УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АНТЕННОГО КОМПЛЕКСА МОБИЛЬНЫХ ТЕРМИНАЛОВ СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ТУРАЙЯ

July 29, 2012 by admin Комментировать »

Безбородов М. Ю.*, Ильинов М. Д., Липатов А. А., Максименко Ю. Л., Микрюков А. С.** *Компания «ПАН-Телеком» («Турая-Украина») 01004, Киев, Бессарабская пл. 9/1, тел. 255-16-55 **Научный центр связи и информатизации Вооруженных Сил Украины 01015, Киев-15, а/я 103 тел. 290-41-73, 291-23-65

Аннотация Рассматриваются особенности антенн мобильных терминалов (МТ) системы Турайя. Поясняется влияние условий эксплуатации на требуемые характеристики антенного комплекса. Приводятся варианты построения разработанных антенн с улучшенными характеристиками.

I.  Введение

На протяжении всего периода развития человечества существовала потребность передачи сообщений на большие расстояния.

Возможности осуществления дальней связи с удалёнными пользователями резко возросли с появлением персональных систем спутниковой связи. Наиболее авангардной из них, в настоящее время, является [1] система Турайя (далее Система). Использование самых передовых технологий при создании бортовой многолучёвой антенной решётки, мобильных терминалов, работающих и в сетях GSM, а так же наземных ретрансляторов (РР) сигналов на линиях МТ-РР-ИСЗ и ИСЗ-РР-МТ, обеспечило получение характеристик Системы, близких к предельно возможным на сегодняшний день. Вместе с тем, опыт эксплуатации Системы показал, что улучшение её параметров может быть получено заменой унифицированных штатных антенн МТ на антенны, адаптированные к использованию в данном регионе (в том числе подстраиваемые).

II.  Основная часть

Характеристика антенных комплексов Системы.

Антенный комплекс стандартной "телефонной трубки" пользователя включает в себя совокупность 3-х антенн:

1. Антенна МТ радиолинии ИСЗ<->МТ принимает и излучает волны круговой поляризации в осевом направлении в обеих полосах частот 1523… 1560 МГц и 1623… 1660 МГц. Она представляет собой цилиндрическую восьмизаходную спираль. Проводники спирали первоначально наносятся на диэлектрическую плёнку, которая затем сворачивается в трубку, диаметром около 15 мм (многозаходность спирали условие реализации её малого диаметра).

2. Антенна, предназначенная для работы МТ в сети GSM, представляет собой несимметричный вибратор, расположенный внутри спиральной антенны соосно. Уменьшение длины вибратора и настройка достигаются изготовлением его части в виде витков.

3. Антенна платы GPS представляет собой микрополосковую площадку прямоугольной формы. Приём волн круговой поляризации обеспечивается подбором мест точек подключения возбуждаемой копланарной линии.

Антенный комплекс, размещаемый в едином корпусе на крыше транспортного средства, состоит из трёх антенн:

1.Турникетная приемно-передающая антенна (ТА) радиолинии ИСЗ<->МТ выполнена в виде двух ортогональных симметричных вибраторов на фольгированном диэлектрике с соответствующим фазирующим переходом к линии питания;

2. Антенна сигналов GSM900 представляет собой вертикальный несимметричный вибратор, длиной 0,15Хср. Для согласования с фидером применена катушка индуктивности.

3.Антенна приема сигналов GPS такая же, как и в «телефонной трубке».

Антенный комплекс РР, служит для ретрансляции сигнала ИСЗ в зону радиотени, где находится МТ, и в обратном направлении. Специфические требования к этому комплексу определяют необходимость его отдельного рассмотрения.

Влияние условий эксплуатации МТ, на характеристики его антенн:

Большая протяжённость радиолинии ИСЗ-МТ (около 40.000 км.) и малый уровень принимаемого сигнала требуют применения антенны МТ, с большим коэффициентом усиления.

Однако, осуществление связи без уточнения ориентации антенн, при орбитальной позиции ИСЗ в точке Е44° и нахождении МТ в различных географических районах, требует, чтобы диаграмма направленности была достаточно широкой

Кроме того, при расположении МТ на кузове автомобиля, перемещающегося по территории Украины угол места оси диаграммы направленности (ДН) антенны МТ должен быть равен 30°-35°, а азимут её направления 160°-170°. Указанные цифры справедливы для неподвижного автомобиля. Повороты транспортного пути, его уклоны, неровности полотна дороги и пр. приводят к необходимости расширения диаграммы направленности антенны, то есть к снижению её коэффициента усиления и помехозащищённости.

Таким образом, условия эксплуатации МТ определяют требования к антеннам.

Характеристика усовершенствованных антенн.

