Антенна спутниковой связи: как выбрать антенну земной станции, VSAT, слежения и мобильную

Три задачи — три типа антенн

Связной спутник на геостационарной орбите висит над одной точкой экватора, поэтому антенну земной станции наводят на него один раз и дальше только поправляют дрейф. Спутники дистанционного зондирования Земли и многие служебные аппараты летят на низких и средних орбитах и проходят небо за минуты: такую антенну нужно непрерывно вести за спутником. Третья задача — связь там, где стационарной станции нет: аварийные службы, репортажные станции, полевые узлы.

Диапазоны C, Ku, Ka, X и S

Диапазон определяет спутник, с которым работает станция. Чем выше частота, тем меньше при том же диаметре ширина луча и тем сильнее влияние дождя на линию.

Антенна земной станции и VSAT

KADAMM ASE — двухзеркальные антенны по схеме Кассегрена с апертурой 3,7, 4,5, 5,3, 6,2 и 7,3 м, диапазоны C, Ku, Ka или двухдиапазонные C/Ku, всего 20 исполнений. Их ставят на станциях VSAT-сетей, телепортах, узлах магистральной и ведомственной спутниковой связи.

Что важно в антенне земной станции

• Развязка передачи и приёма — у ASE не менее 85 дБ: мощный сигнал передатчика не должен попадать в приёмник.
• Кроссполяризационная развязка — не менее 35 дБ на оси: спутник использует обе поляризации, антенна не должна «пускать» одну в другую.
• Боковые лепестки — первый не выше −14 дБ, огибающая по маске 29−25lgθ: антенна не должна мешать соседним спутникам на орбите.
• Точность зеркала — не хуже 0,35 мм СКО: чем выше частота, тем строже требование.
• Ветер — работа при 72 км/ч с порывами до 97 км/ч, выживание при 200 км/ч.

Привод и слежение

Наведение ручное или моторизованное, сектор по азимуту ±85°, по углу места 0–90°. При моторизованном приводе антенна выполняет пошаговое слежение с прогнозом (step track): спутник на геостационарной орбите немного смещается в течение суток, и узкий луч большой антенны нужно подстраивать. Для 3,7 м привод — самотормозящие винтовые домкраты, для 4,5–7,3 м — домкраты или двухмоторный привод.

Антенна слежения за низкоорбитальными спутниками

KADAMM AST — антенны с опорно-поворотным устройством X/Y без балласта: оси ±90° от зенита, скорость 0,01–10°/с, поэтому антенна ведёт спутник через зенит без разворота. Исполнение AST-24-X — зеркало 2,4 м, приём 9,3–9,7 ГГц, усиление 45 дБи, ширина луча 0,9–1,0°. Исполнение AST-37-SX — зеркало 3,7 м под радиопрозрачным куполом: X-диапазон 8,025–8,4 ГГц, 47,63 дБи, и S-диапазон 2,0–2,3 ГГц, 35,38 дБи. Точность программного наведения — лучше 0,09° (2,4 м) и 0,07° (3,7 м) СКО, наведение по эфемеридам или автосопровождение.

Мобильная спутниковая антенна

KADAMM ASF — быстроразвёртываемые антенны с углепластиковым зеркалом 1,0, 1,2, 1,5, 1,8 и 2,4 м и моторизованным опорно-поворотным устройством на треноге: 15 исполнений в диапазонах X, C, Ku и Ka. Наведение по азимуту ±180°, по углу места 10–90°, скорость до 3°/с, питание 24 В постоянного тока или 110–230 В переменного, степень защиты IP65, работа при ветре до 65 км/ч с балластом. Зеркала 1,0 и 1,2 м — офсетные или с кольцевым фокусом, у 2,4 м двухзеркальная схема Грегори.

Как выбрать диаметр

Усиление зеркальной антенны растёт с квадратом отношения диаметра к длине волны, а ширина луча обратно пропорциональна этому отношению. Но диаметр выбирают не по усилению, а по энергетике всей линии: мощности и зоне покрытия спутникового ретранслятора, требуемой скорости, диапазону, запасу на дождь и шумовой температуре приёмного тракта. Ориентир для антенн земной станции: в Ku обычно хватает 3,7–4,5 м, в C нужны 4,5–7,3 м. Расчёт линии инженер делает по исходным данным; коэффициент усиления исполнений ASE и ASF — уточняйте у менеджера.

Поляризация, порты и облучатель

Спутниковые ретрансляторы работают в круговой или линейной поляризации, и антенна должна совпадать с ними. У ASE поляризация круговая или линейная по заказу, осевое отношение не более 1,5 дБ; у AST-37-SX — левая или правая круговая. Число портов облучателя — 2 или 4 у ASE и 2 у ASF: по порту на передачу и приём в каждой поляризации или диапазоне. Подключение к приёмопередатчику — волноводным фланцем: WR112, WR75 или WR28/42 у апертур 3,7–5,3 м, WR137/229, WR75 или WR28/42 у 6,2–7,3 м. Тип фланца определяется диапазоном, его указывают при заказе вместе с поляризацией.

Монтаж и основание

Зеркало ASE собирается из алюминиевых панелей без юстировки на месте, опорно-поворотное устройство — на центральной стойке или поворотном основании в зависимости от апертуры. Питание привода — 380 В три фазы или 110/220 В. Рабочая температура — −40…+50 °C, сейсмостойкость — не менее 0,3g по горизонтали. Мобильная ASF ставится на треногу с балластом и не требует фундамента.

Таблица подбора

Другие апертуры (2,4–11,3 м) и диапазоны L, S, X для антенн земной станции — уточняйте у менеджера. О зеркальных антеннах наземных радиолиний — в статьях о параболической антенне и о радиорелейной антенне.

Частые ошибки

• Диаметр «на глаз». Без расчёта линии антенна окажется либо мала, либо избыточна.
• Ka без запаса на дождь. В ливень линия в Ka теряет заметно больше, чем в Ku и C.
• Слабое основание. Ветер раскачивает зеркало и уводит узкий луч со спутника.
• Антенна земной станции для низкоорбитального спутника. Её привод не рассчитан на сопровождение быстрого аппарата.

Модели

KADAMM ASE

Антенны земных станций

3,7–7,3 м, C, Ku, Ka, схема Кассегрена.

Открыть карточку

KADAMM AST

Антенны слежения

2,4 м X и 3,7 м S+X, до 47,63 дБи.

Открыть карточку

KADAMM ASF

Мобильные антенны

1,0–2,4 м, X, C, Ku, Ka, IP65.

Открыть карточку