Способ передачи радиотелевизионного сигнала

Способ передачи радиотелевизионного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к системам связи и может быть использовано для расширения зоны обслуживания в районах, где отсутствует или наблюдается неустойчивый прием радиотелевизионного сигнала.

Прямому прохождению сигнала от источника сигнала до точки приема препятствует рельеф местности: наличие холма или горной преграды, или точка приема расположена в ложбине. В таких случаях используют специальные линии СВЧ-связи и ретрансляторы. Источником радиотелевизионного сигнала может быть наземный источник или космический аппарат (КА).

Известны способы передачи радиотелевизионного сигнала, реализованные в станциях спутниковой связи. Указанные станции обычно представляют собой приемо-передающие радиостанции с одной общей антенной (на прием и на передачу). Для наведения антенны в этих станциях используют способы, в которых проводят режим программного наведения в заданную точку пространства, а также режим точного наведения по принимаемому сигналу (режим автосопровождения). Переход в режим автосопровождения осуществляют с помощью поиска и захвата сигнала (Покрас A.M., Сомов A.M., Цуриков Г.Г. Антенны земных станций спутниковой связи. - М.: Радио и связь, 1985, с.35-76).

В режиме точного наведения по принимаемому сигналу могут использоваться различные методы: метод экстремального наведения, моноимпульсный метод и др.

Недостатком данных способов является трудность реализации точного программного наведения антенны, что связано с необходимостью использования достаточно сложных точных измерительных средств.

Известен способ передачи радиотелевизионного сигнала, использованный в станции спутниковой связи, содержащей параболическую зеркальную антенну с СВЧ-блоком и блоками азимутальной и угломестной осей, блок наведения антенны, вычислительное устройство, снабженное программами, включая программы наведения антенны (Фролов О.П. Антенны для земных станций спутниковой связи. - М.: Радио и связь, 2000, с.260-265).

В данном способе проводят режим программного наведения антенны по углу места и азимуту в заданную точку пространства, а также режим точного наведения антенны на источник сигнала с использованием автосопровождения, реализованного посредством метода экстремального наведения. Режим точного наведения антенны осуществляют путем перехода из режима программного наведения с использованием поиска и захвата сигнала.

Недостатком данного способа является значительная погрешность программного наведения. Это обусловлено, прежде всего, ошибкой определения меридиана.

Прототипом изобретения является способ передачи радиотелевизионного сигнала, реализованный в ретрансляторе, содержащем приемную и передающую параболические зеркальные антенны, а также СВЧ-блоки, блоки азимутальной и угломестной осей приемной и передающей антенн. В состав ретранслятора также входят блок наведения приемной антенны и вычислительное устройство, снабженное программами, включая программы наведения антенн. Передачу радиотелевизионного сигнала осуществляют на абонентскую станцию, содержащую параболическую зеркальную антенну с СВЧ-блоком и блоками азимутальной и угломестной осей, блок наведения антенны, вычислительное устройство, снабженное программами, включая программы наведения антенны - патент РФ №2368076, Н04В 5/00, 2006 г.

В данном способе осуществляют наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала с использованием программного наведения и точного наведения по принимаемому сигналу, а также программное наведение передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию в соответствии с рассчитанными углом места и азимутом и проводимое после наведения передающей антенны наведение антенны абонентской станции на ретранслятор, осуществляемое последовательно путем предварительного программного наведения и точного наведения по принимаемому от ретранслятора сигналу.

Для определения меридиана в этом способе используют направление оптической оси приемной антенны ретранслятора на источник сигнала в режиме точного наведения указанной антенны. Взаимную привязку осей приемной и передающей антенн ретранслятора осуществляют при размещении этих антенн на общем основании.

В указанном способе в процессе эксплуатации ретранслятора производят компенсацию угловых ошибок наведения передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию, обусловленных уходом основания мобильного ретранслятора, размещаемого, например, в кузове автомобиля или на временной площадке. Уходы основания вызваны сезонными или суточными перемещениями грунта. Для реализации данной компенсации проводят измерение азимута и угла места источника сигнала с использованием приемной антенны ретранслятора, а также определение отклонения основания от местной вертикали с помощью дополнительного датчика угла.

Недостатком данного способа является относительно невысокая точность наведения передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию, обусловленная погрешностью местонахождения КА на орбите и навигационными ошибками, вызванными погрешностями определения положения ретранслятора, абонентской станции и источника сигнала.

Также недостатками этого способа являются сравнительно большие габариты и масса ретранслятора, связанные с использованием общего основания для приемной и передающей антенн, и значительные трудозатраты при начальной выставке ретранслятора.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение точности наведения передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию, уменьшение массы и габаритов ретранслятора, а также упрощение эксплуатации ретранслятора.

Для решения указанной технической задачи способ передачи радиотелевизионного сигнала включает наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала с использованием программного наведения и точного наведения по принимаемому сигналу, программное наведение передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию в соответствии с рассчитанными углом места и азимутом, а также проводимое после наведения передающей антенны ретранслятора наведение антенны абонентской станции на ретранслятор, осуществляемое последовательно путем предварительного программного наведения и точного наведения по принимаемому от ретранслятора сигналу, после проведения программного наведения передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию с помощью команды, подаваемой на абонентскую станцию от ретранслятора через дополнительный радиоканал, включающий блок радиоканала ретранслятора и блок радиоканала абонентской станции, производят включение режима наведения антенны абонентской станции на ретранслятор, а после проведения этого режима с помощью команды, подаваемой на ретранслятор от абонентской станции через дополнительный радиоканал, включают режим сканирования передающей антенны ретранслятора по углу места, при этом сначала проводят измерение сигнала, принимаемого абонентской станцией, в начальном положении передающей антенны ретранслятора, затем производят поворот передающей антенны в одну сторону на один шаг с измерением текущей величины сигнала в абонентской станции и определением разности текущего и начального значений сигналов, если найденная разность положительная, то с помощью команды, подаваемой на ретранслятор от абонентской станции через дополнительный радиоканал, продолжают разворот передающей антенны последовательно на один шаг в ту же сторону для поиска максимума сигнала, принимаемого абонентской станцией, при этом для каждого положения передающей антенны ретранслятора в абонентской станции осуществляют измерение величины сигнала и определение разности текущего и предшествующего значений сигнала, разворот передающей антенны прекращают при отрицательной разности текущего и предшествующего значений сигнала в абонентской станции, при этом по команде, передаваемой через дополнительный радиоканал от абонентской станции в ретранслятор, передающую антенну ретранслятора переводят в предшествующее положение, которое соответствует требуемому направлению на абонентскую станцию и максимуму сигнала, принимаемого абонентской станцией, после чего в ретрансляторе формируют команду по проведению режима сканирования передающей антенны ретранслятора по азимуту, которую передают на абонентскую станцию через дополнительный радиоканал, если разность текущего значения сигнала, принимаемого абонентской станцией, соответствующего повороту передающей антенны ретранслятора по углу места на первый шаг, и начального значения сигнала отрицательная, то проводят поворот передающей антенны по углу места в обратную сторону до нахождения положения, соответствующего максимуму принимаемого сигнала, если при данном повороте текущее значение сигнала уменьшается по сравнению с предыдущим значением при повороте передающей антенны на два шага, то передающую антенну переводят в начальное положение, которое соответствует максимуму сигнала, принимаемому абонентской станцией, затем аналогично режиму сканирования передающей станции по углу места осуществляют режим сканирования передающей антенны ретранслятора по азимуту, после установки передающей антенны в требуемое положение по углу места и азимуту, характеризуемое максимумом сигнала, принимаемого абонентской станцией, с помощью дополнительного радиоканала осуществляют одновременное включение проводимых автономно режима контроля сигнала, принимаемого приемной антенной ретранслятора, и режима контроля сигнала, принимаемого абонентской станцией, измерение и осреднение указанных сигналов проводят в заданные интервалы времени, величины сигналов, измеренные в первые интервалы времени, используют как начальные значения, если уменьшение текущего значения сигнала, принимаемого приемной антенной ретранслятора, по сравнению с начальным значением превышает допустимую величину, то для нахождения максимума принимаемого сигнала последовательно по углу места и азимуту используют точное наведение по сигналу, коррекцию положения приемной антенны ретранслятора по углу места и азимуту проводят, если найденное положение, соответствующее максимуму принимаемого сигнала, отличается по соответствующему углу от начального положения, затем в вычислительном устройстве ретранслятора прежнее начальное значение сигнала заменяют на измеренное после проведения операций контроля и коррекции положения приемной антенны, при превышении в абонентской станции разности начального и текущего значений сигнала допустимой величины с помощью дополнительного радиоканала в абонентской станции формируют команды, по которым последовательно проводят режимы сканирования передающей антенны ретранслятора по углу места и азимуту, с помощью этих режимов находят максимум сигнала по углу места и азимуту, принимаемого абонентской станцией, коррекцию положения передающей антенны ретранслятора по углу места и азимуту проводят, если найденное положение, соответствующее максимуму сигнала, принимаемого абонентской станцией, отличается по соответствующему углу от начального положения, затем в вычислительном устройстве абонентской станции прежнее начальное значение сигнала, принимаемого абонентской станцией, заменяют на измеренное после проведения операций контроля и коррекции положения передающей антенны ретранслятора.

