Требования к антеннам и антенно-волноводным трактам земных станций

Добротность ЗС (G/T)

Добротность ЗС (G/T) – это отношение коэффициента усиления антенны на прием к суммарной шумовой температуре приемной системы, приведенной к входу облучателя антенны, измеренное в условиях ясной погоды.

Ясная погода понимается как условие, при котором имеют место присущие атмосферные потери, вызванные газами и водяными парами (Отчет МККР 719 и 720) без учета потерь в дожде и снеге.

В таблице 6 представлены значения добротностей ЗС и ЗС VSAT стандартов C и VC, в таблице 7 – ЗС и ЗС VSAT стандартов K и VK в зависимости от частоты приёма.

Таблица 6.Значения добротности ЗС и ЗС VSAT C диапазона

* Значения G/T рассчитаны при КИП=0,5 … 0,75 и суммарной шумовой температуре 100К°(УМ=5°, TМШУ=50K°). Здесь: f -рабочая частота приема;fo - частота приема – 3,8 ГГц .

Таблица 7.Значения добротности ЗС и ЗС VSAT Ku диапазона

* Значения G/T рассчитаны при КИП=0,5 … 0,75 и суммарной шумовой температуре 200К°(УМ=10°, TМШУ=150K°). Здесь: f - рабочая частота приема; fo -частота приема – 11,5 ГГц

ЗС, вынужденные работать при углах места менее 5° (диапазон С) и менее 10° (диапазон Ku), должны в каждом конкретном случае получить разрешение на работу в системе от ГП КС.

Если во время испытаний допуска к космическому сегменту полученное значение G/T оказывается меньше заявленного значения, то ЗС может быть допущена к работе в сетях ГП КС на основе дополнительного соглашения с ГП КС.

Коэффициент усиления антенны на передачу ЗС стандартов С и VC

Коэффициент усиления антенны на передачу для ЗС стандартов С и VC во всем рабочем диапазоне частот передачи должен быть не менее значений, приведенных в таблице 8.

Таблица 8. Коэффициент усиления антенны ЗС и ЗС VSAT С диапазона на передачу

* Значения диаметров рассчитаны при КИП=0,5 … 0,75. Здесь: f -рабочая частота передачи;fo -частота передачи – 6, 1 ГГц.

Коэффициент усиления антенны на передачу ЗС стандартов К и VK

Коэффициент усиления антенны на передачу для ЗС стандартов К и VK во всем рабочем диапазоне частот передачи должен быть не менее значений, приведенных в таблице 9.

Таблица 9.Коэффициент усиления антенны ЗС и ЗС VSAT Ku диапазона на передачу

* Значения диаметров рассчитаны при КИП=0,5 … 0,75. Здесь: f - рабочая частота передачи;fo - частота передачи – 14,3 ГГц.

Требования к ДНА ЗС стандартов С1 и С2 на передачу и прием

Для ЗС стандартов С1 и С2, предназначенных для работы в сетях спутников "Горизонт", "Экспресс", "Экспресс-А" требуется, чтобы коэффициент усиления у 90% пиков боковых лепестков ДНА на передачу и на прием не превышал следующих значений (Рек.S.580-5 и S.465-5 МККР):

G = 29 – 25 lg? дБи при 1° < =48°
G = -10 дБи
при k > 48°

где: G – коэффициент усиления пиков боковых лепестков ДНА относительноизотропной антенны в дБ;
k– угол в градусах между осью главного лепестка и рассматриваемым направлением

Это требование должно выполняться на любой частоте внутри заданного диапазона для любого направления в пределах ±3° геостационарной дуги (Рек. МСЭ-Р S.580-5).

При этом уровень первого бокового лепестка ДНА как правило на 14 дБ ниже уровня пика основного лепестка.

Требования к ДНА ЗС стандартов С3 и С4 на передачу и прием

Для ЗС стандартов С3 и С4, предназначенных для работы в сетях спутников "Горизонт", "Экспресс", "Экспресс-А" требуется, чтобы коэффициент усиления у 90% пиков боковых лепестков ДНА на передачу и на прием не превышал значений, описанных формулами:

G = 32 - 25 lg Q дБи, при 1° * < Q < 48°

G = -10 дБи при Q > 48°

Это требование должно выполняться на любой частоте внутри заданного диапазона для любого направления в пределах ±3° геостационарной дуги (Рек. МСЭ-Р S.580-5).

