RU2374764C1 - Shf signal transmission method - Google Patents
Shf signal transmission method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2374764C1 RU2374764C1 RU2008116424/09A RU2008116424A RU2374764C1 RU 2374764 C1 RU2374764 C1 RU 2374764C1 RU 2008116424/09 A RU2008116424/09 A RU 2008116424/09A RU 2008116424 A RU2008116424 A RU 2008116424A RU 2374764 C1 RU2374764 C1 RU 2374764C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- repeater
- antenna
- subscriber station
- signal
- transmitting antenna
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 title abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 29
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 241000428352 Amma Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам связи и может быть использовано для расширения зоны обслуживания в районах, где отсутствует или наблюдается неустойчивый прием радиотелевизионного сигнала сверхвысокой частоты (СВЧ).The invention relates to communication systems and can be used to expand the service area in areas where there is no or unstable reception of an ultra-high frequency (microwave) radio television signal.
Прямому прохождению сигнала от источника сигнала до точки приема препятствует рельеф местности: наличие холма или горной преграды или точка приема расположена в ложбине. В таких случаях используют специальные линии СВЧ-связи и ретрансляторы. Источником радиотелевизионного сигнала СВЧ может быть наземный источник или космический аппарат (КА).The direct passage of the signal from the signal source to the receiving point is hindered by the terrain: the presence of a hill or mountain barrier or the receiving point is located in a hollow. In such cases, special microwave communication lines and repeaters are used. The source of the microwave television signal can be a ground source or a spacecraft (SC).
Известны способы передачи сигнала СВЧ, реализованные в станциях спутниковой связи. Указанные станции обычно представляют собой приемо-передающие радиостанции с одной общей антенной (на прием и на передачу). Для наведения антенны в этих станциях используют способы, в которых проводят режим программного наведения в заданную точку пространства, а также режим точного наведения по принимаемому сигналу (режим автосопровождения). Переход в режим автосопровождения осуществляют с помощью поиска и захвата сигнала (Покрас A.M., Сомов A.M., Цуриков Г.Г. Антенны земных станций спутниковой связи. - М.: Радио и связь, 1985, с.35-76).Known methods for transmitting a microwave signal implemented in satellite communication stations. These stations are usually transceiver radios with one common antenna (for reception and transmission). To guide the antenna in these stations, methods are used in which the program guidance mode is carried out at a given point in space, as well as the exact guidance mode on the received signal (auto tracking mode). The transition to the auto tracking mode is carried out by searching and capturing a signal (Pokras A.M., Somov A.M., Tsurikov GG Antennas for earth stations in satellite communications. - M .: Radio and communications, 1985, p. 35-76).
В режиме точного наведения по принимаемому сигналу могут использоваться различные методы: метод экстремального наведения, моноимпульсный метод и др.In the accurate guidance mode according to the received signal, various methods can be used: the extreme guidance method, monopulse method, etc.
Недостатком данных способов является трудность реализации точного программного наведения антенны, что связано с необходимостью использования достаточно сложных точных измерительных средств.The disadvantage of these methods is the difficulty in implementing accurate programmed guidance of the antenna, which is associated with the need to use sufficiently complex accurate measuring tools.
Известен способ передачи сигнала СВЧ, использованный в станции спутниковой связи, содержащей параболическую зеркальную антенну с СВЧ-блоком и блоками азимутальной и угломестной осей, блок наведения антенны, вычислительное устройство, снабженное программами, включая программы наведения антенны (Фролов О.П. Антенны для земных станций спутниковой связи. - М.: Радио и связь, 2000, с.260-265).A known method of transmitting a microwave signal used in a satellite communications station containing a parabolic mirror antenna with a microwave unit and azimuth and elevation axis units, an antenna pointing unit, a computing device equipped with programs, including antenna pointing programs (O. Frolov, Antennas for terrestrial satellite communications stations. - M.: Radio and Communications, 2000, p. 260-265).
В данном способе проводят режим программного наведения антенны по углу места и азимуту в заданную точку пространства, а также режим точного наведения антенны на источник сигнала с использованием автосопровождения, реализованного посредством метода экстремального наведения. Режим точного наведения антенны осуществляют путем перехода из режима программного наведения с использованием поиска и захвата сигнала.In this method, the antenna is programmed to be guided by elevation and azimuth to a given point in space, as well as the antenna is accurately guided to a signal source using auto tracking implemented using the extreme guidance method. The antenna’s exact guidance mode is carried out by switching from the program guidance mode using the search and capture of the signal.
Недостатком данного способа является значительная погрешность программного наведения. Это обусловлено, прежде всего, ошибкой определения меридиана.The disadvantage of this method is the significant error of the software guidance. This is primarily due to the error in determining the meridian.
Прототипом изобретения является способ передачи сигнала СВЧ, реализованный в ретрансляторе, содержащем приемную и передающую параболические зеркальные антенны, а также СВЧ-блоки, блоки азимутальной и угломестной осей приемной и передающей антенн. В состав ретранслятора также входят блок наведения приемной антенны и вычислительное устройство, снабженное программами, включая программы наведения антенны. Передачу сигнала СВЧ осуществляют на абонентскую станцию, содержащую параболическую зеркальную антенну с СВЧ-блоком и блоками азимутальной и угломестной осей, блок наведения антенны, вычислительное устройство, снабженное программами, включая программы наведения антенны - патент РФ №2308154, Н04В 5/00, 2007.The prototype of the invention is a microwave signal transmission method implemented in a repeater containing receiving and transmitting parabolic mirror antennas, as well as microwave blocks, azimuth and elevation axis blocks of the receiving and transmitting antennas. The repeater also includes a receiver antenna pointing unit and a computing device equipped with programs, including antenna pointing programs. The microwave signal is transmitted to a subscriber station containing a parabolic mirror antenna with a microwave unit and azimuth and elevation axis blocks, an antenna pointing unit, a computing device equipped with programs, including antenna pointing programs, RF patent №2308154, Н04В 5/00, 2007.
В данном способе осуществляют наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала с использованием программного наведения и точного наведения по принимаемому сигналу, а также программное наведение передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию в соответствии с рассчитанными углом места и азимутом, и проводимое после наведения передающей антенны наведение антенны абонентской станции на ретранслятор, осуществляемое последовательно путем предварительного программного наведения, точного наведения по принимаемому от ретранслятора сигнала и стабилизации положения антенны.In this method, the receiving antenna of the relay is guided to the signal source using software guidance and precise guidance on the received signal, as well as the software pointing of the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station in accordance with the calculated elevation and azimuth, and conducted after pointing the transmitting antenna, pointing the antenna of the subscriber stations to the repeater, carried out sequentially by preliminary program guidance, accurate guidance on the received t repeater signal and stabilize the antenna position.
Недостатком данного способа является относительно невысокая точность программного наведения передающей антенны на абонентскую станцию, в первую очередь, по азимуту из-за неточного нахождения меридиана.The disadvantage of this method is the relatively low accuracy of the programmed guidance of the transmitting antenna to the subscriber station, primarily in azimuth due to inaccurate location of the meridian.
Для остронаправленных антенн (ширина диаграммы направленности менее 120 угловых минут) задача точного программного наведения передающей антенны на абонентскую станцию является одной из наиболее сложных. В данных устройствах из-за отсутствия приемного канала не может быть использована обратная связь по сигналу для повышения точности наведения антенны, как это делается в приемо-передающих станциях.For highly directional antennas (beamwidth less than 120 arc minutes), the task of accurately programmatically guiding the transmitting antenna to the subscriber station is one of the most difficult. In these devices, due to the lack of a receiving channel, signal feedback cannot be used to increase the accuracy of antenna pointing, as is done in transceiver stations.
Отклонение основания ретранслятора от горизонтальной плоскости (ошибка негоризонтальности) может быть определена с помощью устройства местной вертикали, например маятникового типа, а также жидкостного уровня.The deviation of the base of the repeater from the horizontal plane (non-horizontal error) can be determined using a local vertical device, such as a pendulum type, as well as a liquid level.
Для определения меридиана может быть использован радиокомпас, работающий от спутниковой радионавигационной системы.To determine the meridian, a radio compass operating from a satellite radio navigation system can be used.
