Устройство и работа АПП-2,5 и ее составных частей

Введение

В настоящей работе приняты следующие обозначения:

АВТ – антенно-волноводный тракт;

ОПУ – опорно-поворотное устройство;

УО – устройство облучающее;

Ум – угол места;

Аз – азимут;

КСВН – коэффициент стоячей волны;

АПП – антенна приемо-передающая;

ИСЗ – искусственный спутник Земли;

ДН – диаграмма направленности;

КВП – коаксиально-волноводный переход;

МШУ – малошумящий усилитель;

НО – направленный ответвитель;

ОК – облучатель контрольный;

УПН-1 – управляемый преобразователь напряжения;

ДЭКА-М – двухкоординатный экстремальный автомат.

Назначение и область применения

Антенна приемо-передающая АПП-2,5 предназначена для работы в составе приемо-передающей станции спутниковой связи в диапазоне частот 4/6 ГГц.

АПП рассчитана для, работы на открытом воздухе:

при воздействии дождя, пыли, инея, росы;

при температуре от минус 50С до +55С;

при относительной влажности воздуха до 100 %при температуре +35С;

при скорости ветра до 25 м/с.

Антенна должна сохранять механическую прочность при воздействии ветра со скоростью до 50 м/с.

Технические данные

Тип антенны – Грегори двухзеркальная, неполноповоротная с возможностью переустановки по Аз и Ум.

Схема облучения – двухзеркальная с коническим рупором.

Диаметр параболического зеркала – 2,5 м; диаметр эллиптического (малого) зеркала – 0,5 м.

Фокусное расстояние параболического зеркала – 0,78 м.

Рабочий диапазон частот:

на прием (3650-3950) МГц;

на передачу (5975-6275) МГц.

Коэффициент усиления АПП (на фланце облучателя):

на средней частоте диапазона приема 3825 МГц – не менее 37,8 дБ;

на средней частоте диапазона передачи 6150 МГц - неменее 41,0 дБ.

Шумовая температура (на фланце облучателя) при угле места 5 и более - не выше 58 К.

Ширина основного лепестка по уровню минус 3 дБ, не более: на прием - 2,2, на передачу – 1,4.

КСВН, не более:

на прием – 1,3,

на передачу – 1,3.

Огибающая ДН в секторе углов , где – угол, град., относительно максимума ДН:

на прием – ;

на передачу – ,

где - диаметр и длина волны, м.

Кроссполяризационная развязка в однодецибельном контуре ДН на основной поляризации, не менее:

на прием 28 дБ, на передачу 28 дБ.

Режимы наведения:

ручное управление;

автосопровождение по методу экстремального автомата

Точность наведения - не хуже 10 угловых минут.

Пределы переустановки АПП:

по оси Ум - 5- 60 дискретно через 15;

по оси Аз - 0–360 дискретно через 10.

Состав АПП

В АПП-2,5 входят следующие составные части:

АФУ Рефлектор Контррефлектор Редуктор приборный Редуктор Комплект монтажных частей

Устройство и работа АПП-2,5 и ее составных частей

Антенна приемо-передающая АПП-2,5 представляет собой приемо-передающую параболическую антенну, предназначенную для работы в диапазонах частот 4/6 ГГц.

Общий вид антенны приведен на рис. 1.

Принцип работы АПП и ее составных частей может быть объяснен с помощью структурной схемы рис. 2 и рис. 3, поясняющего принцип прохождения лучей при работе антенны на прием.

Работа зеркальной системы в режиме приема заключается в следующем. Волна с круговой поляризацией правого направления вращения, излучаемая ИСЗ и улавливаемая рефлектором 1 (Рис. 3), отражается от него, переотражается от контррефлектора 3 и поступает в облучатель 2 и далее в АВТ.

Облучатель представляет собой ребристый конический рупор с диаметром раскрыва 200 мм, обеспечивающий формирование необходимой ДН. Для герметизации внутренней полости рупора его раскрыв закрывается фторопластовойкрышкой.

Конструкция узла крепления облучателя и его опор допускает центровку и выставку его относительно вершины зеркала в требуемое положение.

Антенно-волноводный тракт состоит из поляризатора, селектора, фильтра защиты, направленного ответвителя НО и выполняет следующие функции. Волна с вращающейся поляризацией правого направления вращения из рупорного облучателя, проходя через поляризатор диаметром 58 мм, превращается в линейно-поляризованную. Далее через селектор, фильтр защиты и основной канал направленного ответвителя она поступает на вход МШУ, сигнал с выхода которого через коаксиальный кабель подается на приемную аппаратуру.