*) Для антенн при D/l < 100 этот угол становится равным 100 l /D градусов.

Требования к ДНА ЗС VC2 VC3 на передачу и прием для антенн, произведённых или реконструированных до 1995 г.

При углах Q больше, чем 1° * от направления оси главного лепестка требуется, чтобы коэффициент усиления у 90% кополярных и кроссполярных пиков боковых лепестков не превышал значений, описанных формулами:

G = 32 - 25 lg Q дБи, при 1° * < Q < 48°

G = -10 дБи при Q > 48°

Это требование должно выполняться на любой частоте внутри заданного диапазона частот передачи и приема для любого направления в пределах ±3° геостационарной дуги (Рек. МСЭ-Р S.580-5).

*) Для антенн при D/l < 100 этот угол становится равным 100 l /D градусов.

Требования к ДНА ЗС VC2 VC3 на передачу и прием для антенн произведённых или реконструированных после 1995 г.

Требуется, чтобы коэффициент усиления у 90% кополярных и кроссполярных пиков боковых лепестков не превышал значений, описанных формулами:

D/l < 50

G = 32 - 25 lg Q дБи, при 1° * < Q < 48°

G = -10 дБи при Q > 48° о

D/l > 50 (Рек. МСЭ-Р S.580-5 и Рек. МСЭ-Р S.465-5)

G = 29-25 lg Q дБи, при 1° * < Q < 20°

G = -3,5 дБи, при 20° < Q < 26,3°

G = 32 - 25 lg Q дБи, при 26,3° < Q < 48°

G = -10 дБи, при Q > 48°

*) Для антенн при D/l < 100 этот угол становится равным 100 l /D градусов.

Это требование должно выполняться на любой частоте внутри заданного диапазона для любого направления в пределах ±3° геостационарной дуги.

Требования к ДНА ЗС стандартов К1…К3, VK2…VK3 на передачу и прием

Для ЗС диапазона Ku, предназначенных для работы в сетях "Горизонт" и "Экспресс-А", уровень первого бокового лепестка антенны должен быть, по крайней мере, на 14 дБ ниже уровня основного лепестка.

Для ЗС и ЗС VSAT стандартов К1…К3 и VK2…VK3, предназначенных для работы в сетях "Экспресс-А", требуется, чтобы коэффициент усиления у 90% боковых лепестков ДНА на передачу и прием не превышал значений, описанных формулами: G = 29 – 25 lgq дБи
при
1° < q < 20°

G = -3,5 дБи
при
20° < q < 26,3°

G = 32 – 25 lgq дБи
при
26,3° <q < 48°

G = -10 дБи
при
q > 48°

где:
q – угол в градусах между осью главного лепестка и рассматриваемым направлением;

Требования к ДНА ЗС стандарта VК4 на передачу и на прием

Для ЗС стандарта VК4, предназначенных для работы в сетях "Экспресс-А", при отклонении антенны относительно главной оси направления на спутник, требуется, чтобы коэффициент усиления у 90% кополярных и кроссполярных пиков боковых лепестков ДНА на передачу и на прием не превышал значений, описанных формулами:

D/l >50 (Рек. S.580-5 и S.465-5 МККР)

G = 29-25 lgq дБи
при
1° < q < 20°

G = -3.5 дБи
при
20° < q < 26,3°

G = 32-25 lgq дБи
при
26,3° < q < 48°

G = -10 дБи
при
q > 48°

D/l <50

G = 32-25 lgq дБи
при
1° < q <48°

G = -10 дБи
при
q > 48°

Требования поляризации сигналов ЗС при работе в сетях спутников "Горизонт", "Экспресс" и "Экспресс-А"

При работе ЗС и ЗС VSAT в сетях спутников "Горизонт" "Экспресс" и "Экспресс-А" в диапазоне 6/4 ГГц антенная система, включая антенно-волноводный тракт ЗС, должна обеспечить передачу и прием сигналов с круговой поляризацией:

на линии вверх - левого вращения;
на линии вниз - правого вращения.
Поляризация для ЗС и ЗС VSAT Ku - диапазона при работе через спутники: "Горизонт": на линии вверх - круговая, левого вращения; на линии вниз - круговая, правого вращения;
"Экспресс-А": на линии вверх - линейная, горизонтальная; на линии вниз - линейная, вертикальная.

