Устройство наведения направленной антенны

 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к устройствам для дистанционного наведения направленных антенн спутникового телевидения на спутники, расположенные на геостационарной орбите. Устройство наведения направленной антенны содержит опорно-поворотный механизм с полярной осью, антенну, установленную на полярной оси, электропривод поворота антенны относительно полярной оси, датчик угла поворота относительно полярной оси и блок управления, связанный с датчиком угла поворота и электроприводом. В устройстве наведения датчик угла поворота выполнен в виде двух каналов: дискретного датчика с кодом Грея номера зоны, отведенной для каждого спутника, и непрерывного датчика положения спутника внутри зоны. Изобретение позволяет повысить долговечность работы устройства за счет использования безконтактного датчика угла поворота антенны, а использование комбинированного непрерывного и дискретного датчиков угла поворота повышает точность наведения. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к устройствам для дистанционного наведения направленных антенн спутникового телевидения на спутники, расположенные на геостационарной орбите.

Известно устройство наведения направленной антенны для приема телевизионного вещания со спутников, расположенных на геостационарной орбите [1] , состоящее из направленной антенны и опорно-поворотного устройства. В известном устройстве наведения направленной антенны на спутники осуществляется опорно-поворотным устройством, управление которым производится путем использования механических средств.

Известное устройство обеспечивает настройку на различные спутники, расположенные на геостационарной орбите, путем механической настройки. Такая настройка не обеспечивает удобств пользования направленной антенной.

Известно устройство наведения направленной антенны на спутники, расположенные на геостационарной орбите, с использованием электропривода и датчика положения антенны [2] . Известное устройство содержит направленную антенну, опорно-поворотное устройство с полярной осью, с помощью которого осуществляется поворот антенны относительно полярной оси, потенциометрический датчик угла поворота антенны и электронное устройство управления, связанное с датчиком и электроприводом.

Известное устройство наведения направлений антенны на спутники имеет невысокую точность и долговечность работы за счет применения потенциометрического датчика.

Задача изобретения - создать такое устройство, которое, обладая возможностью дистанционного наведения направленной антенны, обеспечивало бы достаточную точность наведения на спутники, расположенные на геостационарной орбите, и обладало бы долговечностью.

Существенным для решения стоящих проблем является то, что в устройстве наведения направленной антенны на спутники датчик угла поворота выполнен в виде двух каналов; дискретного датчика с кодом Грея номера зоны, отведенной для каждой позиции, и непрерывного датчика положения позиции внутри зоны, устройство управления содержит триггеры Шмитта по числу разрядов кода, преобразователь кода Грея, компаратор кодов, номенклатуру, цифровой индикатор, два ключа, источник положительного напряжения, источник отрицательного напряжения, потенциометры по числу позиций, коммутатор, усилитель тока, управляемый инвертор, сумматор, усилитель мощности, причем выходы кодового датчика связаны с входами триггеров Шмитта, выходы которых связаны с входами преобразователя кода Грея в двоичный, выходы которого связаны с первыми входами компаратора кодов, выходы клавиатуры связаны с вторыми входами компаратора кодов, с входами цифрового индикатоpа, с управляющими входами коммутатора, младший разряд выхода клавиатуры связан с управляющим входом управляемого инвертора, первый выход компаратора кодов связан с управляющим входом первого ключа, второй выход компаратора кодов связан с управляющим входом второго ключа, вход первого ключа связан с источником отрицательного напряжения , вход второго ключа связан с источником положительного напряжения, выходы колючей объединены и связаны с первым входом сумматора, первые входы потенциометров соединены с источником отрицательного напряжения, вторые входы потенциометров соединены с источником положительного напряжения, выходы потенциометров связаны с входами коммутатора, выход которого связан с вторым входом сумматора, выход непрерывного датчика связан с входом усилителя тока, выход которого связан с входом управляемого инвертора, выход которого связан с третьим входом сумматора, выход которого связан с входом усилителя мощности, выход которого связан с электроприводом.

На фиг. 1 изображена структурная схема заявляемого устройства наведения направленной антенны; на фиг. 2 - структурная схема устройства управления; на фиг. 3 - диаграмма кодового диска.

Устройство наведения направленной антенны на спутники, расположенные на геостационарной орбите, содержит опорно-поворотное устройство 1 с полярной осью 2, антенну 3, установленную на полярной оси 2, электропривод 4 поворота антенны 3 относительно полярной оси 2, датчик 5 угла поворота антенны 3 относительно полярной оси 2, устройство 6 управления, связанное с датчиком 5 угла поворота и электроприводом 4.

