Оборудование / Спутниковая связь / Антенные системы
ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩИЕ АНТЕННЫЕ СИСТЕМЫ
Антенна — необходимый атрибут любой земной станции спутниковой связи (ЗССС). Антенная система ЗССС включает в себя следующие компоненты:
- Систему зеркал или рефлекторов (основной рефлектор, вспомогательный рефлектор с элементами крепления для двух-зеркальных антенн);
- Систему облучателя с элементами крепления;
- Антенно-фидерный тракт (комбайнер/диплексор, режекторные фильтры, кабели и волноводы);
- Основание антенны, с элементами поворота антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях (опора или опорно-поворотное устройство (ОПУ));
- Дегидратор (как опция) – устройство для удаления влаги из волновода;
- Систему наведения и слежения (как опция) для работы в автоматическом или ручном режимах;
- Систему обогрева основного и вспомогательного рефлекторов, облучателя (как опция);
При создании ЗССС 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 начинают оказывают затухание сигнала в атмосфере (из-за увеличения пути прохождения сигнала от ЗССС до спутника), явление рефракции и увеличение тепловых шумов от поверхности земли. Для указанных мест необходимы антенны с минимальным уровнем боковых лепестков диаграммы направленности, а также с повышенным коэффициентом усиления.
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 или на металлоконструкции на крыше здания или моторизованные, с возможностью автоматического слежения за спутником.
Критерием выбора фиксированного или моторизованного основания является размер антенной системы ЗССС, а также стабильность удержания космического аппарата (КА)в орбитальной позиции. Как правило, современные КА имеют точность удержания +\- 0,05 гр. При такой точности для антенн с диаметром до 5 метров не требуется использовать автосопровождение. Однако, с увеличением диаметра зеркала, диаграмма направленности сужается и необходимость использования автосопровождения возрастает.
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 диплексора.
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.