Тел./факс:  +7 (812) 702-12-12
          Тел.:  +7 (812) 702-39-85
194292, Санкт-Петербург, ул. Домостроительная, д. 4-А. 
E-mail: sales@navtelsat.com, http://www.navtelsat.com

 

(812) 987 1000

(812) 702 1212


 
Решения и разработкиРАЗРАБОТКА: АНТЕННА AvL 1688-12 SLIDE-O-MATIC

РАЗРАБОТКА: АНТЕННА AvL 1688-12 SLIDE-O-MATIC

ОПИСАНИЕ ЭТАПОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА

Постановка задачи

Антенна должна обеспечивать работу в диапазонах L, C, Ku, Ka согласно следующих требований:

 

Диапазон рабочих частот на прием, МГц:

L- диапазон

C- диапазон

Ku- диапазон

Ka- диапазон

 

1400 – 1750

3400 – 4200

10700 – 12750

17700 – 21200

 

Диапазон рабочих частот на передачу, МГц:

C- диапазон

Ku- диапазон

 

5850 – 6425

13750 – 14500

 

Тип антенны

зеркальная, офсетная

 

Диаметр антенны, м

1,6

 

Поляризация принимаемых сигналов

Круговая (правая, левая), во всех диапазонах частот; линейная (вертикальная, горизонтальная), кроме L- диапазона

 

Поляризация излучаемых сигналов

Круговая (правая, левая) в С- диапазоне частот, линейная (вертикальная, горизонтальная) в Ku- диапазоне частот

 

Должна обеспечиваться удаленная смена круговых поляризаций в диапазонах C и Ku и должен быть реализован «функционал», позволяющий обеспечивать работу антенны с минимальным количеством подходов оператора к антенне для смены облучателей и переключению между диапазонами.

Обоснование задачи

На момент постановки задачи выявлено отсутствие известных готовых решений, удовлетворяющих условиям задачи. Существующие решения обеспечивают работу посредством ручного перебора нескольких отдельных облучателей. В данном случае чтобы удовлетворить задаче минимальное количество облучателей для данного типа антенны составляет 9 штук. Потребность заказчика в удаленном автоматизированном режиме смены диапазонов и поляризаций обуславливается ежедневными задачами по мониторингу радиочастотного спектра на предмет его законного использования.

Решение задачи

В результате глубокого анализа рынка были выявлены несколько зарубежных производителей на базе которых теоретически можно было решить поставленную задачу. В ходе удаленного взаимодействия (телефон, e-mail, видеоконференцсвязь) и непосредственно визитов на зарубежные фирмы, выбор остановился на компании AvL Technologies (США), c которой была согласована принципиальная  конструкция будущей антенной системы

Изготовление изделия Разработка опытного образца заняла 12 месяцев. Специалисты Navtelsat контролировали каждый этап работ: этап ОКР, проектирования отдельных узлов и механизмов. Этап сборки и тестирования, а также этап написания специального программного обеспечения и разработке пользовательского интерфейса по адаптации интерфейсов взаимодействия с существующими программно-аппаратными комплексами заказчика.

 


 

В начале 2014 года Navtelsat анонсировал проект по разработке и производству уникальных антенных систем. (см Новость от 18.02.2014) Теперь мы с гордостью можем сказать - нам это удалось!

Уникальная "задумка" Navtelsat и физическая реализация на технологической базе компании AvL Technologies (США) в рамках сложнейшей кооперации в условиях напряженной политической обстановки - позволило создать совершенно новый подход по реализации многодиапазонного применения антенн класса DriveAway. Антенна позволяет работать в диапазонах L/C/Ku/Ka, обеспечивая прием круговых ортогональных (правой, левой) поляризаций в заявленных диапазонах частот, а также  линейных ортогональных (вертикальной, горизонтальной) поляризаций, кроме L- диапазона; передачу круговых ортогональных (правой, левой) в С - диапазоне частот, линейных ортогональных (вертикальной, горизонтальной) поляризаций в Ku диапазоне частот. 

Cамым уникальным компонентом АФС 1688-12 - является механизм SLIDE-O-MATIC, позволяющий удаленно управлять системой фокусировки 3х различных облучателей, установленными на общем картридже. Срок разработки и производства составил около 1 года. В настоящее время антенна полностью протестирована и готова к отправке в РФ. Впереди еще  интеграция на объектах заказчика, но уже можно с уверенностью сказать, что Navtelsat – первая компания в России, реализовавшая управляемый и переключаемый многодиапазонный прием/передачу на антенне класса DriveAway. 