Радиокомпас с приемлемыми размерами (измерительной базой 3-6 метров) имеет точность (по уровню 3σ) 15-30 угловых минут. Этого недостаточно для анализируемых ретрансляторов. Кроме того, при программном наведении передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию имеют место навигационные ошибки по азимуту и углу места. Эти ошибки вызваны погрешностями определения координат (широты, долготы), а также высоты ретранслятора и абонентской станции. Влияние данных ошибок возрастает при уменьшении расстояния между ретранслятором и абонентской станцией.A compass with acceptable dimensions (measuring base 3-6 meters) has an accuracy (at 3σ level) of 15-30 arc minutes. This is not enough for the analyzed repeaters. In addition, when programmatically pointing the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station, there are navigation errors in azimuth and elevation. These errors are caused by errors in the determination of coordinates (latitude, longitude), as well as the height of the repeater and the subscriber station. The influence of these errors increases with decreasing distance between the repeater and the subscriber station.
Технической задачей изобретения является повышение точности наведения передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию, упрощение ретранслятора и уменьшение его массы, а также упрощение эксплуатации ретранслятора.An object of the invention is to increase the accuracy of pointing the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station, simplifying the repeater and reducing its mass, as well as simplifying the operation of the repeater.
Для достижения указанного технического результата в способе передачи сигнала СВЧ, включающем наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала с использованием программного наведения и точного наведения по принимаемому сигналу, программное наведение передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию в соответствии с рассчитанными углом места и азимутом, а также проводимое после наведения передающей антенны наведение антенны абонентской станции на ретранслятор, осуществляемое последовательно путем предварительного программного наведения, точного наведения по принимаемому от ретранслятора сигнала и стабилизации положения антенны, после точного наведения антенны абонентской станции на ретранслятор проводят поочередное пошаговое сканирование передающей антенны ретранслятора сначала по углу места, а потом по азимуту, причем перед началом сканирования передающую антенну переводят из начального положения в исходное положение путем подачи импульсов сканирования, при этом соответствующий угол передающей антенны уменьшается на (1,25-1,5) ширины диаграммы направленности передающей антенны ретранслятора, перемещение из начального положения начинают с передачи синхронизирующего импульса от передающей антенны ретранслятора на антенну абонентской станции, при этом длительность синхронизирующего импульса составляет (0,03-0,1) длительности импульса сканирования, после приема синхронизирующего импульса в вычислительном устройстве абонентской станции осуществляют формирование импульсов и их счет с помощью первого счетчика, причем длительность этих импульсов равна длительности импульсов сканирования, формируемых в вычислительном устройстве ретранслятора, затем при движении передающей антенны ретранслятора из исходного положения в абонентской станции проводят дискретное измерение принимаемого от передающей антенны ретранслятора сигнала, при возрастании сигнала, превышающем величину порога, составляющего (0,4-0,6) максимального значения сигнала, в вычислительном устройстве абонентской станции формируют команду, по которой начинается счет импульсов во втором счетчике, а затем при снижении сигнала до значения порога осуществляют остановку обоих счетчиков, при этом команды на включение второго счетчика и остановку обоих счетчиков в вычислительном устройстве абонентской станции формируют при совпадении результатов двух измерений сигнала из трех, проводимых в течение одного импульса сканирования, после этого в вычислительном устройстве абонентской станции определяют номер шага, соответствующего направлению оптической оси передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию, и отображают его, соответственно, на устройстве индикации угла места и азимута абонентской станции, затем найденные номера шагов вводят в вычислительное устройство ретранслятора, в котором определяют углы коррекции по углу места и азимуту, после чего производят разворот передающей антенны на абонентскую станцию с фиксацией ее положения сначала по скорректированному углу места, а потом по скорректированному азимуту, после этого осуществляют передачу сигнала СВЧ.To achieve the specified technical result in a method of transmitting a microwave signal, including pointing the receiving antenna of the repeater to the signal source using software guidance and precise guidance on the received signal, programmed guidance of the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station in accordance with the calculated elevation and azimuth, as well as after pointing the transmitting antenna, pointing the antenna of the subscriber station to the repeater, carried out sequentially by previously program guidance, precise guidance on the signal received from the repeater and stabilization of the antenna position, after the antenna of the subscriber station is accurately pointed at the repeater, one-by-one step-by-step scanning of the transmitting antenna of the repeater is carried out, first by elevation and then by azimuth, and before the start of scanning, the transmit antenna is transferred from the initial position to the initial position by applying scanning pulses, while the corresponding angle of the transmitting antenna is reduced by (1.25-1.5) the width of the diag Amma directivity of the transmitting antenna of the repeater, moving from the initial position begins with the transmission of the synchronizing pulse from the transmitting antenna of the repeater to the antenna of the subscriber station, while the duration of the synchronizing pulse is (0.03-0.1) the duration of the scanning pulse after receiving the synchronizing pulse in the computing device subscriber stations carry out the formation of pulses and their count using the first counter, and the duration of these pulses is equal to the duration of the pulse of scans formed in the repeater’s computing device, then, when the transmitting antenna of the repeater moves from its original position in the subscriber station, a discrete measurement of the signal received from the transmitting antenna of the repeater is carried out, with the signal increasing above the threshold amounting to (0.4-0.6) maximum values of the signal, in the computing device of the subscriber station form a command, which starts the pulse count in the second counter, and then when the signal decreases to a threshold value there is a stop of both counters, while the commands to turn on the second counter and stop both counters in the computing device of the subscriber station form when the results of two measurements of the signal from three taken during one scan pulse coincide, after which the step number corresponding to the computing of the subscriber station is determined the direction of the optical axis of the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station, and display it, respectively, on the device indicating the elevation and the azimuth of the subscriber station, then the found step numbers are entered into the repeater computing device, in which the correction angles are determined by the elevation angle and azimuth, after which the transmit antenna is rotated to the subscriber station with fixation of its position first by the adjusted elevation angle, and then by the adjusted azimuth , then transmit the microwave signal.
Способ реализуется благодаря проведению дополнительных режимов, связанных с наведением передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию.The method is implemented due to additional modes associated with pointing the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station.
В качестве примера рассматриваем ретранслятор, в котором приемная и передающая антенны представляют собой остронаправленную параболическую зеркальную антенну с шириной диаграммы направленности - ⌀ДН, равной 60 угловых минут.As an example, we consider a repeater in which the receiving and transmitting antennas are a pointed parabolic reflector antenna with a beam pattern width of ⌀DN equal to 60 angular minutes.
Для частот от 4,5 до 7,5 ГГц диаметр такой антенны составляет от 4,7 до 2,8 метра.For frequencies from 4.5 to 7.5 GHz, the diameter of such an antenna is from 4.7 to 2.8 meters.
Высокой считается точность наведения антенны с потерями по мощности 0,5 дБ, что соответствует погрешности наведения ±0,2⌀ДН. Для рассматриваемого примера это соответствует ошибке наведения ±12 угловых минут.High accuracy is the accuracy of pointing the antenna with a power loss of 0.5 dB, which corresponds to a pointing error of ± 0.2 ⌀ DN. For the considered example, this corresponds to a pointing error of ± 12 arc minutes.
Способ иллюстрируется фиг.1-4, на которых приведены: на фиг.1 - функциональная схема ретранслятора, на фиг.2 - функциональная схема абонентской станции, на фиг.3 - блок-схема режимов наведения приемной и передающей антенн ретранслятора и антенны абонентской станции, на фиг.4 - блок-схема подпрограммы коррекции программных угла места и азимута абонентской станции.The method is illustrated in Figs. 1-4, in which: Fig. 1 is a functional diagram of a repeater, Fig. 2 is a functional diagram of a subscriber station, Fig. 3 is a block diagram of a guidance mode of a receiving and transmitting antenna of a repeater and a subscriber station antenna , Fig.4 is a block diagram of a routine for correcting software elevation and azimuth of a subscriber station.
