost stationary; if necessary, only an insignificant, of the order of angular minutes, correction is made for tracking and drift of the SSISS. However, to reinstall the antenna from one SSISS to another, located at a remote point from the first GSO, it is necessary to rotate the antenna around two axes, and the angle of rotation around the movable axis with alt-azimuthal GPC is measured in several (up to 30 - 40 o ) degrees, and at equatorial by several tens of arc minutes. And in that, and in another case, the presence of two axes and antenna mechanisms is mandatory, because the required pointing accuracy ranges from fractions to several angular minutes, depending on the diameter of the antenna and the length of the working wave.

Новым в конструкции остронаправленной антенны является то, что неподвижная ось установлена в направлении, отклоненном в сторону экватора от полярной оси на угол, равный разности углов склонения при наведении антенны на точки геостационарной орбиты, лежащие в меридиональной плоскости и в перпендикулярной ей плоскости, проходящей через полярную ось. What is new in the design of a highly directional antenna is that the fixed axis is set in the direction deviated toward the equator from the polar axis by an angle equal to the difference of the declination angles when pointing the antenna at the points of the geostationary orbit lying in the meridional plane and in the plane perpendicular to it passing through the polar axis.

Техническим результатом изобретения является исключение из конструкции подвижной оси вращения антенны, что упрощает опорно-поворотное устройство антенны и тем самым ее эксплуатацию. The technical result of the invention is the exclusion from the design of the movable axis of rotation of the antenna, which simplifies the rotary support device of the antenna and thereby its operation.

На фиг. 1 показана антенна в разрезе по плоскости угла наклона неподвижной оси; на фиг.2 разрез Земли меридиональной плоскостью в установленной в положение на юог антенной и ГСО; на фиг.3 вид по стрелке К фиг.2; на фиг.4 сечение А-А фиг.2, антенна показана в положении на восток; на фиг.5 сечение Б-Б (фиг.3, повернуто), антенна показана повернутой в плоскость сечения Б-Б. In FIG. 1 shows an antenna in section along the plane of the angle of inclination of the fixed axis; figure 2 is a section of the Earth by the meridional plane in the antenna and GSO installed in the position on the south; figure 3 is a view along arrow K of figure 2; figure 4 section aa figure 2, the antenna is shown in the east position; figure 5 section BB (figure 3, rotated), the antenna is shown rotated in the plane of the section BB.

Остронаправленная антенна связи с геостационарными искусственными спутниками Земли содержит зеркало 1, смонтированное на опорно-поворотном устройстве (ОПУ), включающем неподвижную ось 2 (с геометрической осью Е), установленную на горизонтальную платформу 3. Неподвижная ось 2 антенны располагается в меридиональной плоскости Земли (в вертикальной плоскости север-юг), совмещенной на фиг.1 с плоскостью чертежа, под углом D в сторону экватора (в северном полушарии на юг) от направления Т на видимый полюс мира или, что то же самое, в сторону географического полюса (в северном полушарии на север) под углом F=Φ+Δ от горизонта, где v географическая широта точки O дислокации антенны, а D разность углов склонения при наведении антенны на геостационарную орбиту (ГСО) в восточном и южном направлениях. A pointed antenna for communication with geostationary artificial Earth satellites contains a mirror 1 mounted on a rotary support device (OPU), including a fixed axis 2 (with a geometric axis E) mounted on a horizontal platform 3. The fixed axis 2 of the antenna is located in the meridional plane of the Earth (in vertical plane north-south), combined in figure 1 with the plane of the drawing, at an angle D towards the equator (in the northern hemisphere to the south) from the direction T to the visible pole of the world or, what is the same, towards the geographer of the polar pole (in the northern hemisphere to the north) at an angle F = Φ + Δ from the horizon, where v is the geographical latitude of the point O of the antenna dislocation, and D is the difference of the declination angles when the antenna is pointing to the geostationary orbit (GSO) in the eastern and southern directions.

ОПУ включает также привод или механизм 4 вращения антенны вокруг неподвижной оси 2; шарнир 5, соединяющий ось 2 и платформу 3 и устройство (например, подкос 6 переменной длины) для установки оси 2 под углом Fк к горизонту; шарнир 7 и устройство 8 для установки фокальной оси F антенны под требуемым углом γ к оси Е.OPU also includes a drive or mechanism 4 of rotation of the antenna around a fixed axis 2; a hinge 5 connecting the axis 2 and the platform 3 and a device (for example, a strut 6 of variable length) for mounting the axis 2 at an angle F to the horizontal; hinge 7 and device 8 for mounting the focal axis F of the antenna at the required angle γ to axis E.