Антенна AvL1688-12 SLIDE-O-MATIC

 

1. Особенности архитектуры антенны  AvL 1688-12 SLIDE-O-MATIC

2. Позиционер антенны  AvL 1688-12 SLIDE-O-MATIC

Полностью выполнен из карбона. Рассчитан исключительно для данного проекта. Построен по технологии Zero Backlash. Безлюфтовой, безынерционный механизм, обладающий исключительной надежностью. Обеспечивает позиционирование антенны в углах по азимуту +/-200 градусов и 0-90 градусов по элевации, с точностью до 0.05 градуса, благодаря применению ресолверов. Прочная конструкция, выверенная балансировка масс и моментов, математически смоделировано и на практике реализовано надежное удержание на расстоянии 1,5 м от центра масс - механизма SLIDE-O-MATIC с размешенными на нем 3мя облучателями, приводами управления их смены, а также приводами управления углом поляризаций линейных облучателей,  и размещенными передатчиками С и Ku диапазонов. Общий вес конструкции SLIDE-O-MATIC около 40кг. Правильный математический расчет нагрузок на конструкции позиционера позволил реализовать не только этот механизм, но и размещение передатчиков непосредственно на передающих портах облучателей, что не только избавило от необходимости прокладки волноводов и вращающихся волноводных сочленений, но нивелировалась драгоценная потеря мощности в тех же самых волноводах.

 

3. Рефлектор антенны AvL 1688-12 SLIDE-O-MATIC

Офсетного типа. Диаметр 1,6м. Рассчитан и выполнен специально для данного позиционера и облучателей, размещенных на подвижном механизме SLIDE-O-MATIC. Работает с облучателями диапазонов L, C, Ku, Ka. Обеспечивает высокие энергетические  показатели для каждого из заявленных диапазонов. Поверхность идеально выровнена специальным поверхностным композитным слоем для максимального уровня коэффициента усиления в самом верхнем диапазоне. Благодаря применению карбоновых волокон и специальных композитных материалов, рефлектор не подвержен воздействиям окружающей среды. Рефлектор имеет максимальный в своем классе коэффициент усиления и идеальные           оптические характеристики.

4. Облучатели антенны AvL 1688-12 SLIDE-O-MATIC

Для обеспечения требований заказчика по приему и передаче в диапазонах L/C/Ku/Ka, а именно, приему круговых ортогональных (правой, левой) поляризаций в L/C/Ku/Ka диапазонах частот, а также  линейных ортогональных (вертикальной, горизонтальной) поляризаций  в L/C/Ku/Ka диапазонах частот, кроме L- диапазона; передачу круговых ортогональных (правой, левой) в С- диапазоне частот, линейных ортогональных (вертикальной, горизонтальной) поляризаций в Ku диапазоне частот – применено 7 комбинаций облучателей. Количество максимально оптимизировано, так как реализована удаленная схема смены круговых поляризаций в С и Ka диапазонах, иначе количество облучателей могло быть больше. (В настоящее время ведется работа над облучателем С диапазона у которого будет осуществлена смена круговой и линейной поляризации на прием и передачу на одном облучателе). Три облучателя круговой поляризации диапазонов C/Ku/Ka размещены на одном картридже и три облучателя линейной поляризации диапазонов  C/Ku/Ka - на второй. Отдельно применяется более массивный облучатель L диапазона на прием куруговых ортогональных поляризаций.

1.  2х портовый облучатель С-диапазона (Прием 3 400 - 4 200 МГц) (Функция: Прием (VLP/HLP))

2.  2х портовый облучатель С-диапазона (Прием 3 400 - 4 200 МГц) (Передача 5 850 - 6 425 МГц) (Функция: Прием/Передача (RHCP/LHCP); Прием/Передача (LHCP/RHCP))

3.  2х портовый облучатель L-диапазона (Прием1400 - 1750 МГц) (Функция: Прием (RHCP/LHCP))

4.  2х портовый облучатель Кu-диапазона (Прием 10700 - 12750 МГц) - (Передача 13 750 - 14 500 МГц)  (Функция: Прием/Передача (VLP/HLP))

5.  2х портовый облучатель Кu-диапазона (Прием 10700 - 12750 МГц) - (Передача 13 750 - 14 500 МГц)  (Функция: Прием (RHCP/LHCP))

6.  2х портовый облучатель Ка-диапазона (Прием 17700 - 21200 МГц) (Функция: Прием (VLP/HLP))

7.  1 портовый облучатель Ка-диапазона (Прием 17700 - 21200 МГц) (Функция: Прием (RHCP/LHCP)) с функционалом ЭВП

5. Механизм SLIDE-O-MATIC

Механизм позволяет размещать паллету на которой устанавливается до 3х различных облучателей и обеспечивает плоское перемещение паллеты с 3мя облучателями , благодаря чему происходит постановка в фокус необходимого облучателя. В данной антенне используются 2 сменные паллеты с 6 облучателями. Время смены и постановки нужного картриджа не превышает 5 минут. Такое решение полностью удовлетворяет постановке задачи по оперативной работе антенны в L/C/Ku/Ka диапазонах при работе с линейными и круговыми поляризациями на прием и передачу. Механизм управляется с контроллера специальными программными алгоритмами, разработанными специально для этих антенн. Механиз размещен на артикулированной дуге, позволяющей складывать антенну до нулевой отметки в походном положении.