Ретранслятор, изображенный на фиг.1, содержит приемную антенну 1, на которой установлен СВЧ-блок 2 приемной антенны, соединенный с размещенным на передающей антенне 3 СВЧ-блоком 4 передающей антенны. СВЧ-блок 2 и СВЧ-блок 4 предназначены для усиления, фильтрации и преобразования частоты ретранслируемого СВЧ-сигнала. Второй выход СВЧ-блока 2 приемной антенны соединен с блоком 5 наведения приемной антенны, предназначенным для преобразования СВЧ-сигнала в сигнал, используемый для точного наведения приемной антенны 1. Для управления по азимутальной оси 6 приемной антенны ретранслятор содержит блок 7 азимутальной оси приемной антенны, а для управления по угломестной оси 8 приемной антенны - блок 9 угломестной оси приемной антенны.The repeater shown in Fig. 1 comprises a receiving
Для управления по азимутальной оси 10 передающей антенны ретранслятор содержит блок 11 азимутальной оси передающей антенны, а для управления по угломестной оси 12 передающей антенны - блок 13 угломестной оси передающей антенны.For control along the
В состав блоков 7 и 9 приемной антенны и блоков 11 и 13 передающей антенны входят датчики углов с устройствами обработки сигналов, а также приводы, обеспечивающие повороты вокруг осей.The composition of
Ретранслятор содержит также вычислительное устройство 14, предназначенное для управления приемной антенной 1 и передающей антенной 3 и соединенное с блоком 5, а также с блоками 7, 9, 11 и 13. В состав ретранслятора входит также устройство 15 ввода данных.The relay also contains a
Приемная антенна 1 ретранслятора предназначена для усиления принимаемого радиотелевизионного сигнала 16, приходящего от источника сигнала, а передающая антенна 3 - для усиления излучаемого радиотелевизионного сигнала 17, поступающего от ретранслятора на абонентскую станцию.The
Абонентская станция, изображенная на фиг.2, содержит антенну 18, на которой установлен СВЧ-блок 19, соединенный с блоком 20 наведения антенны, предназначенным для преобразования СВЧ-сигнала в сигнал, используемый для точного наведения антенны 18. Для управления по азимутальной оси 21 антенны абонентская станция содержит блок 22 азимутальной оси антенны, а для управления по угломестной оси 23 антенны - блок 24 угломестной оси антенны.The subscriber station shown in figure 2, contains an
В состав блоков 22 и 24 входят датчики углов с устройствами обработки сигналов, а также приводы, обеспечивающие поворот вокруг осей.
Абонентская станция содержит также вычислительное устройство 25, соединенное с блоками 20, 22 и 24, а также подсоединенные к вычислительному устройству 25 устройство 26 индикации угла места абонентской станции и устройство 27 индикации азимута абонентской станции.The subscriber station also includes a
Антенна 18 абонентской станции предназначена для усиления радиотелевизионного сигнала 28, приходящего от ретранслятора.The
На фиг.3 изображены режимы:Figure 3 shows the modes:
29 - наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала;29 - pointing the receiving antenna of the repeater to the signal source;
30 - программное наведение передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию;30 - software guidance of the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station;
31 - наведение антенны абонентской станции на ретранслятор;31 - pointing the antenna of the subscriber station to the repeater;
32 - сканирование передающей антенны ретранслятора по углу места;32 - scanning of the transmitting antenna of the repeater in elevation;
33 - сканирование передающей антенны ретранслятора по азимуту;33 is a scan of the transmitting antenna of the repeater in azimuth;
34 - ввод поправок в вычислительное устройство ретранслятора и расчет углов коррекции угла места и азимута абонентской станции;34 - input corrections into the computing device of the repeater and the calculation of the correction angles of elevation and azimuth of the subscriber station;
35 - наведение передающей антенны ретранслятора по скорректированному углу места на абонентскую станцию;35 - pointing the transmitting antenna of the repeater along the adjusted elevation angle to the subscriber station;
36 - наведение передающей антенны ретранслятора по скорректированному азимуту на абонентскую станцию.36 - pointing the transmitting antenna of the repeater in the corrected azimuth to the subscriber station.
На фиг.3 показаны известные штатные режимы наведения антенн ретранслятора и абонентской станции, а также новые дополнительные режимы, использование которых позволило обеспечить получение указанного технического результата.Figure 3 shows the well-known standard modes of pointing the antennas of the repeater and the subscriber station, as well as new additional modes, the use of which made it possible to obtain the specified technical result.
Блок-схема отражает последовательность режимов и их взаимосвязь.The flowchart reflects the sequence of modes and their relationship.
При установке и вводе ретранслятора в эксплуатацию производится его начальная выставка. При этом обычно при помощи шайб и прокладок, а также измерительных средств (уровень, теодолит) осуществляется выставка азимутальных осей антенн перпендикулярно горизонтальной плоскости. Взаимная привязка азимутальных систем (нулевых азимутальных отсчетов) приемной и передающей антенн производится при изготовлении ретранслятора с помощью посадочных штифтов, если используется общее основание для обеих антенн. При раздельных основаниях антенн их азимутальная привязка осуществляется при установке ретранслятора с помощью теодолита и технологических зеркал. Привязка азимутальной измерительной системы ретранслятора к меридиану проводится с помощью дополнительных технических средств (радиокомпас, гирокомпас и т.д.).When the repeater is installed and commissioned, its initial exhibition is carried out. In this case, usually with the help of washers and gaskets, as well as measuring tools (level, theodolite), the azimuthal axes of the antennas are displayed perpendicular to the horizontal plane. The azimuthal systems (zero azimuthal readings) of the receiving and transmitting antennas are mutually linked in the manufacture of the repeater using landing pins, if a common base for both antennas is used. With separate bases of the antennas, their azimuthal binding is carried out when the repeater is installed using the theodolite and technological mirrors. The binding of the azimuthal measuring system of the repeater to the meridian is carried out using additional technical means (radio compass, gyrocompass, etc.).
Использование дополнительных режимов сканирования передающей антенны 3 (фиг.1) ретранслятора по углу места и азимуту позволяет существенно уменьшить ошибки наведения этой антенны на абонентскую станцию по данным углам. Это обеспечивается благодаря реализации обратной связи по сигналу, излучаемому передающей антенной 3 ретранслятора и измеряемому антенной 18 (фиг.2) абонентской станции. Компенсируются по углу места ошибки горизонтирования и навигационная, а по азимуту - ошибки определения меридиана и навигационная.The use of additional scanning modes of the transmitting antenna 3 (Fig. 1) of the repeater in elevation and azimuth can significantly reduce errors in pointing this antenna to the subscriber station at these angles. This is due to the implementation of feedback on the signal emitted by the transmitting
В предложенном изобретении в качестве физически реализуемого азимутального базового направления предлагается использование направления оптической оси приемной антенны 1 ретранслятора на источник сигнала. При этом направление меридиана, которое используется в программе наведения передающей антенны 3 ретранслятора, находят расчетным путем. Анализ проводится для наиболее распространенного случая, когда источником сигнала является КА.In the proposed invention as a physically feasible azimuthal base direction, it is proposed to use the direction of the optical axis of the receiving
Ошибка программного наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию по азимуту является суммой ошибки положения КА на орбите, навигационной ошибки, а также приборных ошибок (отработки угла) приемной и передающей антенн 1 и 3.The error in the programmatic guidance of the transmitting
Ошибка положения современных КА («Галс», «Экспресс») составляет ±12 угловых минут. Это меньше, чем ошибка радиокомпаса.The position error of modern spacecraft (Hals, Express) is ± 12 arc minutes. This is less than a radio compass error.
Для рассматриваемого примера ретранслятора суммарная ошибка программного наведения передающей антенны 3 по азимуту (без использования дополнительных режимов) превышает допустимое значение.For the considered example of the repeater, the total error of the software guidance of the transmitting
Существенно также, что в предлагаемом способе за счет введения обратной связи по сигналу компенсируются погрешности начальной установки передающей антенны 3 по углу места и азимуту. С учетом того, что при точном наведении приемной антенны 1 по сигналу аналогичные погрешности приемной антенны 1 также компенсируются, предлагается использовать приемную и передающую антенны 1 и 3 с раздельными основаниями. Это позволяет значительно (на 40-70 кг) сократить массу ретранслятора.It is also significant that in the proposed method, due to the introduction of feedback on the signal, the errors of the initial installation of the transmitting
Поскольку при начальной установке ретранслятора горизонтирование и привязка азимутальных систем приемной и передающей антенн 1 и 3 не проводятся, это позволяет уменьшить трудоемкость проводимых работ и тем самым упростить эксплуатацию ретранслятора.Since at the initial installation of the repeater, the azimuth and alignment of the azimuth systems of the receiving and transmitting
При установке ретранслятора на стационарной площадке ошибка горизонтирования не превышает 15-20 угловых минут, а ошибка привязки азимутальных систем антенн не превышает 5-10 угловых минут. Поэтому для рассматриваемых ретрансляторов величина сигнала, принимаемого антенной 18 (фиг.2) абонентской станции, лежит в допустимых пределах. В предлагаемом способе допускается уменьшение сигнала от максимального значения по мощности на 3 дБ (по напряжению - на 30 процентов).When installing the repeater on a stationary site, the leveling error does not exceed 15-20 angular minutes, and the error in linking the azimuthal antenna systems does not exceed 5-10 angular minutes. Therefore, for the considered repeaters, the signal received by the antenna 18 (Fig.2) of the subscriber station is within acceptable limits. In the proposed method, the signal can be reduced from the maximum value by power by 3 dB (by voltage - by 30 percent).
Предложенный способ передачи сигнала СВЧ реализуется следующим образом.The proposed method of transmitting a microwave signal is implemented as follows.
После подачи на ретранслятор питания осуществляют последовательно три известных штатных режима: 29 (фиг.3) - наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала; 30 - программное наведение передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию; 31 - наведение антенны абонентской станции на ретранслятор.After applying the power to the repeater, three well-known standard modes are carried out sequentially: 29 (Fig. 3) - pointing the receiving antenna of the repeater to the signal source; 30 - software guidance of the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station; 31 - pointing the antenna of the subscriber station to the repeater.
Наведение приемной антенны 1 (фиг.1) ретранслятора на источник сигнала проводят с использованием программного наведения и точного наведения по принимаемому сигналу. Захват источника сигнала производят при круговом поиске по азимуту. По найденному при точном наведении азимуту источника сигнала в вычислительном устройстве 14 ретранслятора определяют положение меридиана и рассчитывают азимут абонентской станции, который используют для программного наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию по азимуту.Aiming the receiving antenna 1 (Fig. 1) of the repeater to the signal source is carried out using software guidance and precise guidance on the received signal. The capture of the signal source is carried out in a circular search in azimuth. Based on the azimuth of the signal source, found with precise guidance, the
Программное наведение по углу места приемной и передающей антенн 1 и 3 ретранслятора и антенны 18 (фиг.2) абонентской станции проводят на рассчитанные от горизонтальной плоскости углы.Program guidance on the elevation of the receiving and transmitting
Программное наведение антенны 18 абонентской станции на ретранслятор по азимуту осуществляют путем кругового поиска по азимуту или с использованием дополнительных технических средств для определения меридиана.Software guidance of the
В рассматриваемом примере ретранслятора и абонентской станции, приведенных на фиг.1 и фиг.2, при точном наведении приемной антенны 1 (фиг.1) ретранслятора на источник сигнала и антенны 18 (фиг.3) абонентской станции на ретранслятор используется экстремальный метод наведения, который не требует дополнительных аппаратурных затрат. Для реализации точного наведения приемной антенны 1 (фиг.1) на источник сигнала используют блок 5 и вычислительное устройство 14. Точное наведение приемной антенны 1 на источник сигнала после начального наведения обеспечивается во время всех последующих режимов. Его осуществляют как программное наведение с компенсацией уходов КА по принимаемому сигналу. Изменение сигнала фиксируют с помощью блока 5.In the example of the repeater and the subscriber station shown in FIG. 1 and FIG. 2, with the exact pointing of the receiving antenna 1 (FIG. 1) of the repeater to the signal source and the antenna 18 (FIG. 3) of the subscriber station, the extreme pointing method is used, which does not require additional hardware costs. To implement accurate guidance of the receiving antenna 1 (Fig. 1) to the signal source,
Точное наведение антенны 18 (фиг.2) на ретранслятор осуществляют с помощью блока 20 и вычислительного устройства 25. Коррекцию по сигналу проводят путем изменения программных значений углов места и азимута ретранслятора. Затем, после отработки углов коррекции, осуществляют стабилизацию или механическую фиксацию антенны 18 в этом положении во время всех последующих режимов, а также в процессе эксплуатации.The exact pointing of the antenna 18 (figure 2) to the repeater is carried out using the
Разворот приемной антенны 1 (фиг.1) вокруг азимутальной оси 6 и угломестной оси 8 проводят, соответственно, с помощью блоков 7 и 9, управляемых от вычислительного устройства 14.The rotation of the receiving antenna 1 (figure 1) around the azimuth axis 6 and elevation axis 8 is carried out, respectively, using
Разворот передающей антенны 3 вокруг азимутальной оси 10 и угломестной оси 12 производят, соответственно, с помощью блоков 11 и 13, управляемых от вычислительного устройства 14.The rotation of the transmitting
Разворот антенны 18 (фиг.2) вокруг азимутальной оси 21 и угломестной оси 23 проводят, соответственно, с помощью блоков 22 и 24, управляемых от вычислительного устройства 25.The rotation of the antenna 18 (figure 2) around the azimuth axis 21 and
После проведения режима 31 (фиг.3) осуществляют дополнительный режим 32 - сканирование передающей антенны ретранслятора по углу места.After conducting mode 31 (figure 3) carry out an additional mode 32 - scanning the transmitting antenna of the repeater in elevation.
Время точного наведения антенны 18 (фиг.2) на ретранслятор и стабилизации ее положения должно быть не менее 30 секунд до начала режима 32 (фиг.3).The time for accurate pointing of the antenna 18 (figure 2) to the repeater and stabilization of its position should be at least 30 seconds before the start of mode 32 (figure 3).
Перед началом сканирования передающей антенны 3 (фиг.1) по углу места ее переводят из начального положения в исходное положение, которое выбирают, исходя из требуемого диапазона изменения сигнала, принимаемого антенной 18 (фиг.2).Before scanning the transmitting antenna 3 (Fig. 1), the elevation angle is transferred from the initial position to the initial position, which is selected based on the desired range of the signal received by the antenna 18 (Fig. 2).
Разворот передающей антенны 3 (фиг.1) при этом проводят на рассчитанный угол, введенный в вычислительное устройство 14 при изготовлении ретранслятора. Отработку этого угла производят с помощью блока 13, управляемого от вычислительного устройства 14.The rotation of the transmitting antenna 3 (figure 1) is carried out at the calculated angle entered into the
При этом развороте угол места передающей антенны 3, отсчитываемый от нулевого положения, уменьшается на (1,25-1,5) ширины диаграммы направленности (по уровню 3 дБ) передающей антенны 3. Это изменение угла места должно быть не меньше суммы допустимой ошибки программного наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию (0,5 ширины диаграммы направленности) и выбранного угла (0,75 ширины диаграммы направленности), соответствующего уменьшению сигнала от максимального значения по мощности на 10 дБ и по напряжению на 70 процентов.In this turn, the elevation angle of the transmitting
Угол сканирования передающей антенны 3 выбирают таким, чтобы обеспечить изменение сигнала, принимаемого антенной 18 (фиг.2) по мощности на 10 дБ от максимального значения. Для указанного исходного положения угол сканирования должен составлять (2,5-3) ширины диаграммы направленности (по уровню 3 дБ) передающей антенны 3 (фиг.1). Угол сканирования вводят в вычислительное устройство 14 при изготовлении ретранслятора.The scanning angle of the transmitting
В предлагаемом способе используется дискретное (пошаговое) сканирование передающей антенны 3. Оно может быть реализовано с помощью шагового мотора или двигателя постоянного тока, управляемого дискретными сигналами.The proposed method uses a discrete (incremental) scan of the transmitting
Двигатель может управляться импульсами постоянного напряжения одинаковой длительности, подаваемой на обмотку ротора. Более точным является метод, при котором двигателем по программе отрабатываются одинаковые углы (шаги). Здесь может быть обеспечена высокая точность при использовании прецизионных датчиков угла.The motor can be controlled by pulses of constant voltage of the same duration supplied to the rotor winding. More accurate is the method in which the engine uses the program to work out the same angles (steps). Here, high accuracy can be ensured using precision angle sensors.