Способ реализуется благодаря проведению дополнительных режимов при работе ретранслятора и абонентской станции.

В качестве примера рассматриваем ретранслятор, в котором приемная и передающая антенны представляют собой остронаправленную параболическую зеркальную антенну с шириной диаграммы направленности - φДН, равной 60 угловых минут.

Для частот от 3 до 6 ГГц (С-диапазон) диаметр такой антенны составляет от 7 до 3,5 метров.

Высокой считается точность наведения антенны с потерями по мощности 0,5 дБ, что соответствует погрешности наведения ±0,2 φДН. Для рассматриваемого примера это соответствует ошибке наведения ±12 угловых минут.

Способ иллюстрируется фиг.1-5, на которых приведены: на фиг.1 - функциональная схема ретранслятора, на фиг.2 - функциональная схема абонентской станции, на фиг.3 - блок-схема режимов наведения приемной и передающей антенн ретранслятора и антенны абонентской станции, на фиг.4 - блок-схема подпрограммы режима сканирования передающей антенны ретранслятора по углу места, на фиг.5 - варианты сканирования передающей антенны ретранслятора по углу места.

Ретранслятор, изображенный на фиг.1, содержит приемную антенну 1, на которой установлен СВЧ-блок 2 приемной антенны, соединенный с размещенным на передающей антенне 3 СВЧ-блоком 4 передающей антенны. СВЧ-блок 2 и СВЧ-блок 4 предназначены для усиления, фильтрации и преобразования частоты ретранслируемого СВЧ-сигнала. Второй выход СВЧ-блока 2 приемной антенны соединен с блоком 5 наведения приемной антенны, предназначенным для преобразования СВЧ-сигнала в сигнал, используемый для точного наведения приемной антенны 1. Для управления по азимутальной оси 6 приемной антенны ретранслятор содержит блок 7 азимутальной оси приемной антенны, а для управления по угломестной оси 8 приемной антенны - блок 9 угломестной оси приемной антенны.

Для управления по азимутальной оси 10 передающей антенны ретранслятор содержит блок 11 азимутальной оси передающей антенны, а для управления по угломестной оси 12 передающей антенны - блок 13 угломестной оси передающей антенны.

В состав блоков 7 и 9 приемной антенны и блоков 11 и 13 передающей антенны входят датчики углов с устройствами обработки сигналов, а также приводы, обеспечивающие повороты вокруг осей.

Ретранслятор содержит также вычислительное устройство 14, предназначенное для управления приемной антенной 1 и передающей антенной 3 и соединенное с блоком 5, а также с блоками 7, 9, 11 и 13. В состав ретранслятора входит также устройство 15 индикации.

Приемная антенна 1 ретранслятора предназначена для усиления принимаемого радиотелевизионного сигнала 16, приходящего от источника сигнала, а передающая антенна 3 - для усиления излучаемого радиотелевизионного сигнала 17, поступающего от ретранслятора на абонентскую станцию.

В состав ретранслятора введен блок 18 дополнительного радиоканала ретранслятора, подсоединенный к вычислительному устройству 14 и используемый для служебной радиосвязи ретранслятора и абонентской станции. В состав блока 18 входят ненаправленная или слабонаправленная приемо-передающая антенна, приемное устройство, передающее устройство и устройство преобразования.

Абонентская станция, изображенная на фиг.2, содержит остронаправленную параболическую зеркальную приемную антенну 19, на которой установлен СВЧ-блок 20, соединенный с блоком 21 наведения антенны, предназначенным для преобразования СВЧ-сигнала в сигнал, используемый для точного наведения антенны 19. Для управления по азимутальной оси 22 антенны абонентская станция содержит блок 23 азимутальной оси антенны, а для управления по угломестной оси 24 антенны - блок 25 угломестной оси антенны.

В состав блоков 23 и 25 входят датчики углов с устройствами обработки сигналов, а также приводы, обеспечивающие поворот вокруг осей.

Абонентская станция содержит также вычислительное устройство 26, соединенное с блоками 21, 23 и 25, а также подсоединенное к вычислительному устройству 26 устройство 27 индикации.

Антенна 19 абонентской станции предназначена для усиления радиотелевизионного сигнала 28, приходящего от ретранслятора.

В состав абонентской станции введен блок 29 дополнительного радиоканала абонентской станции, соединенный с вычислительным устройством 26 и используемый для служебной радиосвязи ретранслятора и абонентской станции. В состав блока 29 входят ненаправленная или слабонаправленная приемо-передающая антенна, приемное устройство, передающее устройство и устройство преобразования.

На фиг.3 изображены режимы:

30 - наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала - поиск и захват сигнала;

31 - точное наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала;

32 - программное наведение передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию;

33 - управление абонентской станцией с помощью дополнительного радиоканала;

34 - наведение антенны абонентской станции на ретранслятор;

35 - сканирование передающей антенны ретранслятора по углу места;

36 - сканирование передающей антенны ретранслятора по азимуту;

37 - контроль сигнала, принимаемого ретранслятором;

38 - контроль сигнала, принимаемого абонентской станцией.

На фиг.3 показаны известные штатные режимы наведения антенн ретранслятора и абонентской станции, а также новые дополнительные режимы, использование которых позволило решить указанную техническую задачу.

Блок-схема отражает последовательность режимов и их взаимосвязь.

С помощью режимов 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 (фиг.3) реализуют начальное наведение (при вводе ретранслятора в эксплуатацию) приемной и передающей антенн 1 и 3 (фиг.1) соответственно на источник сигнала и абонентскую станцию, а также антенны 19 (фиг.2) абонентской станции на ретранслятор.

После этого при эксплуатации ретранслятора осуществляют режимы передачи радиотелевизионного сигнала от источника сигнала на абонентскую станцию. При этом контролируют сигнал, принимаемый ретранслятором (режим 37, фиг.3), и сигнал, принимаемый абонентской станцией (режим 38). При выходе изменений указанных контролируемых сигналов за допустимые пределы осуществляют режим 31 для приемной антенны 1 (фиг.1) или режимы 35 и 36 (фиг.3) для передающей антенны 3 (фиг.1) соответственно с целью компенсации ошибок наведения указанных антенн.

При установке и вводе ретранслятора в эксплуатацию производится его начальная выставка. При помощи шайб и прокладок, а также измерительных средств (уровень, теодолит) осуществляется выставка азимутальных осей антенн перпендикулярно горизонтальной плоскости - горизонтирование.

Взаимная привязка азимутальных систем (нулевых азимутальных отсчетов) приемной и передающей антенн 1 и 3 производится при изготовлении ретранслятора с помощью посадочных штифтов, если в составе ретранслятора используется общее основание для обеих антенн. При раздельных основаниях антенн их начальная азимутальная привязка осуществляется при установке антенн ретранслятора на посадочную поверхность с помощью фиксирующих отверстий. Точность азимутальной привязки при фиксации положения антенн обеспечивается с использованием теодолита и технологических зеркал. Привязка азимутальной измерительной системы ретранслятора к меридиану проводится с помощью дополнительных технических средств (радиокомпас, гирокомпас и т.д.).

В изобретении в качестве физически реализуемого азимутального базового направления используют направление оптической оси приемной антенны 1 ретранслятора в режиме точного наведения на источник сигнала. При этом направление меридиана, которое используется в программе наведения передающей антенны 3 ретранслятора, находят расчетным путем. В том случае, когда источником сигнала является КА, точность нахождения меридиана определяется ошибкой положения КА и приборной ошибкой (ошибкой отработки угла) приемной антенны 1.

Ошибка начального программного наведения передающей антенны 3 (режим 32, фиг.3) на абонентскую станцию по азимуту является суммой ошибки положения КА на орбите, ошибки начальной привязки азимутальных систем антенн 1 и 3 (фиг.1), навигационной ошибки (ошибки положения ретранслятора и абонентской станции), а также приборных ошибок приемной и передающей антенн 1 и 3.

Ошибка положения современных КА («Галс», «Экспресс») составляет ±12 угловых минут.

Для рассматриваемого примера ретранслятора суммарная ошибка начального программного наведения передающей антенны 3 по азимуту превышает допустимое значение.

При использовании наземного источника сигнала ошибка нахождения меридиана определяется ошибками положения ретранслятора и источника сигнала (навигационной ошибкой), а также приборной ошибкой приемной антенны 1.

По углу места ошибка начального программного наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию (режим 32, фиг.3) включает ошибку горизонтирования, навигационную ошибку (ошибку положения ретранслятора и абонентской станции) и приборную ошибку передающей антенны 3 (фиг.1).

С помощью дополнительных режимов сканирования передающей антенны 3 по углу места и азимуту (35 и 36, фиг.3) осуществляют компенсацию ошибок начального программного наведения передающей антенны 3 (фиг.1): по углу места - горизонтирования и навигационной, по азимуту - местонахождения КА и навигационной. Это обеспечивается благодаря реализации обратной связи по радиосигналам, формируемым с помощью дополнительного радиоканала, блоки которого установлены на ретрансляторе и абонентской станции.

При эксплуатации мобильных ретрансляторов, размещаемых, например, в кузове автомобиля или на временной площадке, в режимах передачи радиотелевизионного сигнала с помощью указанных режимов 35 и 36 (фиг.3) компенсируют угловые ошибки наведения передающей антенны 3 (фиг.1) на абонентскую станцию, обусловленные уходом основания ретранслятора. Эти уходы вызваны сезонными и суточными перемещениями грунта. Данные ошибки могут достигать 30-120 угловых минут.

Благодаря использованию указанных дополнительных режимов для передающей антенны 3, а также точного наведения по сигналу для приемной антенны 1 в предлагаемом способе снижают требования к точности горизонтирования и начальной привязки азимутальных систем данных антенн при начальной выставке ретранслятора.

Это позволяет использовать приемную и передающую антенны 1 и 3 с раздельными основаниями, при этом значительно (на 30-70 кг) сократить массу ретранслятора, а также уменьшить трудоемкость проводимых работ и упростить эксплуатацию ретранслятора.

В предлагаемом способе ошибки начального программного наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию по углу места и азимуту должны находиться в допустимых пределах. При этом величина принимаемого абонентской станцией сигнала должна превышать заданное минимальное значение.

В рассматриваемом примере ретранслятора максимальное значение этих ошибок не превышает (0,4-0,5) φДН или (24-30) угловых минут. Это соответствует уменьшению мощности сигнала на (1,5-3) дБ и напряжения на (15-30) процентов от максимальной величины сигнала.

Предложенный способ передачи радиотелевизионного сигнала реализуется следующим образом.

После подачи на ретранслятор питания осуществляют последовательно два известных штатных режима: 30 (фиг.3) - наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала - поиск и захват сигнала; 31 - точное наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала.

Наведение приемной антенны 1 (фиг.1) ретранслятора на источник сигнала проводят с использованием программного наведения (режим 30, фиг.3) и точного наведения по принимаемому сигналу (режим 31).

При реализации режима 30 сначала проводят программный разворот по углу места приемной антенны 1 (фиг.1) ретранслятора на рассчитанный от горизонтальной плоскости угол. Погрешность этого программного разворота по углу места включает ошибку горизонтирования, приборную ошибку приемной антенны 1 и ошибку положения КА или навигационную ошибку (ошибку положения ретранслятора и источника сигнала) при наземном источнике сигнала. Указанную погрешность программного наведения выбирают такой, чтобы обеспечить однострочный разворот приемной антенны 1 по азимуту при поиске сигнала. В рассматриваемом примере эта погрешность не превышает (0,4-0,5) φДН или (24-30) угловых минут.

Включение режима 30 (фиг.3) отображают на устройстве 15 (фиг.1) индикации.

Программный разворот приемной антенны 1 по азимуту осуществляют на угол, найденный с помощью простого относительно грубого магнитного компаса или радиокомпаса, имеющих погрешность от 0,5 до 3 градусов. Поскольку компас используется только при начальном наведении, он может не входить в состав аппаратуры ретранслятора.

Программный разворот приемной антенны 1 проводят в ту сторону, где меньше азимутальный угол между расчетным положением источника сигнала и исходным положением приемной антенны 1.

Для защиты от ложных сигналов приемный канал ретранслятора включают для измерения сигнала при азимуте, соответствующем границе зоны азимутального поиска сигнала. Границы зоны поиска отстоят от расчетного программного угла в обе стороны на угол, равный сумме расчетной погрешности программного угла и ширины диаграммы направленности приемной антенны 1.

Захват принимаемого сигнала фиксируют при превышении величины принимаемого сигнала заданного порогового значения.

Принимаемый приемной антенной 1 сигнал измеряют и преобразуют с помощью блока 5 и вычислительного устройства 14.

В предлагаемом способе используют дискретный (пошаговый) разворот приемной и передающей антенн 1 и 3 ретранслятора и антенны 19 (фиг.2) абонентской станции. Он может быть реализован с помощью шагового мотора или двигателя постоянного тока. При использовании двигателя по программе отрабатываются одинаковые углы (шаги). Здесь может быть обеспечена высокая точность с помощью прецизионных датчиков угла.

Величину шага определяют, исходя из требуемой точности наведения указанных антенн.

В рассматриваемом примере для приемной и передающей антенн 1 и 3 (фиг.1) ретранслятора и антенны 19 (фиг.2) абонентской станции выбирают величину шага - 3 угловые минуты.

При дискретном развороте антенны время измерения сигнала в каждом положении выбирают таким, чтобы разность двух соседних измерений была больше суммарной ошибки определения этой разности. Указанная суммарная ошибка включает составляющие, обусловленные шумом, преобразованием сигнала, неточностью выставки антенны. Кроме того, для разнесенных во времени измерений возникает ошибка, вызванная изменением сигнала из-за потерь в атмосфере. Преобладающей является ошибка из-за шума, которая снижается при увеличении времени осреднения сигнала.

Для уменьшения ошибки из-за шума время измерения выбирают существенно больше, чем период опроса измеряемого сигнала вычислительным устройством 14 (фиг.1) и 26 (фиг.2). Период опроса в рассматриваемом примере составляет 10^-3 секунды. Время измерения сигнала является временем осреднения в вычислительном устройстве 14 (фиг.1) и 26 (фиг.2) значений сигнала, поступающих с частотой опроса. При этом осредненное значение сигнала по времени привязывают к середине интервала времени измерения.

В рассматриваемом примере время измерения сигнала приемной антенной 1 (фиг.1) до захвата сигнала выбирают равным 0,1 секунды.

Величина принимаемого сигнала при его поиске по азимуту зависит от ошибки начального программного наведения приемной антенны 1 по углу места. К уменьшению величины принимаемого сигнала могут также привести потери в атмосфере из-за осадков. При работе в С-диапазоне в условиях сильного ливня потери сигнала могут достигать по мощности (0,5-1,5) дБ по напряжению (5-15) процентов.

Пороговое значение сигнала выбирают таким, чтобы обеспечить захват при допустимой минимальной величине сигнала. Для рассматриваемого примера пороговое значение составляет (40-60) % по напряжению от максимального значения.

После захвата сигнала проводят режим 31 (фиг.3) - точное наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала. По найденному при точном наведении азимуту источника сигнала в вычислительном устройстве 14 ретранслятора определяют направление меридиана и рассчитывают азимут абонентской станции, который используют для программного наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию по азимуту. При точном наведении приемной антенны 1 ретранслятора на источник сигнала и антенны 19 (фиг.2) абонентской станции на ретранслятор используют экстремальный метод наведения, который не требует дополнительных аппаратурных затрат. Для реализации точного наведения приемной антенны 1 (фиг.1) на источник сигнала используют блок 5 и вычислительное устройство 14.

При реализации режима 31 (фиг.3) после захвата сигнала для нахождения его максимума продолжают движение приемной антенны 1 (фиг.1) по азимуту с определением текущего значения сигнала Uci и разности двух соседних сигналов:

При первой фиксации отрицательной разности сигналов ΔUci приемную антенну 1 возвращают в предшествующее положение, характеризуемое сигналом Uci и углом Азi. При этом угол Азi соответствует азимуту точного наведения Азтн.

Если в режиме 30 (фиг.3) расчетный программный азимут источника сигнала и исходное положение приемной антенны 1 (фиг.1) отличаются на угол, который не превышает половины зоны азимутального поиска сигнала, то приемный канал ретранслятора включают перед началом разворота. Возможен вариант, когда начальная величина измеряемого сигнала не превышает заданное пороговое значение. При этом осуществляют поиск сигнала в пределах зоны азимутального поиска. Разворот в одну сторону, например по часовой стрелке в пределах зоны поиска, проводят до возможной фиксации порогового значения сигнала. Если при этом развороте пороговое значение сигнала не фиксируют, то проводят разворот приемной антенны 1 в пределах зоны поиска в обратную сторону до фиксации порогового значения сигнала. После захвата сигнала осуществляют режим 31 (фиг.3).

В другом случае начальное значение измеряемого сигнала превышает заданное пороговое значение, тогда проводят режим 31 (фиг.3) с начальным определением направления азимутального поиска максимума сигнала. При этом производят разворот приемной антенны 1 (фиг.1) по азимуту на один шаг, например, по часовой стрелке. Если величина измеряемого сигнала увеличивается, то разворот продолжают до нахождения максимума сигнала. Если при указанном повороте на один шаг величина сигнала уменьшается, то проводят поворот приемной антенны 1 в обратную сторону до нахождения максимума сигнала.

Возможен случай, когда при повороте приемной антенны 1 в обратную сторону на два шага фиксируют отрицательную разность соседних сигналов. При этом приемную антенну возвращают в начальное положение, которое соответствует точному наведению приемной антенны на источник сигнала.

Затем осуществляют точное наведение приемной антенны 1 по углу места. Сначала определяют направление поиска максимума сигнала. При этом производят разворот приемной антенны 1 по углу места на один шаг, например, по часовой стрелке. Если величина измеряемого сигнала увеличивается, то разворот продолжают до первой фиксации отрицательной разности соседних сигналов.

Если при упомянутом повороте приемной антенны 1 на один шаг величина сигнала уменьшается, то проводят ее разворот в обратную сторону до первой фиксации отрицательной разности соседних сигналов.

После этого приемную антенну 1 возвращают в предшествующее положение, соответствующее требуемому углу места УМтн.

Найденные углы Азтн и УМтн соответствуют точному наведению приемной антенны 1 на источник сигнала.

Разворот приемной антенны 1 вокруг азимутальной оси 6 и угломестной оси 8 производят соответственно с помощью блоков 7 и 9, управляемых от вычислительного устройства 14.

При увеличении принимаемого сигнала в режиме 31 (фиг.3) крутизна диаграммы направленности приемной антенны 1 (фиг.1) падает, что приводит к уменьшению разности двух соседних измерений. Основную составляющую суммарной ошибки, определяемую шумом, можно снизить увеличением времени измерений. Однако при этом увеличивается ошибка ΔU_ПА, обусловленная изменением сигнала в атмосфере из-за осадков.

Для двух осредненных сигналов, снимаемых в разнесенные по времени одинаковые измерительные интервалы времени Δtu1, при изменении принимаемого сигнала во времени из-за потерь в атмосфере ошибку ΔU_ПА определяют с помощью формулы:

где V - скорость изменения принимаемого радиотелевизионного сигнала,

ΔtпA - время между серединами измерительных интервалов времени Δtu1.

Для двух последовательных во времени измерений:

где Δtд - время движения антенны из одного положения в другое.

При работе в С-диапазоне в условиях сильного ливня скорость изменения принимаемого радиотелевизионного сигнала не превышает (0,1-0,3) % в секунду.

В рассматриваемом примере ретранслятора выбраны интервалы времени Δtu1=1 с и Δtд=0,1 с.

При разработке ретранслятора может оказаться целесообразным вариант, когда на пологом участке диаграммы направленности приемной антенны 1, который составляет ±(0,2-0,4) φДН относительно азимута и угла места, соответствующих максимуму сигнала, расчетная суммарная ошибка измерений превышает допустимую величину. В этом случае ошибку уменьшают введением повторных измерений и определением осредненной разности соседних измерений. Величина суммарной ошибки осредненной разности соседних измерений снижается в √n раз, где n - количество измерений.

Повторные измерения вводят в программу вычислительного устройства 14 при изготовлении ретранслятора. Их проводят в режиме 31 (фиг.3) при величине сигнала, превышающей пороговое значение.

Затем осуществляют штатный режим 32 - программное наведение передающей антенны на абонентскую станцию. При реализации этого режима сначала проводят программный разворот передающей антенны 3 (фиг.1) на рассчитанный угол от горизонтальной плоскости по углу места. После этого производят программный разворот передающей антенны 3 по азимуту на рассчитанный угол с использованием найденного направления меридиана.

Разворот передающей антенны 3 вокруг азимутальной оси 10 и угломестной оси 12 производят соответственно с помощью блоков 11 и 13, управляемых от вычислительного устройства 14.

В рассматриваемом примере в режиме 32 (фиг.3) при программном развороте передающей антенны 3 (фиг.1) величина шага составляет 3 угловые минуты, время шага - 0,1 секунды.

После проведения режима 32 (фиг.3) осуществляют дополнительный режим 33 - управление абонентской станцией с помощью дополнительного радиоканала.

Через заданный интервал времени после окончания режима 32 по команде вычислительного устройства 14 (фиг.1) в блоке 18 дополнительного радиоканала ретранслятора производят формирование команды на включение режима 33 (фиг.3).

Включение режима 33 с помощью данной команды отображают на устройстве 15 индикации (фиг.1). Команда представляет собой, например, несколько интервалов заданной длительности, заполненных радиосигналом несущей частоты, генерируемым в передающем устройстве блока 18. Радиосигнал через приемо-передающие антенны блока 18 и блока 29 (фиг.2) поступает на приемное устройство блока 29.

В приемном устройстве и устройстве преобразования блока 29 осуществляют усиление и преобразование сигнала, поступающего в вычислительного устройство 26. В вычислительном устройстве 26 проводят контроль сигнала, например, по длительности и по количеству интервалов, заполненных радиосигналом несущей частоты. Затем в вычислительном устройстве 26 формируют команду на включение режима 34 (фиг.3) - наведение антенны абонентской станции на ретранслятор. Проведение режима 33 (фиг.3) фиксируют на устройстве 27 (фиг.2) индикации.

Штатный режим 34 (фиг.3) - наведение антенны абонентской станции на ретранслятор - производят аналогично режимам 30 и 31 (фиг.3). При этом источником сигнала для абонентской станции является передающая антенна 3 ретранслятора.

Разворот антенны 19 (фиг.2) вокруг азимутальной оси 22 и угломестной оси 24 проводят соответственно с помощью блоков 23 и 25, управляемых от вычислительного устройства 26. Точное наведение антенны 19 на ретранслятор осуществляют с помощью блока 21 и вычислительного устройства 26. После установки антенны 19 в положение, соответствующее точному наведению ее на ретранслятор, через заданный интервал времени по команде вычислительного устройства 26 в блоке 29 радиоканала абонентской станции формируют команду, характеризующую окончание ре