Работа в режиме передачи заключается в следующем. Линейно-поляризованная волна от передающей аппаратуры через гибкий эллиптический волновод и через волноводные элементы (изгибы, прямые секции) сечением 20х40 мм приходит на селектор, поступая далее в поляризатор, где преобразуется во вращательно-поляризованяую волну левого направления вращения и излучается через облучатель и контррефлектор на рефлектор, отражаясь от которого, направляется на ИСЗ.

Рупорный облучатель и антенно-волноводный тракт в сборе герметичны. Герметизация обеспечивается резиновыми прокладками во фланцах и СВЧ разъемах КВП и пайкой настроечных винтов. Элементы АВТ и облучатель защищены от воздействия коррозии внутри и снаружи.

Рупорный облучатель вместе с элементами АВТ закреплен к обечайке основного рефлектора антенны соосно с ним с помощью 4-х опор, имеющих овальное сечение для уменьшения затенения. Элементы АВТ закреплены на одной из низших опор.

Для контроля исправного состояния АПП и станции в целом имеется облучатель контрольный ОК, который представляет собой излучатель в виде открытого конца волновода сечением 58´25 мм с подсоединенным к нему коаксиально-волноводным переходом. К коаксиальному разъему ВХ. 1 коаксиально-волноводного перехода подключается генератор ВЧ, сигнал которого излучается через открытый конец волновода в направлении основного облучателя и проходит далее через все элементы АПП в режиме приема до входа МШУ. Для контроля работоспособности самого контрольного генератора его сигнал подается на BЫХ. 2 и далее в аппаратуру станции. Облучатель контрольный конструктивно устанавливается на нижней кромке кольцевой обечайки рефлектора.

ОПУ, входящее в состав AПП-2,5, является опорно-поворотной конструкцией и служит для осуществления поворотов зеркальной системы и наведения ее на ИСЗ по двум ортогональным осям и , одна из которых ( ) является горизонтальной. Конструктивно ОПУ выполнено в виде вертикальной опоры, состоящей из двух частей, соединенных между собой фланцами. Верхнюю опору можно поворачивать вручную по азимуту относительно нижней. На верхней опоре крепится рама поз. 1 (рис.1) с корпусом, к которому, в свою очередь, присоединяются рама поз. 2 и рефлектор АПП поз. 3. Повороты зеркальной системы по осям и осуществляются с помощью механизмов приводов, имеющих одинаковую конструкцию и содержащих редуктор и электродвигатель постоянного тока типа МП-12ФБ2. Редуктор является двухзвенным и состоит из цилиндрической и червячной зубчатых пар. Оси редуктора установлены в его корпусе с помощью подшипников качения. Внутри червячного колеса перемещается ходовой винт с трапецеидальной резьбой. Для смены смазки в корпусе редуктора имеется специальный съемный люк. Крышки корпуса редуктора уплотнены картонными прокладками. С наружной стороны на корпусе редукторов имеется по две полуоси, благодаря которым изменяется наклон редуктора при изменении положения его ходового винта внутри червячного колеса. Повороты антенны осуществляются ходовыми винтами, упирающимися через карданные шарниры в кронштейны, установленные на поворачивающихся частях конструкции.

Опорный кронштейн по оси устанавливается на раме противовеса, по оси – на раме поз. 2. Редукторы обоих приводов поворота установлены с помощью уже упомянутых полуосей в подшипниках, установленных в кронштейнах. Передаточные отношения редукторов и шаг резьбы их ходовых винтов обеспечивают с учетом номинальной скорости вращения двигателя максимальную угловую скорость поворота антенны не менее 0,1°/с. Повороты антенны по осям и с помощью приводов поворотов и устройства УПН-1 обеспечиваются в угловом секторе ±20° относительно некоторого, выбранного при монтаже антенны нулевого положения.

Конструкция допускает переориентацию антенны вручную по азимуту и оси путем переустановки фланцев, соединяющих обе части опоры антенны, а также редуктора в определенные положения. Для облегчения ориентации AПП при ее переустановке на ОПУ имеются механические шахты и маркировка дискретных положений редуктора оси. Пределы переустановки антенны по оси от 5° до 60° дискретно через 15°, по азимуту от 0° до 360° дискретно через 10°.

Управление механизмами приводов поворота осуществляется в ручном режиме от устройств УПН-1, в режиме автосопровождения от устройств УПН-1 и ДЭКА-М с помощью установленных на антенне приборных редукторов, в которых используются вращающие трансформаторы типа ВТ-5. В приборных редукторах установлены также концевые выключатели, в качестве которых используются микровыключатели ПМ-2-1В.

Электрическое соединение аппаратуры станции, устанавливаемой в здании, в которую входят в том числе блоки УПН-1 и ДЭКА-М, с электрическим оборудованием антенны осуществляется с помощью кабельных перемычек, приходящих на клеммную коробку. Здесь же имеется микротумблер для выключения электродвигателей приводов поворотов при выполнении в антенне техосмотра или каких-либо работ. Кабели от установленных в антенне электродвигателей и приборных редукторов также приходят на клеммную коробку. Упругие характеристики конструкции и мощность двигателей обеспечивают наведение антенны с заданной скоростью и точностью при ветровом напоре, соответствующем скорости ветра до 25 м/с. Прочностные характеристики антенны обеспечиваются при скорости ветра до 50 м/с.

Ход работы

1. Изучить устройство и принцип действия АПП земной станции спутниковой связи «Кросна-А».

2. Проверить правильность сборки АПП.

3. Проверить правильность подключения АПП к сети питания и системе наведения.

4. Проверить правильность сборки антенно-волноводного тракта, и соединения СВЧ секции АПП с приёмо-передающей аппаратурой.

5. Установить пространственную ориентацию АПП.

Нахождение максимального уровня сигнала.Подать питание на АПП (микротумблер расположенный на клеммной коробке должен быть в положении «включено»).

6.1. Перевести систему наведения (УПН-1) в ручной режим:

6.1.1. на блоке ПУ (находящемся под лицевой панелью прибора) тумблер режима работы установить в положение РУЧН.

6.1.2. включить тумблер СЕТЬ устройства и убедиться, что на передней панели загорелись светодиоды ОТКЛ, "+15 В", "-15 В", АЗ и Ум РАБОТА ПРИВОДА;

6.1.3. нажать кнопку включения электропривода ВКЛ и убедиться, что на передней панели загорелся, светодиод ВКЛ, а светодиод ОТКЛ погас;

а по вольтметру и амперметру КОНТРОЛЬ ЯКОРЯ, что напряжение и ток, равны нулю.

6.1.4. нажать кнопку A3 ВКЛЮЧЕНИЕ ПРИВОДА и убедиться, что загорелся светодиод A3 РАБОТА ПРИВОДА;

6.1.5. нажать поочерёдно кнопки РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ и убедиться по вольтметру КОНТРОЛЬ ЯКОРЯ, что стрелка отклонилась в одну и другую стороны, показывая каждый раз напряжение (110 ± 22) В;

при этом ток по амперметру КОНТРОЛЬ ЯКОРЯ не должен превышать значения (4 ± 0,5) А;

манипулируя кнопками добиться максимального уровня сигнала и снять показания индикаторов Ум, Аз и уровень сигнала.

6.1.6. нажать кнопку УМ ВКЛЮЧЕНИЕ ПРИВОДА и убедиться, что загорелся светодиод УМ РАБОТА ПРИВОДА и погас светодиод АЗ РАБОТА ПРИВОДА;

6.1.7. выполнить операцию п.6.1.5.

6.2. Перевести систему наведения в автоматический режим:

6.2.1. на блоке ПУ тумблер режима работы установить в положение Автомат;

6.2.2. выполнить операции пунктов 6.1.2 и 6.1.3 (антенна автоматически найдёт максимальный уровень сигнала).

6.2.3. снять показания индикаторов уровень сигнала, Ум и Аз.

6.3. Сравнить полученные результаты.

7. Измерение диаграммы направленности антенны.

7.1. Перевести систему наведения на ручное управление (см. пп. 6.1.1 – 6.1.3).

7.2. Выставить координаты антенны соответствующие максимальному уровню сигнала (см. пп. 6.1.4 – 6.1.7).

7.3. Выбрать кнопкой "АЗ" на панели управления азимутальный угол.

7.4. Снять зависимость уровня сигнала от азимутального угла. Идти с шагом ±1° в диапазоне ±8° от максимума.

7.5. Выставить координаты антенны соответствующие максимальному уровню сигнала.

7.6. Аналогичные действия произвести для угла места "УМ".

7.7. По полученным данным построить графики.

8. По окончании работы привести антенну в исходное положение и обесточить оборудование.