Научный руководитель
к.т.н. Бессараб Владимир Иванович

Рекомендации по установке спутниковой антенны

СОДЕРЖАНИЕ

1. Установка и настройка спутниковой антенны с фиксированной подвеской
   • Выбор места
   • Монтаж и установка антенны
   • Установка угла места и азимута
   • Окончательная настройка антенны
2. Установка и настройка спутниковой антенны с "полярной" подвеской
   • Основные соотношения для установки
   • Выбор места
   • Монтаж и установка антенны
   • Предварительная установка углов
   • Окончательная настройка антенны

наверх >>

Необходим открытый обзор от точки установки на спутник. Все спутники расположены в направлении от юго-запада до юго-востока. Причем наиболее высоко над горизонтом расположены спутники, находящиеся прямо на юге (рисунок 1).

Рисунок 1.  Положение спутников над горизонтом

Углы места и азимуты на спутники можно определить из соотношений:

Прием сигнала ослабляют любые препятствия вблизи приемной антенны на линии, соединяющей антенну и спутник. Кроме того, антенна должна быть в легкодоступном месте, что особенно важно в момент ее настройки.

наверх >>

Соберите антенну согласно инструкции по сборке. Жестко закрепите опору в выбранной точке. При сборке антенны особое внимание нужно уделить тому, чтобы не повредить зеркало. Отклонения от формы даже в несколько миллиметров приводят к заметному падению уровня сигнала.

Важно также установить срез облучателя конвертора точно в фокусе антенны. Положение конвертора обычно задается конструкцией держателя, но допускает люфт в несколько сантиметров. Точное положение конвертора можно определить исходя из того, что для любой параболической антенны, фокусное расстояние можно определить как:

где D - диаметр антенны, d - глубина антенны.

После чего можно путем перемещения конвертора в держателе с одновременной оценкой уровня сигнала, выставить более точное положение. Иногда значение имеет не только точная установка конвертора в фокусе антенны, но и правильное положение относительно оси вращения конвертора. Обычно каждый конвертор (имеются в виду конверторы, монолитно объединенные с поляризатором и облучателем, которые используются для установки антенны на один спутник) имеет метку "верх", которая связана с положением встроенного поляризатора (соответствует вертикальной поляризации). Однако точно вверх эта метка должна смотреть только на географической долготе спутника. Если устанавливать антенну западнее или восточнее, чем расположен спутник, то конвертор нужно повернуть в держателе вокруг своей оси.

Углы поворота конвертора в зависимости от географической широты и разницы между долготой места установки и спутника приведены на графике (рисунок 2).

Рисунок 2.  Углы поворота конвертора в зависимости от географической широты и разницы между долготой места установки и спутника

Из графика легко понять, что эффект тем заметнее, чем южнее (ближе к экватору) находится место установки и чем дальше (ниже над горизонтом) находится спутник. Заметим, что для многих современных мощных спутников, расположенных не слишком низко над горизонтом, этим эффектом можно пренебречь из-за запаса по мощности их сигнала. Однако если принимать сигналы на пределе возможностей приемной системы, то правильный угол поворота конвертора может дать существенный вклад в улучшение качества приема.

наверх >>

Необходимо выставить угол места антенны. Для этого можно воспользоваться специальным угломерным прибором или элементарными приспособлениями - отвесом и транспортиром. Затем с помощью компаса нужно навести антенну в азимутальном направлении. Как уже было замечено выше, азимуты и углы места можно определить из соотношений (1) и (2).

наверх >>

Необходимо затянуть винты, регулирующие перемещение антенны в азимутальном и угломестном направлении таким образом, чтобы иметь возможность с некоторым усилием перемещать антенну вверх-вниз и вправо-влево, а без приложения усилий антенна оставалась бы неподвижной. После этого нужно сканировать небо вокруг выбранной точки прицеливания. Если все предыдущие пункты выполнены верно, то в результате можно получить приемлемый уровень сигнала. Необходимо убедиться, что настройка произведена на необходимый спутник, а не один из соседних. Затем проводится "тонкая" подстройка, основываясь на качестве приема. Здесь может быть полезен измеритель уровня сигнала - так называемый сатметр. Однако в большинстве случаев для наиболее популярных спутников антенну вполне можно качественно настроить и без него. Грубую настройку имеет смысл проводить по самому мощному каналу, а точную окончательную настройку - по самому слабому. Убедившись, что улучшить прием больше нельзя, необходимо затянуть окончательно весь крепеж на антенне, проложить кабель от антенны.

наверх >>

Значительно расширит возможности приемная спутниковая установка с системой позиционирования на разные спутники. Рассмотрим конструкцию антенны, которая может настраиваться на несколько спутников. Такая антенна отличается конструкцией подвески, которая называется "полярная" (рисунок 3). Изобретена эта подвеска была для астрономических инструментов, и имеет название "полярная" потому, что ось, вокруг которой вращается зеркало антенны, параллельна оси вращения Земли. А она, как известно, направлена на Полярную звезду.

Рисунок 3.  Полярная антенная подвеска

В данной конфигурации угол полярной оси примерно равен по абсолютной величине географической широте точки установки антенны. Поправка возникает из-за того, что Земля имеет не идеально шарообразную форму.

Высшая точка угла места выбирается из расчетов направленности оси антенны параллельно экваториальной плоскости. Для разворота оси антенны в направлении на спутники, находящиеся на геостационарной орбите, используется так называемая поправка или угол смещения наклона антенны (деклинации) .

Угол возвышения полярной оси можем рассчитать как:

наверх >>

Все рекомендации по выбору места для антенны с фиксированным положением справедливы и для антенны с позиционированием. Более того, они становятся еще более жесткими. Чем больше необходимо увидеть спутников, тем более открытым должен быть горизонт перед антенной. Кроме того, ничто не должно препятствовать вращению самой антенны в процессе позиционирования.

наверх >>

Все рекомендации по сборке антенны также справедливы - за исключением замечания об угле поворота конвертора. Дело в том, что в случае позиционирования антенны на несколько спутников для каждого из них плоскости поляризации развернуты под своим углом. Поэтому в данном случае используется магнитный поляризатор с токовой регулировкой плоскости поляризации. Такой поляризатор вставляется в волноводный тракт между облучателем и самим поляризатором.

К полярной подвеске крепится актюатор так, чтобы при его движении антенна поворачивалась в диапазоне, захватывающем необходимые спутники.

наверх >>

Очень важно установить строго вертикально ось, вокруг которой поворачивается антенна, чтобы траектория движения вращающейся антенны была как можно ближе к дуге, на которой расположены спутники над горизонтом.

Для управления актюатором прокладывается два электрических провода. На антенне они подключаются к клеммам актюатора, а на ресивере - к соответствующим клеммам по инструкции к ресиверу. Эти провода проводятся параллельно сигнальному коаксиальному кабелю. Есть специальные кабели, где в единой изолирующей оболочке проложены сигнальный коаксиальный кабель и семь одиночных электрических проводов.

наверх >>

Если после монтажа, установки углов и подключения аппаратуры сразу же нет сигнала ни с одного из спутников хотя бы в очень плохом качестве, то это означает, что какие-то углы выставлены неправильно. В этом случае, скорее всего, не удастся с приемлемой точностью совместить траекторию движения антенны с дугой, на которой расположены геостационарные спутники. Следовательно, нужно внимательно проверить начальные установки.

Если же все-таки сигнал есть, то можно перейти к точной настройке антенны. По сравнению с фиксированной антенной задача существенно усложняется. Вместо двух степеней свободы - азимута и угла места - имеется три - азимут, угол места и поправка (угол деклинации). Возможные отклонения от правильной настройки приведены на рисунке 4.

Рисунок 4.  Возможные отклонения от правильной настройки

Какое из отклонений присутствует в системе, можно определить по трем спутникам: южному, западному и восточному. Опытные установщики для определения направления, в котором нужно сдвинуть антенну для улучшения сигнала, просто отгибают соответствующий край зеркала антенны на несколько сантиметров (но так, чтобы после снятия нагрузки зеркало антенны приняло первоначальную форму за счет своих упругих свойств) и следят за изменениями сигнала.

Отдельной серьезной задачей является программирование позиционера на все необходимые спутники, хотя если ресивер поддерживает Stab USALS (система автоматического позиционирования на спутник), то необходимо запрограммировать положение только на один из спутников, положение остальных спутников вычисляет автоматически.

наверх >>

Ссылки по теме можно посмотреть в разделе ссылки этого сайта.