Датчик 5 угла поворота выполнен в виде двух каналов: дискретного датчика 7 с кодом Грея номера зоны, отведенной для каждого спутника, расположенного на геостационарной орбите, и непрерывного датчика 8 положения спутника внутри зоны, причем дискретный датчик 7 зоны выполнен в виде четырех оптронов, связанных с кодовым диском, установленным на полярной оси 2 опорно-поворотного устройства 1, непрерывный датчик 8 выполнен в виде двух оптронов, включенных дифференциально и связанных с упомянутым кодовым диском.

Устройство 6 управления содержит четыре триггера 9 Шмитта, преобразователь 10 кода Грея в двоичный, компаратор 11 кодов, клавиатуру 12, цифровой индикатор 13, первый ключ 14, второй ключ 15, источник 16 положительного напряжения, источник 17 отрицательного напряжения, пятнадцать потенциометров 18, коммутатор 19, усилитель 20 тока, управляемый инвертор 21, сумматор 22 и усилитель 23 мощности.

Выход четырех оптронов диcкретного датчика 7 связаны с входами четырех триггеров 9 Шмитта, выходы которых связаны с четырьмя входами преобразователя 10 кода Грея в двоичный, четыре выхода которого связаны с первыми четырьмя входами компаратора 11 кодов. Четыре выхода клавиатуры 12 связаны с вторыми четырьмя входами компаратора 11 кодов, с четырьмя входами цифрового индикатора 13, с четырьмя управляющими входами коммутатора 19, младший разряд выхода клавиатуры 12 связан с управляющим входом управляемого инвертора 21. Первый выход компаратора 11 кодов связан с управляющим входом ключа 14, второй выход компаратора 11 кодов связан с управляющим входом второго ключа 15. Вход первого ключа 14 связан с источником 17 отрицательного напряжения, вход второго ключа 15 связан с источником 16 положительного напряжения, выходы ключей 14 и 15 объединены и связаны с первым входом сумматора 22. Первые входы пятнадцати потенциометров 18 соединены с источником 17 отрицательного напряжения, вторые входы пятнадцати потенциометров 18 соединены с источником 16 положительного напряжения, выходы пятнадцати потенциометров 18 связаны с пятнадцатью входами коммутатора 19, выход которого связан с вторым входом сумматора 22. Выходы двух оптронов непрерывного датчика 8 связаны с входом усилителя 20 тока, выход которого связан с входом управляемого инвертора 21. Выход последнего связан с третьим входом сумматора 22, выход которого связан с входом усилителя 23 мощности, выход которого связан с электроприводом 4.

Работает устройство наведения направленной антенны на спутники следующим образом.

С помощью клавиатуры 12 вводится номер спутника от 1 до 15, на который необходимо навести антенну 3. Это число отображается на цифровом индикаторе 13 и поступает на вторые входы компаратора 11 кодов на первые входы компаратора кодов с дискретного датчика 7 через триггеры 9 Шмитта и преобразователь 10 кода Грея в двоичный поступает номер зоны, на которую наведена антенна 3. Номера зон от 1 до 15 распределены с Запада на Восток.

Если номера спутника, заданный с клавиатуры 12, больше номера зоны, на которую наведена антенна 3, то на втором выходе компаратора 11 кодов появляется логическая "1", а на первом выходе - логической "0", при этом источник 16 положительного напряжения через открытый ключ 15 подключается к первому входу сумматора 22. При этом сумматор и усилитель 23 мощности насыщаютcя и на электропривод 4 подается максимальное положительное напряжение. Электропривод 4 поворачивает антенну 3 на Восток с максимальной скоростью. По мере поворота антенны 3 номер зоны, выдаваемый дискретным датчиком 7 через триггеры 9 Шмитта и преобразователь 10 кода на компаратор 11 кодов, увеличивается. Когда этот номер станет равен номеру спутника, заданного с клавиатуры 12, компаpатоp 11кодов выдает логический "0" по обоим выходам. Оба ключа 14 и 15 закрыты. Напряжение на первом входе сумматора 22 равно нулю. Это значит, что антенна 3 вошла в зону заданного cпутника и теперь нужно точно навести антенну на спутник внутри зоны с помощью непрерывного датчика 8.

Выходной сигнал непрерывного датчика 8 от начала до конца зоны меняется от максимального отрицательного значения до максимального положительного в нечетных зонах и наоборот в четных. При этом переход входного сигнала через ноль соответствует точному наведению на заданный спутник на геостационарной орбите.

