антенное устройство
Классы МПК: | H01Q15/08 выполненные из твердого диэлектрического материала |
Автор(ы): | Корженков П.Н., Левитан Б.А., Ремизов Б.А., Петросов В.В., Савельев П.А., Смагин А.С., Толкачев А.А., Филаретов В.П., Шишлов А.В., Эпштейн А.Л. |
Патентообладатель(и): | Эпштейн Александр Львович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-06-25 публикация патента:
10.02.1996 |
Изобретение относится к антенной технике. Цель изобретения состоит в использовании антенного устройства в наземной системе спутникового телевидения с одновременным повышением коэффициента усиления антенного устройства и упрощения процесса настройки. Антенное устройство состоит из сферической линзы центральной симметрии (СЛЦС) 1 и облучателей 6, расположенных на сферической поверхности концентричной СЛЦС 1. СЛЦС 1 закреплена посредством дугового держателя 3 в своих полярных точках 2 на подставке 7. К дуговому держателю 3 с возможностью перемещения по нему и взаимно относительно одна другой, установлены азимутальная и угломестные направляющие 4 и 5, выполненные в виде отрезков дуг. На каждой угломестной направляющей 5 размещен облучатель 6, установленный с возможностью перемещения вдоль направления на центр СЛЦС 1, поворота вокруг собственной оси и фиксации. Причем ось СЛЦС 1, проходящая через полярные точки 2 крепления, составляет с местной вертикалью угол ![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054001/945.gif)
1/2(90-
-9,2 sin
) градусов, длина азимутальной направляющей 4 lаз
2R1arctg(R3/R), а длина каждой угломестной направляющей
5lум= 0,2 R2,
где
- широта места установки антенного устройства, R - радиус СЛЦС 1, R1 - радиус азимутальной направляющей 4, R2 - радиус угломестной направляющей 5, R3 - расстояние от фазового центра облучателя 6 до центра СЛЦС 1. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054001/945.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/8771.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054063/8773.gif)
5lум= 0,2 R2,
где
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
Формула изобретения
1. АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО, включающее сферическую линзу центральной симметрии и облучатели, расположенные на сферической поверхности, концентричной поверхности сферической линзы центральной симметрии, отличающееся тем, что с целью обеспечения возможности использования антенного устройства в наземной системе спутникового телевидения с одновременным повышением коэффициента усиления антенного устройства и упрощения процесса настройки, введены дуговой держатель, концентричный поверхности сферической линзы центральной симметрии, которая прикреплена к его свободным концам в своих полярных точках, азимутальная и угломестные направляющие, выполненные в виде отрезков дуг, причем на каждой угломестной направляющей размещено по одному облучателю с возможностью перемещения и фиксации, азимутальная направляющая прикреплена к дуговому держателю с его внутренней стороны перпендикулярно ему в плоскости, перпендикулярной оси сферической линзы центральной симметрии, проходящей через полярные точки крепления концентрично поверхности сферической линзы центральной симметрии, угломестные направляющие установлены на азимутальной направляющей перпендикулярно ей и концентрично поверхности сферической линзы центральной симметрии с возможностью перемещения и фиксации, а также подставка, соединенная с наружной стороной дугового держателя, который расположен в вертикальной плоскости, а ось сферической линзы центральной симметрии, проходящая через полярные точки крепления, составляет с местной вертикалью угол![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/2054216-7t.gif)
отсчитываемый от указанной оси в сторону дугового держателя, длина азимутальной направляющей
lаз
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054063/8773.gif)
а длина каждой угломестной направляющей lум = 0,2 R2, где
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для создания антенн, обеспечивающих прием сигналов с различных направлений, в частности, для создания антенн наземной системы спутниковой связи и телевизионного вещания. Известно антенное устройство [1] содержащее параболический отражатель и облучатель, установленные на поворотном устройстве, используемое в составе наземной системы спутникового телевидения (СТВ). Однако недостатком устройства [1] является возможность его наведения только на один источник излучения, в то время как на стационарной орбите размещены несколько искусственных спутников Земли, используемых в СТВ. Устройство [1] позволяет лишь поочередно наводиться на ИСЗ, не обеспечивая при этом одновременный прием телевизионных программ от нескольких спутников-ретрансляторов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является