Опытная эксплуатация штатного антенного комплекса, размещённого на автомобиле, позволила установить, что при его использовании на территории Украины связь МТ с ИСЗ, в ряде случаев, даже на открытой местности, оказывается неудовлетворительной.

Причиной этому, как показали контрольные измерения, явились:

неравномерность ДН турникетной антенны (ТА) в горизонтальной плоскости до 10 ДБ, а также малое значение коэффициента эллиптичности Кэ <

0,     3 при угле места луча 45°;

направление максимума ДН ТА в зенит и её ширина в вертикальной плоскости около 60°, вследствие чего уровень ДН в направлении на ИСЗ не превышает 0,2.

Для улучшения энергетики радиолинии МТ-ИСЗ была доработана ТА. В результате оптимизации длин вибраторов и введения дополнительных наклонных вибраторов, при тех же габаритах ТА, ширина её ДН составила (рис.1) около 100° при максимальном излучении, с небольшим провалом, в зенит (в обеих полосах частот). Неравномерность излучения в горизонтальной плоскости не превышает 5 дБ, КСВ<2.

Рис. 2 . ДН спиральной антенны Fig 2. DP of helical antenna

Рис. 1. ДН турникетной антенны Fig. 1. DP of turnstile antenna

Кроме того, была создана новая плоская двухзаходная спиральная антенна (СА).

СА имеет в верхней и нижней полосах частот ширину ДН, соответственно около 120° и 80°90° с небольшим провалом в зените. Её максимумы направлены под углом места 40°-50°; Кэ>0,7; КСВ<2. Важной особенностью созданной СА является возможность её неоперативной подстройки, позволяющая оптимизировать ДН для данного географического региона.

III.  Заключение

IV.  Список литературы

[1]  Липатов А. А., СкорикЕ. Т., Федорова Т. М. Комплексное использование геостационарного спутника подвижной связи нового поколения В кн. 11-я Международная Крымская конференция "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии". Материалы конференции [Севастополь, 10-14 сентября 2001 г.]. Севастополь: Вебер, 2001, стр. 247-249.

[2]   Машков В. И., Пригода Б. А. К вопросу о регулировке КНД малонапрвленных антенн космических аппаратов в полете. В кн. "Аппаратура для космических исследований", Москва, "Наука", 1979, стр. 219-220

В процессе выполнения работы выявлена и реализована возможность повышения эффективности использования МТ Турайя путём модернизации существующего антенного комплекса и создания новой плоской спиральной антенны.

IMPROVED ANTENNAS FOR MOBILE TERMINALS OF ‘THURAYA’ PERSONAL SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEM

Bezborodov M. Yu.*, IlyinovM. D., Lipatov A. A., Maksymenko Yu. L., MikryukovA. S.** *’PAN-Telecom’ Company (‘Thuraya-Ukraine’)

9/1 Bessarabskaya Sq., Kyiv, Ukraine, 01004 phone +380 (44) 2551655 **Scientific Centre for Communications and Informatization of the Armed Forces of Ukraine Box 103, Kyiv, Ukraine, 01015 phone +380 (44) 2904173, 2912365

Abstract Features of antennas for mobile terminals (MT) of the Thuraya system are considered. The influence of operating environment on the performance of the antenna system is shown. Optional design of antennas with improved performance is presented.

I. Main part

The Thuraya system is considered to be one of the most advanced at present [1]. However, the operating experience of the system has shown that a considerable improvement of its performance may be achieved by replacing unitized standard MT antennas with those adapted to local terrain (including tunable antennas).

A large spread of the satellite-MT link (about 40,000km) and limits imposed on onboard power resources result in small levels of received signals and, accordingly, require the application of MT antennas with large gain.

At the same time, the implementation of communications without antenna orientation adjustments for the orbital position of a satellite at the E44° point and with MTs located in different geographical areas requires a sufficiently broad directional pattern.

Optimized turnstile antenna vibrators (installed on car top) for the same overall dimensions offer a DP of 100° at maximum radiation with a small pattern dip in zenith (in both frequency bands). The non-uniformity of radiation over a horizontal plane does not exceed 5dB with the SWR<2.

A new helical antenna has been developed offering a DP of about 120° and 80°-90° for both high and low frequency bands with a small pattern dip in zenith. The peaks of the DP have a tilt of 40°-50°; ellipticity>0,7; SWR<2.

II. Conclusions

A possibility of boosting the efficiency of Thuraya MTs has been shown by modifying existing antenna systems and designing new helical antennas. The necessity of taking into account the interdependence of antenna parameters and MT operating conditions is stressed. New engineering solutions aimed at improving the antenna system have been offered.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты