Antenna systems x

Antenna systems

ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩИЕ АНТЕННЫЕ СИСТЕМЫ

Антенна – необходимый атрибут любой земной спутниковой станции. Антенная система земной станции спутниковой связи (ЗС СС) включает следующие компоненты:

• Зеркальную систему (основной рефлектор, вспомогательный рефлектор с элементами крепления для двухзеркальных антенн);
• Систему облучателя с элементами крепления;
• Антенно-фидерный тракт (комбайнер/диплексор, режекторные фильтры, кабели и волноводы);
• Основание антенны (опора);
• Дегидратор (как опция);
• Систему наведения и слежения (как опция);
• Систему антиоблединения и обогрева основного и вспомогательного рефлекторов, облучателя (как опция);

Антенны центральных (HUB) станций имеют диаметры от 4,5 метров.

При создании ЗС СС возникает вопрос о выборе антенны. Можно рекомендовать следующую последовательность действий:

• Произвести энергетический расчет спутниковой линии на основе реальных параметров планируемого к использованию транспондера и, задав требуемое отношение сигнал/шум на входе приемника (демодулятора), определить, какой должна быть добротность приемной антенны при работе на прием и ЭИИМ несущей при работе на передачу.
• Подобрать такую антенну, у которой коэффициент усиления, температура шума и потери в фидере позволяют получить требуемую добротность при выбранной температуре шума LNA или LNB для заданного угла места. В этой связи важными критериями качества антенны, наряду с коэффициентом усиления, являются температура шума антенны и потери в фидере.
• Зная коэффициент усиления на передачу для выбранной антенны, потери в тракте, требуемый запас и необходимое отступление от насыщения, определить мощность передатчика ЗС СС.
• На основании полученных данных провести оптимизацию параметров оборудования. Например, увеличение диаметра антенны позволит уменьшить требуемую мощность передатчика.

Особенно внимательно следует подходить к выбору антенны при необходимости работы с низкими углами места. Это углы менее 5° для C-диапазона и 10° для Ku-диапазона. При таких углах места существенное влияние оказывают потери сигнала в атмосфере, явление рефракции и увеличение шумовой температуры антенны за счет попадания поверхности земли в ближние боковые лепестки диаграммы направленности. Для указанных мест необходимы антенны с минимальным уровнем боковых лепестков диаграммы.

В зависимости от расположения и применения предлагаются различные варианты исполнения оснований (опор) антенн. Основания антенн могут быть для фиксированного наведения с установкой на бетонной площадке, на металлоконструкции, на крыше или стене здания и т.п. или моторизованные, с возможностью перенацеливания и слежения за спутником.

Критерием выбора фиксированного или моторизованного основания является требование к антенной системе ЗССС обеспечить изменение уровня передаваемого сигнала за счет неточности наведения не более 0,5 – 1,0 дБ. При необходимости используется система наведения и слежения антенны.

В спутниковой системе с поляризационным уплотнением к антенной системе предъявляются повышенные требования по кроссполяризационной развязке (для линейной поляризации) и коэффициенту эллиптичности (для круговой поляризации). Эти требования касаются качества изготовления поверхности зеркала и качеству фидера.

При установке усилителя в помещении и наличии длинного волновода между усилителем и диплексором антенны в системе необходим дегидратор, осушающий воздух в передающем волноводе и предотвращающий электрический пробой в волноводе, что может повлечь выход из строя передатчика.

Основными параметрами антенн являются диапазон рабочих частот, коэффициент усиления на передачу и прием, ширина диаграммы направленности, поляризационная развязка, шумовая температура и потери в фидере. Характеристики антенн могут оказывать существенное влияние на эффективность применения и состав оборудования земной станции.