Из геометрических построений, показанных на фиг.2,3,4, видно, что угол склонения (угол между фокальной осью F антенны и экваториальной плоскостью - плоскостью ГСО) при направлении антенны на точку ГСО, расположенную на юге, т.е. в меридиональной плоскости Земли (точка Ю на фиг.2,3), равен

Figure 00000002
, а при направлении антенны на точку В (фиг.3,4) ГСО, расположенную на востоке (или западе) в плоскости, проходящей через полярную ось в точке дислокации антенны и перпендикулярной меридиональной плоскости Земли,
Figure 00000003

где r радиус Земли в точке дислокации антенны, а R радиус геостационарной орбиты.From the geometric constructions shown in FIGS. 2,3,4, it can be seen that the declination angle (the angle between the focal axis F of the antenna and the equatorial plane — the GSO plane) when the antenna is directed to the GSO point located in the south, i.e. in the meridional plane of the Earth (point Yu in figure 2,3), is equal to
Figure 00000002
and when the antenna is directed to point B (Fig. 3.4), a GSO located in the east (or west) in a plane passing through the polar axis at the antenna's dislocation point and perpendicular to the Earth’s meridional plane,
Figure 00000003

where r is the radius of the Earth at the point of dislocation of the antenna, and R is the radius of the geostationary orbit.

Ось Е (ось 2) антенны установлена под углом Δ к полярной оси Т, равным D=δюв; зеркало 1 антенны закреплено на оси 2 жестко под углом γ=90°в.. При таких фиксированных углах Δ и g точное наведение антенны на ГСИСЗ, расположенные строго на юге, востоке и западе, осуществляется вращением антенны только вокруг оси Е (оси 2).E-axis (axis 2) of the antenna installed at an angle to the polar axis Δ T equal to D = δ u in -δ; antenna mirror 1 is fixed on axis 2 rigidly at an angle γ = 90 ° + δ in .. For such fixed angles Δ and g, the antenna is precisely guided to the SSISS located strictly in the south, east and west, by rotating the antenna only around the axis E (axis 2).

При этом в промежуточных положениях ГСИС3 будет иметь место некоторое рассогласование между углом склонения dc соответствующей точки С ГСО (см. фиг.3,5) и фактическим углом наведения

Figure 00000004
, имеющим максимальное значение при Φ 45o. Оценим величину этого рассогласования при принятых значениях r 6364 км, R 42160 км, v 45o и текущей угловой координате j точки С. Из построений на фиг.5: угол склонения
Figure 00000005

Из треугольника АСО
Figure 00000006

При принятых значениях r, R, Φ
Figure 00000007

Фактический угол
Figure 00000008
наведения при предлагаемой геометрии инструмента
Figure 00000009

При принятых значениях r, R, Φ dю 6,8043o, δв 6,1193o, Δ 0,685o;
Figure 00000010
.Moreover, in the intermediate positions of GSIS3, there will be some mismatch between the declination angle d c of the corresponding point C of the GSO (see Fig. 3.5) and the actual pointing angle
Figure 00000004
having a maximum value at Φ 45 o . Let us estimate the magnitude of this mismatch with the accepted values of r 6364 km, R 42160 km, v 45 o and the current angular coordinate j of point C. From the constructions in Fig. 5: the declination angle
Figure 00000005

From triangle ASO
Figure 00000006

For the accepted values of r, R, Φ
Figure 00000007

Actual angle
Figure 00000008
guidance with the proposed tool geometry
Figure 00000009

When the received values r, R, Φ d w 6,8043 o, δ in 6,1193 o, Δ 0,685 o;
Figure 00000010
.

Вычисленные по приведенным формулам значения

Figure 00000011
сведены в таблицу.The values calculated using the above formulas
Figure 00000011
are tabulated.

Из таблицы видно, что максимальное рассогласование

Figure 00000012
равно
Figure 00000013
0,0084o 0,5 угл. мин, что вполне приемлемо для большинства небольших связевых антенн. Заметим, что при необходимости, максимальное рассогласование может быть уменьшено вдвое за счет уменьшения на
Figure 00000014
величины установочного угла γ: при этом такая же погрешность
Figure 00000015
(c обратным знаком) появится в точках Ю и В (ψ 0 и j 90o).The table shows that the maximum mismatch
Figure 00000012
equally
Figure 00000013
0.0084 o 0.5 ang. min, which is quite acceptable for most small communication antennas. Note that, if necessary, the maximum mismatch can be halved by decreasing by
Figure 00000014
installation angle γ: the same error
Figure 00000015
(with the opposite sign) appears at points Yu and B (ψ 0 and j 90 o ).