 

6. Контроллер антенны AvL 1688-12 SLIDE-O-MATIC

Главной ключевой особенностью контроллера является способность управлять многочисленными каналами ввода/вывода информации  благодаря специальному программному обеспечению, разработанному специально для данного проекта. Контроллер имеет возможность управления следующими механизмами и параметрами антенны:

1. Управления антенной в азимутально-угломестной плоскостях

2. Управление механизмом SLIDE-O-MATIC – перемещение паллеты с установленными на ней облучателями C, Ku, Ka и отдельно стоящего облучателя L  диапазона и постановкой нужного облучателя в фокус.

3. Управление подстройкой углов поляризаций линейных облучателей

4. Управление сменой ортогональных линейных поляризаций на прием и передачу в Ku диапазоне  и на прием в диапазонах C и Ka через волноводный электронный переключатель

5. Управление сменой ортогональных круговых поляризаций  на прием и передачу в С диапазоне  и на прием в диапазонах Ku и Ka

6. Автоматическое определение типа облучателя и подстройкой алгоритмов управления в зависимости от выбранного диапазона

7.  Автоматический поиск и трекинг спутников благодаря встроенному приемнику сигналов маяка спутников.

8. Все "мозги" контроллера перенесены и размещены на корпусе антенны в виде небольшого блока, благодаря чему от антенны идет только один Ethernet кабель удаленного управления, а не многочисленные кабели управления. На рисунке ниже показан лишь блок питания и интерфейс управления включением контроллера.

7. Фидерные линии антенны AvL 1688-12 SLIDE-O-MATIC

В общей сложности на данной антенне при использовании 7 облучателей и 2х волноводных электронных переключателей образуются 16 фидерных линий. Необходимо все линии провести к 2м паллетам с облучателями и избежать перекручивания и зажимов вследствие движения механизма SLIDE-O-MATIC. А также организации такой схемы коммутации, при которой оператор не сможет перепутать кабели. Был реализован интересный  подход к схеме коммутаций. Все кабели проложены в конструктивах антенны и имеют только выходные разъемы, удобные с точки зрения использования оператором. Все разъемы промаркированы как со стороны кабеля, так и со стороны картриджей и их невозможно перепутать. Не используемые разъемы при тех или иных режимах работы антенны, коммутируются на Dummy панель и не могут оказать никакого механического влияния на антенну, находящуюся в движении в следствие закусывания или пережима. При использовании одной паллеты и соответственно неиспользовании второй - обеспечивается эффективные схемы соединений и оперативная смена всех кабельных линий. При смене паллет обеспечено локализованное место, где происходит съем и постановка разъемов линий. Использованы высококачественные разъемы производства Amphenol с которыми "приятно работать" и наджено коммутировать соединения. Даже неподготовленный специалист, сразу поймет какой кабель необходимо подсоединять благодаря лексической, цветовой и логической составляющих при разработке методики коммутации на антеннах данного типа.

 

8. Радиочасть антенны AvL 1688-12 SLIDE-O-MATIC

 

Передатчики и приемники устанавливаются непосредственно вблизи или непосредственно на приемных и передающих портах соответствующих облучателей, что позволяет профессионально организовать прием и передачу сигналов, сведя к нулю возможные потери в волноводах. На данной антенне успешно применен разработанный Navtelsat совместно с компанией Acorde Technologies –широкодиапазонный МШУ для Ka диапазона, который в одном корпусе позволяет перекрывать по приему полный Ка диапазон. Мы гибко подошли к вопросу организации приема круговых поляризаций в Ка  диапазоне. Стоимость широкодиапазонного МШУ разработки Navtelsat и Acorde состаялет около 12 000 USD. Был применен однопортовый облучатель Ка диапазона с механизмом волноводной коммутациии на базе решений по ЭВП Advanced Switching Technology (Канада) в результате чего Заказчик оптимально "потратил" свой бюджет в даннгом вопросе, то есть не переплатил за лишний широкодиапазонный МШУ Ка.


 

 

Очередной успешно реализованный технически-сложный и незаурядный проект, позволяет говорить о том, что Navtelsat уверенно и последовательно демонстрирует высокий потенциал своих возможностей по проектированию и разработке сложных систем. Мы уверенно реализуем на практике свои способности по удовлетворению различных и непохожих друг на друга – возможностей по разработке и предложению кастомизированной, а в данном случае можно говорить и об уникальном, не имеющим аналогов в мире,  подходе к реализации и адресному внедрению наших знаний в области антенн и устройств СВЧ, электродинамике и распространению радиоволн, материаловедению и программированию.

© Navtelsat