Привод с шаговым мотором характеризуется меньшей точностью. Она в значительной степени ограничивается неточностью изготовления зубчатых передач. Преимущества такого привода: простая аппаратура, высокое быстродействие, а также механическая фиксация положения антенны после отработки угла. Поэтому целесообразно использование шагового мотора в том случае, когда обеспечивается требуемая точность.A stepper motor drive is less accurate. It is largely limited by the inaccuracy of gear manufacturing. The advantages of such a drive: simple equipment, high speed, as well as mechanical fixation of the position of the antenna after working off the angle. Therefore, it is advisable to use a stepper motor in the case when the required accuracy is provided.
В рассматриваемом примере ретранслятора в угломестном и азимутальном приводах передающей антенны 3 применяется шаговый мотор. Это позволяет сократить массу аппаратуры при обеспечении требуемой точности.In the considered example of the repeater in the elevation and azimuthal drives of the transmitting
На фиг.4 приведена блок-схема подпрограммы коррекции программных углов места и азимута абонентской станации.Figure 4 shows a block diagram of a subroutine for correcting software elevation angles and azimuth of a subscriber station.
Запуск подпрограммы производят в режиме 32 (фиг.3) генерацией синхронизирующего импульса. Импульс излучается передающей антенной 3 (фиг.1), находящейся в начальном положении, и принимается антенной 18 (фиг.2). Длительность синхронизирующего импульса составляет (0,03-0,1) длительности импульса сканирования. В рассматриваемом примере ретранслятора длительность импульса сканирования составляет 0,15 секунды.The launch of the subroutine is performed in mode 32 (Fig. 3) by the generation of a synchronizing pulse. The pulse is emitted by the transmitting antenna 3 (figure 1), located in the initial position, and is received by the antenna 18 (figure 2). The duration of the synchronizing pulse is (0.03-0.1) the duration of the scan pulse. In this example of a repeater, the scan pulse duration is 0.15 seconds.
По переднему фронту синхронизирующего импульса в вычислительном устройстве 14 (фиг.1) начинается генерация импульсов сканирования передающей антенны 3 (фиг.1) по углу места (первый шаг).On the leading edge of the synchronizing pulse in the computing device 14 (Fig. 1), the generation of scanning pulses of the transmitting antenna 3 (Fig. 1) by elevation angle (first step) begins.
Величину синхронизирующего импульса выбирают такой величины, чтобы значение сигнала, принимаемого антенной 18 (фиг.2), было больше максимального значения по напряжению в (1,4-2) раза.The magnitude of the synchronizing pulse is chosen such that the value of the signal received by the antenna 18 (figure 2) was greater than the maximum voltage value by (1.4-2) times.
По переднему фронту принимаемого антенной 18 (фиг.2) синхронизирующего импульса в вычислительном устройстве 25 абонентской станции начинается генерация импульсов, равных по длительности импульсу сканирования.On the leading edge of the synchronization pulse received by the antenna 18 (FIG. 2), the generation of pulses equal in duration to the scanning pulse begins in the
Счет этих генерируемых импульсов, начиная с первого, осуществляют в счетчике N вычислительного устройства 25 (операция 37, фиг.4)The count of these generated pulses, starting from the first, is carried out in the counter N of the computing device 25 (operation 37, figure 4)
По сформированному в ретрансляторе первому импульсу сканирования начинают поворот передающей антенны 3 (фиг.1) по углу места (первый шаг) в сторону уменьшения угла - перевод из начального положения в исходное.According to the first scanning pulse formed in the repeater, the transmitting antenna 3 (Fig. 1) begins to rotate in elevation (first step) in the direction of decreasing the angle — transfer from the initial position to the initial one.
Передающая антенна 3 займет исходное положение через Nн импульсов, что соответствует рассчитанному углу, введенному в вычислительное устройство 14.The transmitting
Начиная с импульса сканирования (Nн+1), производят разворот передающей антенны 3 на заданный угол сканирования.Starting from the scanning pulse (Nн + 1), the transmitting
Начиная с этого же импульса сканирования (первого шага), в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) проводят первое измерение значения сигнала Uci (операция 38, фиг.4), принимаемого антенной 18 (фиг.2) и преобразуемого в блоке 20. Рассчитанное число импульсов Nн вводят в вычислительное устройство 25 до установки ретранслятора. Интервал времени Δt1 между началом импульса сканирования и первым измерением выбирают равным (0,3-0,4) длительности импульса сканирования. Этот интервал времени должен быть больше времени переходного процесса, обусловленного механическим перемещением передающей антенны 3 (фиг.1) (на один шаг) и изменением сигнала в блоке 20 (фиг.2).Starting from the same scanning pulse (first step), in the computing device 25 (FIG. 2), the first measurement of the value of the signal Uci (operation 38, FIG. 4) is received by the antenna 18 (FIG. 2) and converted in
Результат первого измерения сравнивают с пороговым значением (операция 39, фиг.4):The result of the first measurement is compared with a threshold value (operation 39, FIG. 4):
где Uсм - максимальное значение сигнала, К - постоянный коэффициент.where U cm is the maximum value of the signal, K is a constant coefficient.
Значения Uсм и К вводят в вычислительное устройство 25 (фиг.2) абонентской станции до установки ретранслятораThe values of U cm and K are entered into the computing device 25 (FIG. 2) of the subscriber station before installing the repeater
При сканировании передающей антенны 3 (фиг.1) коррекцию программного угла места абонентской станции производят по фиксации порогового значения сигнала UП. Для уменьшения погрешности измерения это значение выбирают на крутом участке диаграммы направленности передающей антенны 3. Его берут равным (0,4-0,6) максимального значения сигнала Uсм, т.е. в формуле (1) К=(0,4-0,6).When scanning the transmitting antenna 3 (Fig. 1), the correction of the elevation angle of the subscriber station is made by fixing the threshold value of the signal U П. To reduce the measurement error, this value is chosen on a steep section of the radiation pattern of the transmitting
Исходное положение передающей антенны 3 выбирают таким образом, чтобы для первого и нескольких последующих шагов (не менее одного) величина сигнала Uci была меньше порогового значения.The initial position of the transmitting
В предлагаемом способе степень фильтрации принимаемого сигнала и, соответственно, снижения уровня шумов в приемном тракте и блоке 20 (фиг.2) абонентской станции ограничена необходимостью приема короткого по длительности синхронизирующего импульса.In the proposed method, the degree of filtering of the received signal and, accordingly, reducing the noise level in the receiving path and block 20 (Fig. 2) of the subscriber station is limited by the need to receive a short duration synchronizing pulse.
Поэтому для защиты от шумов (помехи) при пересечении порога используют три последовательных измерения во время одного импульса сканирования. Прохождение порога фиксируют при совпадении результатов двух измерений из трех.Therefore, to protect against noise (interference) when crossing the threshold, three consecutive measurements are used during one scan pulse. The threshold is recorded when the results of two measurements out of three coincide.
Длительность всех трех измерений (измерительных импульсов) одинакова и составляет (0,05-0,1) длительности импульса сканирования. Интервалы времени между измерительными импульсами составляют (0,1-0,15) длительности импульса сканирования. Время от окончания третьего измерительного импульса до окончания импульса сканирования должно быть не меньше 0,1 длительности импульса сканирования.The duration of all three measurements (measuring pulses) is the same and is (0.05-0.1) the duration of the scan pulse. The time intervals between the measuring pulses are (0.1-0.15) the duration of the scan pulse. The time from the end of the third measurement pulse to the end of the scan pulse must be at least 0.1 of the scan pulse duration.
При выполнении условия:When the condition is met:
в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) производят первую (↑) фиксацию порога (операция 40, фиг.4).in the computing device 25 (FIG. 2), the first (↑) threshold is fixed (
Знак (↑) означает, что фиксируют превышение порога (сигнал возрастает). При этом в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) подают постоянный сигнал для последующего проведения операций: 41 (фиг.4) - первая операция совпадения и 42 - вторая операция совпадения.A sign (↑) means that the threshold is exceeded (the signal increases). Moreover, in the computing device 25 (FIG. 2), a constant signal is supplied for subsequent operations: 41 (FIG. 4) —the first match operation and 42 — the second match operation.
После этого проводят операцию 43 - второе измерение сигнала Uci. Его осуществляют на этом же шаге передающей антенны 3 (фиг.1) через время Δt2 от начала импульса сканирования.After this,
Результат второго измерения сигнала сравнивают с пороговьм значением (операция 44, фиг.4). Если условие (2) не выполняется, то превышение порогового значения сигнала не фиксируется. При этом возможны два варианта: первый вариант - сработала схема защиты от помехи (шума), т.е. помеха привела к ложному результату при первом измерении, второй вариант - сбой (в сторону уменьшения сигнала) происходит при втором измерении.The result of the second measurement of the signal is compared with a threshold value (
Если условие (2) выполняется, то в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) производят вторую (↑) фиксацию порога (операция 45, фиг.4). При этом в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) подают постоянный сигнал для проведения операций 41 (фиг.4) и 46 - третья операция совпадения.If condition (2) is fulfilled, then in the computing device 25 (FIG. 2), a second (↑) threshold is fixed (step 45, FIG. 4). At the same time, in the computing device 25 (FIG. 2), a constant signal is supplied for operations 41 (FIG. 4) and 46 is the third matching operation.
В результате этого осуществляют первую операцию совпадения (операция 41). Постоянный сигнал, полученный при выполнении этой операции, через операцию 47 (первая операция суммирования) подают для проведения операции 48 - подключение счетчика N1 и для последующего осуществления операции 49 - четвертая операции совпадения.As a result of this, the first matching operation is performed (operation 41). A constant signal obtained during this operation is transmitted through operation 47 (the first summing operation) for operation 48 — connecting the counter N1, and for
Возможна фиксация превышения порога при втором измерении в том случае, когда такой фиксации не было при первом измерении сигнала. Это может произойти в результате сбоя при втором измерении (с превышением порога) или при сбое при первом измерении с уменьшением суммарного сигнала (с помехой) ниже порога. В данном случае операции 40 не происходит. Поэтому, соответственно, не проводятся операции 41, 47, 48 и 49.It is possible to fix the excess of the threshold in the second measurement in the case when there was no such fixation in the first measurement of the signal. This may occur as a result of a failure in the second measurement (with exceeding the threshold) or in case of failure in the first measurement with a decrease in the total signal (with interference) below the threshold. In this case,
Через время Δt3 после начала данного импульса сканирования в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) последовательно производят операции: 50 (фиг.4) - третье измерение Uci и 51 - сравнение измеренного сигнала с пороговым значением. При выполнении условия (2) в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) проводят третью (Т) фиксацию порога (операция 52, фиг.4).After a time Δt 3 after the start of this scan pulse in the computing device 25 (Fig.2), the following operations are performed sequentially: 50 (Fig.4) - the third measurement of Uci and 51 - comparison of the measured signal with a threshold value. When condition (2) is fulfilled, in the computing device 25 (FIG. 2), a third (T) threshold is fixed (
При этом в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) подают постоянный сигнал для проведения операций: 42 (фиг.4) - вторая операция совпадения и 46 - третья операция совпадения.At the same time, in the computing device 25 (FIG. 2), a constant signal is supplied for operations: 42 (FIG. 4) is the second matching operation and 46 is the third matching operation.
Если в операции 39 при первом измерении и в операции 44 при втором измерении условие (2) выполнялось, то в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) производят вторую (операция 42) и третью (операция 46) операции совпадения. При этом подают команды на проведение операции суммирования 47. Однако операция 47 была выполнена раньше (после второго измерения сигнала).If in step 39 during the first measurement and in
Если же условие (2) выполняется только при одном измерении (первом или втором), то при выполнении условия (2) при проведении операции 51 при третьем измерении сигнала в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) последовательно осуществляют указанные операции 52 (фиг.4), 42 (или 46), 47, 48 и 49.If condition (2) is satisfied only with one measurement (first or second), then when condition (2) is fulfilled, during
Таким образом, формирование команды о пересечении порогового значения сигнала в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) осуществляют при совпадении результатов двух измерений сигнала из трех, проводимых в течение одного импульса сканирования.Thus, the formation of the command about the intersection of the threshold value of the signal in the computing device 25 (Fig.2) is carried out with the coincidence of the results of two measurements of the signal from three, carried out during one scan pulse.
Начиная с данного импульса сканирования проводят операцию 53 - счетчик N1 (счет импульсов в счетчике N1).Starting from this scan pulse, operation 53 is performed — counter N 1 (pulse count in counter N 1 ).
По переднему фронту следующего импульса сканирования в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) последовательно проводят операции: 54 (фиг.4) - формирование управляющего импульса и 49 - четвертая операция совпадения. Постоянный сигнал, полученный в результате выполнения операции 49, подают для последующего выполнения операций (55, 56 и 57) фиксации порога при уменьшении измеряемого сигнала.On the leading edge of the next scan pulse in the computing device 25 (Fig.2), the following operations are performed sequentially: 54 (Fig.4) - formation of a control pulse and 49 - the fourth matching operation. A constant signal obtained as a result of
Тем самым производят подготовку программы вычислительного устройства 25 (фиг.2) к последующему пересечению сигналом порогового значения.Thereby, the preparation of the program of the computing device 25 (Fig. 2) is made for the subsequent crossing of the threshold value by the signal.
До тех пор, пока величина сигнала Uci превышает пороговое значение, для каждого шага продолжается выполнение операций 37 и 53, т.е. работают счетчики N и N1.As long as the value of the signal Uci exceeds the threshold value, operations 37 and 53 continue for each step, i.e. counters N and N 1 work .
При выполнении условия:When the condition is met:
при первом измерении Uci в результате выполнения операции 39 в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) подают сигнал на проведение операции 55 (фиг.4) - первой (↓) фиксации порога при уменьшении измеряемого сигнала. Знак (↓) означает, что сигнал уменьшается.in the first measurement of Uci as a result of operation 39, the computing device 25 (FIG. 2) gives a signal to perform operation 55 (FIG. 4) —the first (↓) threshold fixation when the measured signal is reduced. A sign (↓) means that the signal is decreasing.
Фиксацию порога при уменьшении сигнала осуществляют аналогично фиксации порога при увеличении сигнала с помощью трех измерений.The threshold is fixed when the signal is reduced, similarly to the threshold fixed when the signal is increased using three measurements.
На фиг.4 показаны операция 56 - вторая (↓) фиксация порога и операция 57 - третья (↓) фиксация порога.Figure 4 shows the operation 56 - the second (↓) threshold fixation and operation 57 - the third (↓) threshold fixation.
При совпадении двух результатов - выполнении условия (3) - через соответствующие операции совпадения в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) формируют сигнал для последовательного проведения операций: 58 (фиг.4) - вторая операция суммирования и 59 - остановка счетчиков N и N1. При остановке этих счетчиков в них, соответственно, фиксируется N и N1 импульсов.When two results coincide — condition (3) is fulfilled — through the corresponding coincidence operations in the computing device 25 (FIG. 2), a signal is generated for sequential operations: 58 (FIG. 4) —the second summing operation and 59 — the stopping of counters N and N 1 . When these counters stop, N and N 1 pulses are respectively fixed in them.
После этого в вычислительном устройстве 25 (фиг.2) определяют номер шага, соответствующего направлению оптической оси передающей антенны 3 (фиг.1) на абонентскую станцию и отображают его на устройстве 26 (фиг.2) индикации угла места абонентской станции.After that, in the computing device 25 (FIG. 2), the step number corresponding to the direction of the optical axis of the transmitting antenna 3 (FIG. 1) to the subscriber station is determined and displayed on the elevation display device 26 (FIG. 2) of the subscriber station.
Оптическая ось передающей антенны 3 (фиг.1) направлена на абонентскую станцию при угле места передающей антенны 3 УМс. При этом сигнал, принимаемый антенной 18 (фиг.2), равен максимальному значению. Величина УМс равна полусумме углов места передающей антенны 3 (фиг.1), соответствующих пороговым значениям сигнала, принимаемого абонентской станцией. Величину УМс находят из формулы:The optical axis of the transmitting antenna 3 (Fig. 1) is directed to the subscriber station at an elevation angle of the transmitting
где: УМи - угол места исходного положения передающей антенны 3, Δ УМш - величина шага при сканирования передающей антенны 3 по углу места, Nc - номер шага, соответствующий углу УМс.where: UMi is the elevation angle of the initial position of the transmitting
Значение Nc определяют с помощью формулы:The value of Nc is determined using the formula:
Сканирование передающей антенны 3 по углу места продолжают после остановки счетчиков N и N1 до поворота на заданный угол сканирования УМс3, величина которого от исходного положения составляет (2,5-3) диаграммы направленности передающей антенны 3 (по уровню 3 дБ). После этого передающую антенну 3 переводят в ее начальное положение и фиксируют в этом положении.Scanning the transmitting
После этого аналогично проводят сканирование передающей антенны 3 ретранслятора по азимуту (режим 33, фиг.3). Найденный номер шага, соответствующий направлению оптической оси передающей антенны 3 (фиг.1) на абонентскую станцию, отображают на устройстве 27 (фиг.2) индикации азимута абонентской станции.After this, scanning of the transmitting
Сканирование передающей антенны 3 (фиг.1) по азимуту продолжают после остановки счетчиков N и N1 до отработки на заданный угол сканирования, потом ее переводят в начальное положение и фиксируют в этом положении.Scanning the transmitting antenna 3 (Fig. 1) in azimuth is continued after stopping the counters N and N 1 before working off at a given scanning angle, then it is transferred to the initial position and fixed in this position.
Затем осуществляют режим 34 (фиг.3) - ввод поправок в вычислительное устройство 14 (фиг.1) ретранслятора и расчет углов коррекции угла места и азимута абонентской станции.Then carry out the mode 34 (figure 3) - the introduction of amendments to the computing device 14 (figure 1) of the repeater and the calculation of the correction angles of elevation and azimuth of the subscriber station.
В качестве поправок в вычислительное устройство 14 вводят номера шагов, соответствующие направлению оптической оси передающей антенны 3 на абонентскую станцию по углу места и азимуту. Ввод в вычислительное устройство 14 осуществляют с помощью устройства 15 ввода данных.As corrections to the
Отработку угла коррекции передающей антенны 3 проводят из начального положения, которому соответствует Nн шагов от исходного положения. Количество отрабатываемых при этом шагов коррекции Nк равно:Testing the correction angle of the transmitting
если Nc>Nн, иif Nc> Nн, and
если Nc<Nн.if Nc <Nn.
Возможен случай, когда Nc=Nн и Nк=0, т.е. коррекцию не проводят.The case is possible when Nc = Nн and Nк = 0, i.e. correction is not carried out.
Угол коррекции по углу места находят в вычислительном устройстве 14 с помощью формул (4), (5), (6) и (7). Угол коррекции по азимуту определяют с помощью аналогичных формул.The elevation angle correction angle is found in
Затем последовательно проводят режимы: 35 (фиг.3) - наведение передающей антенны 3 (фиг.1) ретранслятора по скорректированному углу места на абонентскую станцию; 36 (фиг.3) - наведение передающей антенны 3 (фиг.1) ретранслятора по скорректированному азимуту на абонентскую станцию.Then, the following modes are carried out sequentially: 35 (Fig. 3) - pointing the transmitting antenna 3 (Fig. 1) of the repeater along the adjusted elevation angle to the subscriber station; 36 (figure 3) - guidance of the transmitting antenna 3 (figure 1) of the repeater in the corrected azimuth to the subscriber station.
Разворот передающей антенны 3 по скорректированному углу места производят с помощью блока 13, а по скорректированному азимуту - с помощью блока 11. Управление блоками 13 и 11 проводится от вычислительного устройства 14.The rotation of the transmitting
После этого осуществляют передачу сигнала СВЧ на абонентскую станцию.After that, the microwave signal is transmitted to the subscriber station.
В предлагаемом способе благодаря использованию обратной связи по сигналу повышена точность наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию:In the proposed method, due to the use of feedback on the signal, the accuracy of pointing the transmitting
- по углу места скомпенсированы ошибки негоризонтальности и навигационная, а также уменьшена ошибка отработки угла;- the horizontal angle and navigation errors are compensated for by the elevation angle, and the angle development error is also reduced;
- по азимуту скомпенсированы ошибки определения положения источника сигнала,- azimuthally compensated errors in determining the position of the signal source,
наведения приемной антенны 1 на источник сигнала, навигационная, а также уменьшена ошибка отработки угла.pointing the receiving
В предлагаемом способе обеспечивается одинаковая точность наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию по углу места и азимуту. Суммарная погрешность наведения включает ошибку определения направления оптической оси передающей антенны 3 на абонентскую станцию, полученную при сканировании передающей антенны 3, и ошибку отработки угла коррекции.The proposed method provides the same accuracy of pointing the transmitting
Погрешность направления оптической оси передающей антенны 3 на абонентскую станцию по углу места ΔУМс определяют как случайную ошибку полусуммы двух углов места УМп (при пороговом значении сигнала) из формулы:The error in the direction of the optical axis of the transmitting
где ΔУМп - погрешность определения угла места передающей антенны 3 при пороговом значении сигнала. Погрешность ΔУМп включает ошибку дискретности (шагового сканирования) - Δшс, которая равна половине шага передающей антенны 3, и ошибку изготовления зубчатой передачи (шагового мотора и редуктора) - Δзп. Обе ошибки, как и все остальные, являются случайными величинами, поэтому:where ΔУМп is the error in determining the elevation angle of the transmitting
Величина угла коррекции в соответствии с формулами (6) и (7) составляет Nк шагов. Ошибка отработки угла коррекции ΔУМк включает ошибку дискретности и изготовления зубчатой передачи. Поэтому для определения ошибки ΔУМк может быть использована формула (9).The correction angle in accordance with formulas (6) and (7) is Nk steps. The error in working out the correction angle ΔUMk includes an error in the discreteness and manufacturing of the gear transmission. Therefore, to determine the error ΔУМк, formula (9) can be used.
Суммарную погрешность наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию по углу места ΔУМΣ находят из формулы:The total error of pointing the transmitting
Для рассматриваемого примера (с использованием шагового мотора) принимаем: величина шага сканирования - 4 угловые минуты (ошибка Δшс равна 2 угловым минутам); ошибка изготовления зубчатой передачи - 4 угловые минуты.For the considered example (using a stepper motor), we accept: the scan step size is 4 angular minutes (error Δшс equals 2 angular minutes); gear manufacturing error - 4 arc minutes.
Суммарная ошибка ΔУМΣ составляет 5,4 угловых минут.The total error ΔUM Σ is 5.4 arc minutes.
В предлагаемом способе, кроме компенсации указанных выше ошибок, также компенсируется ошибка выставки нуля шагового мотора относительно базовой плоскости (Δшо) благодаря привязке к излучаемому сигналу. Тем самым обеспечивается уменьшение ошибки отработки угла.In the proposed method, in addition to compensating for the above errors, the error in setting the zero of the stepper motor relative to the base plane (Δшо) is also compensated due to the binding to the emitted signal. This ensures a reduction in the error of working off the angle.
Если предлагаемый способ не используется, то при оценке погрешности наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию по углу места ΔУМΣ необходимо учитывать указанные выше погрешности. При этом ΔУМΣ определяют с помощью формулы:If the proposed method is not used, then when assessing the error of pointing the transmitting
где Δгп - ошибка негоризонтальности (при выставке используются шайбы, прокладки, а также теодолит, или уровень), ΔУМн - навигационная ошибка, Δпн - ошибка программного наведения (отработки угла), причем:where ΔГп is the error of non-horizontalness (washers, gaskets, as well as theodolite, or level are used during the exhibition), ΔУМн is the navigation error, Δпн is the error of program guidance (working off the angle), and:
При определении местоположения ретранслятора и абонентской станции с помощью спутниковой радионавигационной системы погрешность (навигационная ошибка Δн) в настоящее время составляет 30 м. В ближайшие годы она должна быть уменьшена до 5 м. Угломестная ошибка при этом находится их формулы:When determining the location of the repeater and the subscriber station using the satellite radio navigation system, the error (navigation error Δн) is currently 30 m. In the coming years, it should be reduced to 5 m. The error in this case is their formula:
где L - расстояние между ретранслятором и абонентской станцией (проекция в горизонтальной плоскости).where L is the distance between the repeater and the subscriber station (projection in the horizontal plane).
Если принять ошибку Δн=5 м, то величина ΔУМн невелика: для L=6 км она составляет 4 угловые минуты. Если принять ошибку Δн=30 м, то ошибка ΔУМн возрастает в 6 раз и становится преобладающей.If we accept the error Δн = 5 m, then the value ΔУМн is small: for L = 6 km it is 4 angular minutes. If we accept the error Δн = 30 m, then the error ΔУМн increases 6 times and becomes predominant.