В начале зоны максимальное отрицательное напряжение (для нечетной зоны) с усилителя 20 тока непрерывного датчика 8 поступает на управляемый инвертор 21 и инвертиpуется им (для нечетного номера спутника). При этом максимально положительное напряжение с выхода управляемого инвертора 21 поступает на третий вход сумматора 22 и насыщает его и усилитель 23 мощности. Максимальное положительное напряжение продолжает поступать на электропривод 4, который продолжает поворачивать антенну 3 на Восток с максимальной скоростью. При этом напряжение на выходе управляемого инвертора 21 меняется от максимального положительного значения в сторону нуля. Через некоторое время сумматор 22 и усилитель 23 мощности выходят из насыщения, напряжение на выходе усилителя мощности начинает уменьшаться, электропривод 4 уменьшает скорость. Электропривод 4 останавливается, когда напряжение на выходе усилителя 23 мощности становится равным нулю, т. е. при нулевом сигнале с непрерывного датчика 8, что соответствует точному наведению на заданный спутник.

Для того, чтобы иметь возможность поднастройки наведения антенны 3 на каждый спутник в зависимости от широты и долготы места установки устройства наведения, имеются пятнадцать потенциометров 18 и коммутатоp 19. Коммутатор подключает выход одного из пятнадцати потенциометров 18 к второму входу сумматора 22 в соответствии с заданным с клавиатуры 12 номером спутника. Напряжение на выходе потенциометров 18 можно изменять от максимального отрицательного до максимального положительного. При этом напряжение на выходе сумматора 22 и усилителя 23 мощности доходит до нуля не при нулевом сигнале с непрерывного датчика 8, а при сигнале, равном сигналу с потенциометров 18, но противоположного знака. Электропривод 4 останавливается с некоторым отклонением от номинального положения, причем для каждого из пятнадцати спутников это отклонение задается соответствующим этому спутнику потенциометром 18. Устройство наведения антенны работает аналогично при повороте антенны на Запад.

Таким образом, использование бесконтактного датчика угла поворота антенны повышает долговечность устройства наведения, а использование комбинированного непрерывного и дискретного датчиков угла поворота повышает точность наведения. (56) 1. Вестник связи, 1991, N 5, Радио и связь, с. 7.

2. Патент США N 4654670, кл. 343-882, 1987.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО НАВЕДЕНИЯ НАПРАВЛЕННОЙ АНТЕННЫ , содеpжащее опоpно-повоpотный механизм с поляpной осью и установленные на нем электpопpивод повоpота антенны относительно поляpной оси, датчик угла повоpота антенны относительно поляpной оси и блок упpавления, связанный с датчиком угла повоpота и электpопpиводом, отличающееся тем, что датчик угла повоpота антенны содеpжит дискpетный датчик угла с кодом Гpея номеpа зоны и непpеpывный датчик положения спутника внутpи зоны, а блок упpавления содеpжит тpиггеpы Шмитта по числу pазpядов кода, пpеобpазователь кода Гpея в двоичный, компаpатоp кодов, задатчик угла повоpота антенны, выполненный в виде клавиатуpы, цифpовой индикатоp, два ключа, источник положительного напpяжения, источник отpицательного напpяжения, задатчик смещения момента пеpеключения дискpетного и непpеpывного датчиков, выполненный в виде потенциометpов по числу зон, коммутатоp, усилитель тока, упpавляемый инвеpтоp, сумматоp и усилитель мощности, пpичем выходы дискpетного датчика с кодом Гpея номеpа зоны связаны с входами тpиггеpов Шмитта, выходы котоpых связаны с входами пpеобpазователя кода Гpея в двоичный, соединенного выходом с пеpвыми входами компаpатоpа кодов, выходы клавиатуpы связаны с втоpыми входами компаpатоpа кодов, с входами цифpового индикатоpа, с упpавляющими входами коммутатоpа, младший pазpяд выхода клавиатуpы связан с упpавляющим входом упpавляемого инвеpтоpа, пеpвый и втоpой выходы компаpатоpа кодов связаны соответственно с упpавляющими входами пеpвого и втоpого ключей, входы пеpвого и втоpого ключей связаны соответственно с источниками отpицательного и положительного напpяжения, выходы ключей соединены с пеpвым входом сумматоpа, пеpвые и втоpые выводы потенциометpов соединены соответственно с источниками отpицательного напpяжения и положительного напpяжения, подвижные контакты потенциометpов связаны с входами коммутатоpа, выход котоpого подключен к втоpому входу сумматоpа, выход непpеpывного датчика положения спутника внутpи зоны соединен с входом усилителя тока, выход котоpого связан с инфоpмационным входом упpавляемого инвеpтоpа, подсоединенного выходом к тpетьему входу сумматоpа, выход котоpого подключен к электpопpиводу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3