Коэффициент эллиптичности поляризации на передачу и прием ЗС при работе с круговой поляризацией

Коэффициент эллиптичности поляризации при передаче в направлении на спутник и приеме сигнала со спутника во всем диапазоне рабочих частот не должен превышать 1,06 (кроссполяризационная развязка 30,7 дБ) для антенн диаметром более 3,8 метров, выпущенных после 1995 года. Для антенн диаметром менее 3,8 метра и антенн станций VSAT коэффициент эллиптичности поляризации при передаче в направлении на спутник не должен превышать 1,3. Приведенное требование применимо для всех внеосевых углов внутри 1 дБ зоны.

Затухание сигнала перекрестной поляризации на передачу и прием ЗС и ЗС VSAT при работе с линейной поляризацией

Затухание сигнала перекрестной поляризации при передаче в направлении на спутник и приеме сигнала со спутника во всем диапазоне рабочих частот не должно превышать 35 дБ для антенн диаметром более 3,8 метров, выпущенных после 1995 года. Приведенное требование применимо для всех внеосевых углов внутри 1 дБ зоны.

Требования к характеристикам опорно – поворотного устройства ЗС

Антенна стандартной земной станции должна быть оборудована опорно – поворотным устройством (ОПУ), предназначенным для обеспечения устойчивости антенны к ветровым нагрузкам, наведению антенны на спутник и сопровождению спутника в процессе работы. Стандартная осесимметричная антенна должна иметь механизм поворота плоскости зеркала (рефлектора) по двум осям - по азимуту и углу места. По характеристике поворотного устройства антенны делятся на полноповоротные и неполноповоротные (с ограниченным углом поворота). Полноповоротные антенны обеспечивают моторизованное вращение зеркала антенны по азимуту 0…360 град, по углу места 1…90 град. Стандартные неполноповоротные антенны должны обеспечивать минимальные требования по наведению и сопровождению.

Требования по наведению антенны стандартной ЗС

ОПУ стандартной ЗС должно обеспечивать оперативное вращение антенны в пределах не менее ±7° по углу места и по азимуту от направления на номинальную точку стояния геостационарного спутника.

ОПУ стандартной ЗС VSAT должно обеспечивать фиксацию антенны на спутник и неоперативную подстройку антенны. Антенная опора должна позволять поддерживать положение оси основного лепестка с точностью лучшей, чем то отклонение по оси, при котором усиление основного лепестка антенны снижается более чем на 1,0 дБ.

Точность наведения и/или сопровождения

Устройство наведения и/или сопровождения должно обеспечить требования по точности наведения антенны на спутник в любой момент времени на протяжении всего срока эксплуатации антенны. Допускаемое снижение ЭИИМ передаваемого сигнала за счет неточности наведения и/или сопровождения относительно ее значения, соответствующего максимуму диаграммы направленности антенны на передачу, не должно превышать 0,5 дБ для всех станций, стандартов С и К и 1,0 дБ для станций стандартов VC и VK.

Устройство сопровождения антенны ЗС, классов С1, С2, К1, К2 на спутник должно обеспечивать следующие режимы работы:

автоматическое сопровождение;
ручное сопровождение.
Устройство наведения антенны ЗС классов С3, С4, VC2, VC3, К3, VK2, VK3, VK4 на спутник должно обеспечивать наведение антенны на максимум принимаемого сигнала в назначенные моменты времени в ручном режиме дистанционно электрическими актуаторами или непосредственно механическими регуляторами.

Точность отсчета углов

Положение плоскости зеркала и оси луча диаграммы направленности антенны должны быть известны точностью, обеспечивающей 0,2 дБ изменение сигнала в 0,5 дБ зоне, как указано в п. 7.1. В общем случае точность отсчета углов положения антенны должна быть 2 угловые минуты для ЗС классов С1 и К1, для остальных ЗС, классов С и К - 0,1 град

Ветровые нагрузки

Антенна земной станции должна выдерживать ветровое воздействие до скорости 25 м/с без существенной потери качества связи.Антенна должна выдерживать ветровое воздействие до скорости 45 м/с без механических повреждений.

Требования к линейности широкополосного приемного усилителя

Линейность приемного широкополосного усилителя считается удовлетворительной, если выполняются нормы интермодуляции при измерении методом двух несущих:

а) входная мощность каждой испытательной несущей на 3 дБ ниже ожидаемой суммарной общей мощности;

б) уровень продуктов интермодуляции 3-го порядка не менее чем на 51 дБ ниже уровня каждой несущей.

Максимальная ЭИИМ ЗС

Максимальная ЭИИМ ЗС зависит от назначения земной станции и используемого космического аппарата. Условия координации соседних спутниковых сетей накладывают ограничения на параметры излучения, в том числе и на ЭИИМ. Но в любом случае, максимальная ЭИИМ не может превышать значений, указанных в таблице 11.

Таблица 11. Значения верхних пределов максимальной ЭИИМ ЗС

В целях поддержания принятого плана передачи рекомендуется предусмотреть средства, позволяющие регулировать уровень каждой передаваемой несущей в пределах ± 3 дБ (для ЗС С диапазона) и ± 7 дБ (для ЗС Ku диапазона) от номинального уровня, чтобы обеспечить выполнение изменений уровней, которые может потребовать план передачи. Регулировка ЭИИМ в указанных пределах не должна выходить за ограничения таблицы 11,

Плотность ЭИИМ внеосевого излучения

Плотность ЭИИМ ЗС VSAT внеосевого излучения антенны должна соответствовать требованиям Рек. МСЭ-Р S.524-5.

Сети ФСС должны быть спроектированы таким образом, чтобы для любых углов, превышающих 2,5° от оси главного лепестка, максимальная плотность ЭИИМ в любом направлении в пределах 3° дуги ГСО не превышала следующих значений:

ЗС VSAT диапазона С

Для ТЛФ систем с ОКН ЧМ и активизацией голосом:

42-25 lg Q , дБВт/40 кГц, для 2,5° < Q < 48°

0 дБВт/40 кГц для 48° < Q < 180°

для ТЛФ систем с ОКН ФМ и активизацией голосом:

42-25 lg Q , дБВт/40 кГц, для 2,5° < Q < 48°

3 дБВт/40 кГц для 48° < Q < 180°

для других систем, кроме перечисленных выше:

35-25 lg Q , дБВт/4 кГц, для 2,5° < Q < 48°

-7,0 дБВт/4 кГц для 48° < Q < 180°

Для новых антенн ЗС, выпускаемых после 1998 года, использующих излучения с параметрами, не относящимся к первым двум приведенным выше категориям, плотность ЭИИМ не должна превышать следующих значений:

35-25 lg Q , дБВт/4 кГц, для 2,5° < Q < 7°

11,0 дБВт/4 кГц для 7° < Q < 9,2°

35-25 lg Q , дБВт/4 кГц, для 9,2° < Q < 48°

-7,0 дБВт/4 кГц для 48° < Q < 180°

ЗС VSAT Ku диапазона

39-25 lg Q , дБВт/40 кГц, для 2,5° < Q < 7°

18,0 дБВт/40 кГц для 7° < Q < 9,2°

42-25 lg Q , дБВт/40 кГц, для 9,2° < Q < 48°

0 дБВт/40 кГц для 48° < Q < 180°

Внеполосные излучения

Спектральная плотность мощности внеполосных излучений ЗС или ЗС VSAT должна быть не более минус 26 дБ относительно спектральной плотности мощности основного излучения на центральной частоте.

Основное и внеполосное излучения измеряются в полосе шириной 4 кГц; внеполосное излучение измеряется при расстройке от центральной частоты канала на значение D f, определяемое по формуле:

D f = 0,75хR/n,

где: R – линейная скорость на выходе кодера модема, кбит/с;

n – кратность фазовой манипуляции (n = 1, 2, 3, …)

Уровни продуктов интермодуляции ЗС

Уровни продуктов интермодуляции, измеренные в двухсигнальном режиме работы передатчика ЗС, не должны превышать минус 26 дБ относительно мощности каждой передаваемой несущих при максимальной разрешенной мощности ЗС.

Максимальная разрешенная мощность ЗС устанавливается ГП КС и сообщается ЗС и Контрольной станции.

Уровни продуктов интермодуляции ЗС VSAT

Максимальный уровень ЭИИМ интермодуляционных продуктов ЗС VSAT задается для каждого конкретного случая применения ЗС на основании расчёта сети VSAT.

Рекомендуется, чтобы уровни интермодуляционных продуктов 3-го порядка не превышали минус 29 дБ относительно максимального значения заявленной ЭИИМ.

По материалам ФГУП "Космическая связь".