Точная и простая настройка антенны на спутник без

Точная и простая настройка антенны на
спутник без приборов и приемника
В этой статье рассматривается способ точной настройки спутниковой
антенны на полярной подвеске без приборов.
Для применения данного способа потребуется линейка или рулетка, отвес,
кусочек плоского зеркала разменом приблизительно 2х2 сантиметра,
пластилин, данные, полученные из программы Satellite Antenna Allignment
(Saa), которую можно бесплатно скачать по адресу
http://www.al-soft.com/saa/satinfo.shtml. Дополнительным условием является
яркий солнечный день.
Основная работа по настройке антенны производится на земле. Дома, на
даче, в гараже. Условие одно, прямая видимость на солнце. На первом этапе
производится частичная сборка антенны без конвертера и тарелки и ее
установка на строго вертикальной опоре (трубе) таким образом, чтобы была
обеспечена видимость на солнце. Если поворотное устройство не
мотоподвес, то не нужно монтировать и двигатель. Очень важно установить
опору строго вертикально с помощью отвеса. Опора (труба) не должна
изгибаться под тяжестью антенны.
Далее производится установка угла места антенны (elevation). Данный угол
равен 90о минус географическая широта точки стояния. Координаты точки
стояния можно получить на сайтах, которые указаны на вкладке
"Информация " программы Satellite Antenna Allignment. Например, широта
точки стояния города равна 49о и 14' (минут). Тогда угол места будет равен
40о 46', что соответствует 40,76 градуса. Округляя до одного градуса,
получим 41 градус, точнее выставить угол не удастся, да и не нужно. Данный
угол устанавливаем, как показано на рисунке 1.
Если используется мотоподвес, то установка угла производится просто,
прямо по шкале мотоподвеса. Причем на распространенном мотоподвесе
BigSat есть две шкалы, одна из них указывает угол места, а другая широту
точки стояния. Можно не высчитывать угол места, а установить широту 49о,
шкалы соответствуют друг другу. Главное их не перепутать.
Для поворотного устройства с мотором придется произвести измерение
угла места на большом флаге и нанести метки, если они отсутствуют. В этом
случае потребуется школьный транспортир. Конструкция большого флага
может быть разной, измерение и нанесение меток может потребовать
некоторого труда и максимально возможной точности. Но, Ваш труд
полностью окупится простотой настройки дуги, по которой антенна
выводится на спутники. Обычно эта работа производится на месте
постоянной установки антенны и без предварительной настройки на земле
может превратиться в мучительный, а иногда и опасный процесс.
Вертикальная опора
тарелка
Ось вращения тарелки
Угол места
(пример 41о )
Рисунок 1.
Если на строго вертикальной опоре угол места выставить с точностью
до 1-2 градусов, то дуга будет настроена автоматически. Зеркало антенны не
должно иметь вмятин и изгибов. Его для проверки можно положить на
ровный пол или проверить на глаз на отсутствие винтообразного изгиба.
После того, как предварительный монтаж антенны выполнен, и угол
места установлен, приступаем ко второму этапу настройки. Для этого
устанавливаем двигатель, тарелку и конвертер. Угол наклона самой тарелки с
помощью малого флага устанавливаем так, чтобы плоскость антенны была
строго вертикальной, проверяем отвесом. Также с помощью двигателя
выводим антенну в положение, когда ее ось строго вертикальна. Таким
образом, антенна должна быть вертикальна в двух плоскостях. Это важное
условие. Для питания двигателя можно использовать автомобильный
аккумулятор или два 6-ти вольтовых. Можно запитать двигатель и от любого
блока питания (12-18в), который обеспечит ток не менее 500ма. Для
изменения направления вращения двигателя следует запастись двумя
выключателями, которые будут подавать напряжение питания на двигатель
разной полярности. Если для Вас подобная схема питания сложна для
сборки, попросите сделать ее электрика или радиолюбителя, это несложная
работа.
Теперь будем проверять настройку антенны строго на юг и попадание
отраженного луча на конвертер. Для этого пластилином закрепляем кусочек
зеркала в геометрическом центре тарелки. Зеркальце желательно должно
быть из тонкого стекла 1-2 миллиметра и приклеено плотно к поверхности
тарелки. Если работа производится без оперативного доступа к компьютеру,
то из отчета программы следует предварительно сделать выписку положений
солнца на небосводе на время проведения работ или частичную распечатку.
Отдельно выпишите из программы точное время выхода солнца в зенит
(солнечный полдень),которое указано на вкладке "Азимут на солнце". К
моменту подхода солнца к зениту Вы должны закончить все
подготовительные работы. Разверните всю конструкцию относительно опоры
на юг в сторону солнца. С помощью двигателя антенну разверните
вертикально, можно проверить с помощью отвеса, если заведомо разметить
вертикальную ось тарелки. Когда солнце начнет подходить к зениту,
попытайтесь поймать солнечный зайчик с помощью какой-либо плоскости,
куска фанеры, можно даже на ладонь, расположив плоскость вплотную под
траверсой и поворачивая всю конструкцию вокруг оси опоры. Он должен
попасть на траверсу, на которой крепится конвертер (рис. 2) точно в полдень.
Конвертер
Точка попадания
зайчика
Рисунок 2
Зеркальце
Добивайтесь этого сначала поворотом всей конструкции вокруг опоры.