антенное устройство, содержащее сферическую линзу центральной симметрии и облучатели, расположенные на сферической поверхности, концентричной поверхности сферической линзы центральной симметрии [2]Размещение излучателей под заданным углом к оси сферической линзы центральной симметрии позволяет выполнять прием сигналов, излученных с направлений, совпадающих с направлением от излучателя на центр сферической линзы центральной симметрии. Однако нерешенные вопросы установки линзы и облучателей не позволяют использовать устройство [2] в наземной системе спутникового телевидения и обеспечить максимально возможное значение КУ антенного устройства в направлении на любой из видимых в точке стояния антенного устройства ИСЗ за счет затенения излучающей поверхности элементами конструкции и удобство настройки антенного устройства при его вводе в эксплуатацию. Целью изобретения является обеспечение возможности использования антенного устройства в наземной системе спутникового телевидения с одновременным повышением коэффициента усиления антенного устройства и упрощение процесса настройки. Это достигается тем, что в антенном устройстве, включающем сферическую линзу центральной симметрии и облучатели, расположенные на сферической поверхности, концентричной поверхности сферической линзы центральной симметрии, введены дуговой держатель, концентричный поверхности сферической линзы центральной симметрии, которая прикреплена к его свободным концам в своих полярных точках, азимутальная и угломестные направляющие, выполненные в виде отрезков дуг, причем на каждой угломестной направляющей размещено по одному облучателю с возможностью перемещения и фиксации, азимутальная направляющая прикреплена к дуговому держателю с его внутренней стороны перпендикулярно ему в плоскости, перпендикулярной оси сферической линзы центральной симметрии, проходящей через полярные точки крепления, концентрично поверхности сферической линзы центральной симметрии, угломестные направляющие установлены на азимутальной направляющей перпендикулярно ей и концентрично поверхности сферической линзы центральной симметрии с возможностью перемещения и фиксации, а также подставка, соединенная с наружной стороной дугового держателя, который расположен в вертикальной плоскости, а ось сферической линзы центральной симметрии, проходящая через полярные точки крепления, составляет с местной вертикалью угол
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054001/945.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/8771.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/2054216-2t.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054162/176.gif)
lаз
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054063/8773.gif)
lум 0,2 R2, где
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
R радиус сферической линзы центральной симметрии;
R1 радиус азимутальной направляющей;
R2 радиус угломестной направляющей;
R3 расстояние от фазового центра каждого облучателя до центра сферической линзы центральной симметрии. С целью расширения функциональных возможностей антенного устройства наружная сторона дугового держателя выполнена в виде сектора зубчатого колеса и входит в зацепление с введенным червяком, снабженным приводом и закрепленным горизонтально на подставке. Для дополнительного повышения КУ антенного устройства каждый облучатель установлен с возможностью перемещения вдоль направления на центр сферической линзы центральной симметрии. Для настройки по поляризации каждый облучатель установлен с возможностью поворота вокруг собственной оси. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое техническое решение отличается тем, что сферическая линза центральной симметрии (СЛЦС) закреплена на дуговом держателе, установленном на подставке, с указанной ориентацией, а облучатели размещены на направляющих с возможностью их огpаниченого перемещения по сферической поверхности, концентричной поверхности СЛЦС, с последующей фиксацией. Возможно также выполнение наружной стороны дугового держателя в виде сектора зубчатого колеса, входящего в зацепление с червяком, снабженным приводом и установленным горизонтально на подставке. На чертеже приведена конструкция антенного устройства. Антенное устройство включает сферическую линзу центральной симметрии 1, закрепленную своими полярными точками 2 на свободных концах дугового держателя 3, концентричного поверхности СЛЦС 1; азимутальная 4 и угломестные 5 направляющие, выполненные в виде отрезков дуг, причем на каждой угломестной направляющей 5 размещены по одному облучателю 6 с возможностью перемещения и фиксации, азимутальная направляющая 4 прикреплена к дуговому держателю 3 с его внутренней стороны перпендикулярно ему и концентрично поверхности СЛЦС 1. Угломестные направляющие 5 установлены на азимутальной направляющей 4 перпендикулярно ей и концентрично поверхности СЛЦС 1 с возможностью перемещения и фиксации. Основание 7 соединено с наружной стороной дугового держателя 3, при этом последний расположен в меридиональной плоскости, а ось СЛЦС 1, проходящая через полярные точки 2, составляет с местной вертикалью угол