При монтаже в заданной точке дислокации антенна устанавливается так, что ее неподвижная ось Е располагается строго в меридиональной плоскости Земли (в направлении север-юг) под расчетным для заданной широты v углом F к горизонту. Зеркало антенны фиксируется под расчетным углом g между осями E и F. При такой установке наведение антенны на любую точку ГСО (на любой ГСИСЗ), находящуюся в пределах видимости антенны, осуществляется вращением зеркала антенны вокруг оси Е (оси 2) без изменения углов F и g: ось F антенны в этом случае "cкользит" по ГСО. When mounting at a given point of dislocation, the antenna is mounted so that its fixed axis E is located strictly in the meridional plane of the Earth (in the north-south direction) under the angle F calculated for the given latitude v to the horizontal. The antenna mirror is fixed at the calculated angle g between the E and F axes. With this installation, the antenna is guided to any GSO point (to any GPSS) within the antenna’s visibility by rotating the antenna mirror around axis E (axis 2) without changing the angles F and g: the F axis of the antenna in this case "slides" according to GSO.

Claims (1)

Остронаправленная антенна связи с геостационарными искусственными спутниками Земли, содержащая опорно-поворотное устройство с неподвижной осью вращения, расположенной в меридиональной плоскости Земли, отличающаяся тем, что неподвижная ось установлена в направлении, отклоненном в сторону экватора от полярной оси на угол, равный разности углов склонения при наведении антенны на точки геостационарной орбиты, лежащие в меридиональной плоскости и в перпендикулярной ей плоскости, проходящей через полярную ось. A pointed antenna for communication with geostationary artificial Earth satellites, comprising a rotary support device with a fixed axis of rotation located in the meridional plane of the Earth, characterized in that the fixed axis is installed in a direction deviated towards the equator from the polar axis by an angle equal to the difference of the declination angles at pointing the antenna at the points of the geostationary orbit lying in the meridional plane and in the plane perpendicular to it passing through the polar axis.
SU5027257 1992-02-14 1992-02-14 Pencil-beam antenna for communication with geostationary artificial earth satellite RU2070757C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5027257 RU2070757C1 (en) 1992-02-14 1992-02-14 Pencil-beam antenna for communication with geostationary artificial earth satellite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5027257 RU2070757C1 (en) 1992-02-14 1992-02-14 Pencil-beam antenna for communication with geostationary artificial earth satellite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2070757C1 true RU2070757C1 (en) 1996-12-20

Family

ID=21596863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5027257 RU2070757C1 (en) 1992-02-14 1992-02-14 Pencil-beam antenna for communication with geostationary artificial earth satellite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2070757C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Устройство антенны спутникового телевизионного вещания. Модели СТВ Луч-2,5 и СТВ Луч-3,5. Паспорт.- 1991, с.4. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4202321A (en) Solar tracking device
US4126865A (en) Satellite tracking dish antenna
KR102479537B1 (en) Antenna system with active array on tracking pedestal
CN107450582B (en) Phased array data transmission guide control method based on-satellite real-time planning
US3510877A (en) Antenna positioning device for following moving bodies
JP2018526879A (en) Communication satellite system with enhanced capability at specified locations
US7806369B2 (en) Ultrahigh altitude sun-synchronous orbit satellite system
CN113640833A (en) Communication-in-motion terminal equipment and satellite alignment method
RU2070757C1 (en) Pencil-beam antenna for communication with geostationary artificial earth satellite
PL173466B1 (en) Satellite antenna base for multiple-satellite tv brodcast reception
US4821047A (en) Mount for satellite tracking devices
JP2806659B2 (en) Direction tracking device
EP4233205A1 (en) Tracking non-geo synchronous orbit satellites on orbiting planes of regular motion patterns
RU2512257C1 (en) Telescope mount
KR20210001600A (en) Multifunctional telescope
IE50678B1 (en) Ground station antennae for satellite communication systems
JP2010049045A (en) Astronomical telescope mount
DE3673363D1 (en) CARRYING RACK FOR A SATELLITE RADIO PARABOL REFLECTOR ANTENNA.
JPH06204732A (en) Driver for satellite antenna
Baars et al. Evolution of the telescope
SU1709441A1 (en) Method for guidance of pencil-beam ground aerial
Demianski et al. Coelostat and Heliostat: theory of alignment
Struve et al. The 140-Foot Radio Telescope of the National Radio Astronomy Observatory
US2595205A (en) Device for automaticallly tracking heavenly bodies
Samarkandy et al. Look angle contours of small transportable satellite earth stations for Arab Gulf countries