Если вертикальная ось тарелки не отклонена от вертикали, в зените зайчик
попадет на траверсу. Сразу закрепите конструкцию на опоре, чтобы она не
вращалась, и сделайте на всякий случай метки на опоре и корпусе крепления,
поскольку при случайном сдвиге вокруг оси опоры больше не удастся в этот
день сориентировать антенну точно на юг, солнце уйдет из зенита. Даже если
возникли проблемы с попаданием зайчика на траверсу, зафиксируйте в
первую очередь ориентацию конструкции на юг, вряд ли траверса будет
погнута так, чтобы не поймать зайчик максимально близко к ней. Если это
произошло, то вероятней всего, что вертикальная ось антенны установлена
неточно. Проверьте с помощью отвеса и отрегулируйте двигателем.
Теперь можно с помощью большого флага увеличить угол места и
проверить, что зайчик попал точно в центр конвертера. Эта операция может,
скорее всего, не получится. Когда солнце в зените летом, не хватит
регулировки большого флага. Но, не беда зайчик должен перемещаться
строго по траверсе в сторону конвертера. Если этого не удалось добиться,
значит либо нарушена геометрия антенны или искривлена траверса. Для
дополнительной проверки геометрии тарелки можно на ее поверхности
разместить несколько зеркалец и все отражения должны попасть на
конвертер, если достаточно регулировки большого флага. После удачного
выполнения этих операций установите точно по метке на большом флаге
прежний угол места антенны и затяните болт крепления. Больше его
изменять не придется. Чтобы успеть провести все операции максимально
быстро следует потренироваться до подхода солнца к зениту.
Следующий этап работы будет заключаться в настройке угла наклона
тарелки с помощью малого флага. Эта регулировка предназначена для
вывода антенны точно на спутник по углу места. Поскольку солнце успеет
уйти из зенита, эта операция должна проводится при ориентировке антенны
на западный ближайший спутник, для этой цели лучше всего подходит
Hotbird. Летом солнце на его азимут (~ 200о) выходит минут через 40- 60
после полудня. Достаточно для подготовки.
Сначала следует пояснить идею этой настройки. При наведении
антенны точно на спутник отраженный сигнал попадает на плоскость
конвертера, и далее мы видим картинку на экране. Если навести антенну на
спутник в тот момент, когда на его азимут выходит солнце, т.е. спутник и
солнце находятся в одной вертикальной плоскости, то луч солнца,
отразившись от зеркальца в геометрическом центре тарелки, попадет на
траверсу крепления конвертера. Расстояние от края тарелки то точки падения
зайчика можно точно рассчитать, используя данные программы и проведя
простые измерения антенны с помощью обычной рулетки. Таким образом, в
момент, когда зайчик оказался на траверсе достаточно с помощью
регулировки малого флага подвинуть зайчик на заранее нанесенную метку на
траверсе и все, антенна окажется точно наведенной на спутник без всяких
приборов и приемников. Достаточно произвести частичную разборку
антенны, не нарушая регулировок, доставить на место установки, установить
на строго вертикальную опору на постоянном месте, в солнечный день
направить ее на юг, как описывалось ранее, закрепить и все. Вся дуга
движения антенны будет автоматически отлажена, дополнительных
подстроек практически не нужно. Если же в день установки нет солнца, то
придется устанавливать связь с помощником и простым вращением всей
конструкции на опоре поймать сигнал со спутника HotBird. При условии, что
при частичной разборке двигатель не включался или на выдвижной штанге
двигателя была сделана отметка при настройке антенны на земле, сигнал с
HotBird будет пойман, останется только закрепить антенну на опоре.
Для проведения расчета расстояния до точки падения зайчика (Lx на
рис.3) необходимо произвести измерения тарелки. Сначала определяется
геометрический центр тарелки и отмечается мягким карандашом. Затем
измеряется высота тарелки без учета отогнутых бортов (по лицевой стороне),
глубина тарелки (L1), расстояние от центра тарелки до траверсы (L2) и
расстояние от края тарелки до облучателя (L3).
солнце
спутник
έ2
έ1
L1
έ1
έ2
конвертер
L2
Lx
φ
L3
Рисунок 3
В качестве примера, ниже приведены размеры образца тарелки в
миллиметрах.
L1 = 105, L2 = 530, L3 = 570, вертикальный размер – 1140.
Далее производим расчет. Сначала рассчитываем угол φ между прямой L2 и
длинным катетом, который является половиной высоты тарелки.
φ = arcsin(L1 / L2);
φ = arcsin(105 / 570) = 10,6о;
В соответствии с теоремой синусов размер отрезка Lx будет определяться по
следующей формуле.
Lx = L3 * sin β / sin ά ;
Где ά = 90 – έ2 – φ ;
β = 90 – έ1 – φ ;
Углы места для солнца и спутника HotBird έ1 и έ2 определяются по
таблицам программы и на день расчета были равны.
έ1 = 61,46о, έ2 = 31,6о;
Таким образом, ά = 46,4о, β = 16,54о. Подставляем в формулу и получаем
Lx = 224,6.
Теперь отмечаем на траверсе размер Lx и в момент выхода солнца на
азимут спутника HotBird производим регулировку с помощью малого флага,
добиваясь попадания центра зайчика на метку. Все, антенна направлена на
спутник, регулировки затягиваем и больше не трогаем, положение
конвертера отмечаем, так как его при частичной разборке придется снять.
Для увеличения точности измерения можно положить тонкую деревянную
рейку шириной 4- 6 см между центром конвертера и началом траверсы,
закрепив ее пластилином. Тогда можно устранить погрешность, набегающую
за счет высоты конвертера над траверсой.
Метод прошел проверку при установке двух разных антенн, разных
размеров, одна на мотоподвесе, а вторая с мотором и показал отличный
результат. Главное условие это идеальная вертикальность опоры,
аккуратность и точность измерений.