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054001/945.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/8771.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/2054216-3t.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054162/176.gif)
обеспечить "чистую" (без затенений) поверхность полусферы СЛЦС 1 в направлении каждого ИСЗ;
обеспечить возможность перемещения облучателей 6 по фокальной сферической поверхности СЛЦС 1. Это обеспечивается, если СЛЦС 1 закрепить ее полярными точками 2 на свободных концах дугового держателя 3 концентрично поверхности СЛЦС 1. При этом дуговой держатель 3 расположен в меридиональной плоскости и опирается на подставку 7, которая предназначена для установки антенного устройства на поверхности (например, крыше). Ось СЛЦС 1, проходящая через полярные точки крепления 2, составляет с местной вертикальной угол
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054001/945.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/8771.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/2054216-4t.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/2054216-5t.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/8771.gif)
Rисз
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/8771.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054001/945.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/8771.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054216/2054216-6t.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054162/176.gif)
Очевидно в этом случае для каждого из ИСЗ на геостационарной орбите обеспечивается условие видимости "чистой" полусферы СЛЦС 1 без затенений даже при наличии узлов крепления в полярных точках 2. Оптимальный прием также может быть обеспечен, если облучатели 6 размещены в точках фокусировки принятого поля. Это может быть обеспечено путем точной регулировки положения облучателей 6 по фокальной сферической поверхности, для чего каждый облучатель 6 размещен на угломестной направляющей 5 с возможностью перемещения и фиксации, а угломестные направляющие 5 размещены на азимутальной направляющей 4 перпендикулярно ей также с возможностью перемещения и фиксации. При этом направляющие 4 и 5 выполнены дуговыми и концентричными поверхности СЛЦС 1. Следует отметить, что условием минимального затенения поверхности СЛЦС 1 является также то, что азимутальная направляющая 4 должна быть прикреплена к дуговому держателю 3 с его внутренней стороны в плоскости, перпендикулярной оси СЛЦС 1, проходящей через полярные точки 2. Путем перемещения облучателей 6 по угломестным направляющим 5 и угломестных направляющих 5 по азимутальной направляющей 4 обеспечивается перемещение каждого из облучателей 6 по фокальной сферической поверхности СЛЦС 1 до получения максимального сигнала с выхода каждого облучателя 6 и последующего закрепления каждого из облучателей 6 на соответствующей угломестной направляющей 5 и каждой угломестной направляющей 5 на азимутальной направляющей 4. Данная конструкция значительно облегчает выполнение настройки антенного устройства после его установки на месте эксплуатации. Максимальная длина азимутальной направляющей 5 lаз может быть определена из условий отсутствия затенения источника системой облучателей. При этом искомая длина составит
lаз 2R1 arctg (R3/R1), где R радиус сферы СЛЦС 1;
R1 радиус азимутальной направляющей;
R3 расстояние от фазового центра облучателя 6 до центра СЛЦС 1. Длина угломестной направляющей 5 может быть определена из условия обеспечения возможности перемещения облучателя 6 при различных азимутах ИСЗ. Как следует из формулы (1) максимальная поправка к углу наклона оси СЛЦС 1 составит 9,2 о. С учетом возможной неточности установки оси СЛЦС 1 целесообразно принять диапазон регулировки угла места каждого облучателя 0,2 рад. Отсюда длина угломестной направляющей 5 равна
lум 0,2 R2, где R2 радиус угломестной направляющей 5. В случае линейной поляризации настройка плоскости поляризации облучателя осуществляется путем поворота его вокруг собственной оси. Причем угол поворота плоскости поляризации относительно меридиальной плоскости составляет 0о для направления на юг и монотонно изменяется до значений
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054013/177.gif)
![антенное устройство, патент № 2054216](/images/patents/418/2054001/945.gif)
Класс H01Q15/08 выполненные из твердого диэлектрического материала