Для рассматриваемого примера принимаем: Δгп=3 угловые минуты, ΔУМн=4 угловые минуты, Δшо=3 угловые минуты. С помощью формул (11) и(12) находим For the considered example, we take: Δгп = 3 angular minutes, ΔУМн = 4 angular minutes, Δшо = 3 angular minutes. Using formulas (11) and (12) we find
ΔУМΣ=7,4 угловых минут.ΔUM Σ = 7.4 arc minutes.
Таким образом, благодаря применению предложенного способа точность наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию по углу места повысилась в 1,35 раза.Thus, due to the application of the proposed method, the accuracy of pointing the transmitting
Отметим, что результат будет существенно лучше, если принять Δн=30 м.Note that the result will be significantly better if we take Δn = 30 m.
Более эффективно применение предложенного способа при наведении передающей антенны 3 на абонентскую станцию по азимуту.More effective is the application of the proposed method when pointing the transmitting
Рассматриваем более распространенный случай, когда источником сигнала является КА. Суммарную погрешность наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию по азимуту (без учета предлагаемого способа) находят из формулы:We consider the more common case when the signal source is a spacecraft. The total error of pointing the transmitting
где Δка - ошибка положения КА,where Δка is the position error of the spacecraft,
Δтн - ошибка точного наведения приемной антенны 1 на КА;Δtn is the error in accurately pointing the receiving
ΔА3н - ошибка местоположения ретранслятора и абонентской станции по азимуту (навигационная ошибка);ΔА3н - location error of the repeater and subscriber station in azimuth (navigation error);
Δпнс - ошибка программного наведения (отработки угла) передающей антенны 3 на абонентскую станцию.Δпнс - error of software guidance (working off the angle) of transmitting
Ошибку Δтн определяют с помощью формул (8) и (9), а ошибку Δпнс - с помощью формулы (12).The error Δtn is determined using formulas (8) and (9), and the error Δps is determined using formula (12).
Для рассматриваемого примера принимаем:For the considered example, we accept:
Δка=12 угловых минут, Δтн=3,2 угловых минут, ΔА3н=4 угловые минуты, Δпнс=5,4 угловых минут.Δka = 12 arc minutes, Δtn = 3.2 arc minutes, ΔA3n = 4 arc minutes, Δps = 5.4 arc minutes.
С помощью формулы (14) находим ΔА3Σ=14,1 угловых минут.Using formula (14), we find ΔА3Σ = 14.1 arc minutes.
Следовательно, точность наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию по азимуту увеличилась в 2,6 раза.Therefore, the accuracy of pointing the transmitting
Приведенное описание способа позволяет сделать следующее заключение.The above description of the method allows the following conclusion.
Использование в предлагаемом способе обратной связи по сигналу при сканировании передающей антенны позволяет повысить точность наведения передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию благодаря компенсации ошибки положения КА, ошибки наведения приемной антенны ретранслятора на КА, навигационных ошибок, ошибки негоризонтальности, а также благодаря уменьшению ошибок отработки углов. Это приводит к повышению скорости передачи информации и улучшению помеховой обстановки.The use of the signal feedback in the proposed method when scanning the transmitting antenna allows to increase the accuracy of pointing the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station by compensating for errors in the position of the spacecraft, errors in pointing the receiving antenna of the repeater on the spacecraft, navigation errors, non-horizontal errors, and also due to the reduction of errors in working out the angles. This leads to an increase in the transmission rate of information and an improvement in the interference environment.
Для остронаправленных антенн (погрешность наведения 12 угловых минут) точность наведения повышается в 1,35-2,6 раза.For highly directional antennas (pointing error of 12 arc minutes), the pointing accuracy is increased by 1.35-2.6 times.
Применение предлагаемого способа позволяет скомпенсировать погрешности начальной установки ретранслятора и использовать антенны с раздельными основаниями. Это приводит к уменьшению массы ретранслятора на 40-70 килограммов.The application of the proposed method allows you to compensate for the errors of the initial installation of the repeater and use antennas with separate bases. This leads to a decrease in the mass of the repeater by 40-70 kilograms.
Отказ от операций горизонтирования ретранслятора и привязки азимутальных систем его антенн позволяет уменьшить трудоемкость работ при начальной установке ретранслятора, а также при проведении регламентных и ремонтных работ. Благодаря этому упрощается эксплуатация ретранслятора.The refusal from the horizontal alignment of the repeater and the binding of the azimuth systems of its antennas reduces the complexity of the work during the initial installation of the repeater, as well as during routine and repair work. This simplifies the operation of the repeater.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008116424/09A RU2374764C1 (en) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | Shf signal transmission method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008116424/09A RU2374764C1 (en) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | Shf signal transmission method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2374764C1 true RU2374764C1 (en) | 2009-11-27 |
Family
ID=41476905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008116424/09A RU2374764C1 (en) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | Shf signal transmission method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2374764C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5570097A (en) * | 1995-08-11 | 1996-10-29 | Northrop Grumman Corporation | Retransmitted GPS interferometric system |
| RU2308157C1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-10-10 | Негосударственное образовательное учреждение Современная Гуманитарная Академия (НОУ СГА) | Method for aiming transmitting antenna of repeater at client station |
| RU2308254C1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-10-20 | Федеральное государственное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method for determining differentiated treatment indications for early hypertension patients after having antiglaucoma operations of filtering type |
-
2008
- 2008-04-29 RU RU2008116424/09A patent/RU2374764C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5570097A (en) * | 1995-08-11 | 1996-10-29 | Northrop Grumman Corporation | Retransmitted GPS interferometric system |
| RU2308157C1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-10-10 | Негосударственное образовательное учреждение Современная Гуманитарная Академия (НОУ СГА) | Method for aiming transmitting antenna of repeater at client station |
| RU2308254C1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-10-20 | Федеральное государственное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method for determining differentiated treatment indications for early hypertension patients after having antiglaucoma operations of filtering type |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101186303B1 (en) | Indoor positioning system using a satellite signal generator and the method thereof | |
| US7023382B1 (en) | Positioning signal transmission apparatus | |
| RU2207613C1 (en) | Airborne equipment of control systems of drone | |
| KR100829666B1 (en) | Method and apparatus for determining error estimates in a hybrid positioning system | |
| US6704547B2 (en) | Wireless communication base station transmission timing offset correction system | |
| KR102554616B1 (en) | Hybrid positioning system and method capable of indoor and outdoor continuous positioning using radio signal analytical scheme | |
| US7561098B2 (en) | System and method for estimating airborne radar antenna pointing errors | |
| EP1399987B1 (en) | Method for accurately tracking and communicating with a satellite from a mobile platform | |
| CN110488229B (en) | Time-frequency space-synchronization method for double-multi-base forward-looking imaging | |
| US5808583A (en) | System for using sunshine and shadows to locate unobstructed satellite reception sites and for orientation of signal gathering devices | |
| CN107819187B (en) | Alignment device for microwave antenna, microwave antenna and alignment method | |
| CN101465699A (en) | Method, system and device for aligning antenna | |
| JPH0961509A (en) | GPS surveying method and apparatus thereof | |
| CN107783156B (en) | Satellite tracking method | |
| US20240168173A1 (en) | Terrestrial transmitter coexistence with satellite operations | |
| US12429600B2 (en) | Global navigation satellite system (GNSS) signal output system supporting GNSS shaded areas | |
| RU2374764C1 (en) | Shf signal transmission method | |
| RU2005130878A (en) | METHOD FOR FORMING STABILIZATION AND SELF-GUIDING SIGNS FOR THE MOBILE CARRIER AND ON-BOARD SELF-GUIDING SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2308157C1 (en) | Method for aiming transmitting antenna of repeater at client station | |
| RU2328824C1 (en) | Method of retransmitter transmitting antenna pointing | |
| RU2663193C1 (en) | Method of determining location of satellite earth station according to a repeated signal | |
| RU2527939C2 (en) | Radar station adjustment method | |
| US12253612B2 (en) | Location detection with GNSS and device range measurements | |
| RU2308154C1 (en) | Method for transmitting radio television signal | |
| KR102262147B1 (en) | GPS position measuring system and method of the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180430 |