Berechnung der Ausrichtungsparameter einer Satellitenschüssel. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Antennen. Messen, Justieren, Koordinieren

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Der Artikel schlägt einen Algorithmus und ein Programm zur Berechnung der Parameter Elevation und Azimut vor, die erforderlich sind, um die Antenne auf einen geostationären Satellitenrepeater für Fernsehprogramme auszurichten.

Bevor Sie die Antenne installieren, müssen Sie einen Satelliten auswählen – die Signalquelle, seinen Namen und seine Orbitalposition klären und einen Sender mit einer bestimmten Frequenz auswählen. Diese Informationen sind im Internet zu finden, insbesondere nutzt der Autor die auf der Website veröffentlichten Informationen [1].

Die Möglichkeit, den Elevationswinkel und den Azimut der Antennenausrichtung zu berechnen, wird von einer Reihe von Computerprogrammen, hauptsächlich kommerziellen, bereitgestellt, wie z. B. Satellite Antenna Alignment, SatHunter, SMW Link, SatMF. Aber nicht alle Programme ermöglichen die Berechnung des magnetischen Azimuts. Wenn Sie wissen, was Sie wissen, können Sie ein so einfaches Tool zur Antennenausrichtung wie einen Kompass verwenden. Laut dem Autor ist dies eine der einfachsten Möglichkeiten, eine Antenne zu installieren. Dafür ist es jedoch notwendig, die lokale magnetische Deklination zu kennen und zu berücksichtigen.

Berechnungen werden nach folgendem Algorithmus durchgeführt:

1 Höhenberechnung:

wobei m der Quotient aus den Radien der geostationären Umlaufbahn und des Erdäquators ist; A - Breitengrad des Empfangsortes; B ist die Differenz zwischen den Längengraden des Empfangsorts und des Subsatellitenpunkts.

Diese Formel gibt den Wert des geometrischen Höhenwinkels an, ohne den Einfluss der Erdatmosphäre zu berücksichtigen. Dieser Einfluss (Brechung) ist besonders stark bei kleinen Werten des Elevationswinkels.

2. Elevationswinkelkorrektur zur Brechung bei der Signalausbreitung von einem Satelliten In der Praxis der Antennenausrichtung empfiehlt es sich, diese bei Elevationswinkeln unter 30° zu berücksichtigen:

Grad, der korrigierte Wert des Elevationswinkels.

3. Berechnung des geografischen Azimuts:

4. Berechnung des magnetischen Azimuts:

Am schwierigsten ist es, die lokale magnetische Deklination zu bestimmen. Es ist bekannt, dass die geografischen und magnetischen Pole der Erde nicht zusammenfallen. Der magnetische Azimut der Richtung zum geografischen Nordpol ist die lokale magnetische Deklination. Für den gesamten europäischen Teil Russlands ist die lokale magnetische Deklination positiv. Sie können es für einen Punkt mit bestimmten geografischen Koordinaten insbesondere anhand der Standorte [2] und [3] ermitteln.

Basierend auf dem Vorstehenden wurde in Visual Basic 6.0 ein Programm geschrieben, um den Winkel des Installationsortes zu berechnen und die Antenne auf einen bestimmten Satelliten auszurichten sowie den Azimut seiner Installation zu berechnen. Zur Vereinfachung für den Benutzer wird außerdem der magnetische Azimut der Antenneninstallation berechnet, wenn die lokale magnetische Deklination geklärt werden muss. Der mathematische Teil wurde nach entsprechender Überarbeitung aus dem Buch [4] übernommen.

Ausgangsdaten für die Berechnung:

- Satellitenposition im geostationären Orbit;
- geografische Koordinaten des Empfangsorts;
- lokale magnetische Deklination.

Das Programm funktioniert so:

1. Führen Sie die ausführbare Datei des Programms Caljnst Ant v1.4-2.exe aus. Auf dem Desktop erscheint das in der Abbildung dargestellte Programmfenster. Beim ersten Start des Programms werden alle Anfangsparameter der Berechnung auf Null gesetzt und Teile der Berechnungsergebnisse werden in grauer Schrift angezeigt.

2. Geben Sie den Längengrad des Subsatellitenpunkts für einen bestimmten Satelliten ein (Orbitalposition des Satelliten im geostationären Orbit).

3. Geben Sie die geografischen Koordinaten des Empfangspunkts (Antennenaufstellort) ein. Koordinaten können durch den Navigator des GLO-NASS-Satellitensystems oder eines anderen ähnlichen Systems und, falls nicht vorhanden, durch eine geografische Karte bestimmt werden.

4. Wenn Sie einen Kompass verwenden, müssen Sie die lokale magnetische Deklination kennen. Aktivieren Sie dazu die Option zur Berücksichtigung der magnetischen Deklination, indem Sie auf die Schaltfläche „Magnetische Deklination berücksichtigen“ klicken. Wenn Sie außerdem auf die Schaltfläche „Verfeinern“ klicken, verbindet sich das Programm automatisch über das Internet mit der Site [2]. überträgt ihm die Koordinaten des Empfangsortes und liest die Berechnungsergebnisse in das entsprechende Fenster ein. Dazu nutzt das Programm die Funktionen des Internet Explorer-Browsers. Um den Betrieb des Programms zu steuern, wird empfohlen, das Kontrollkästchen „Prozess zum Anfordern der magnetischen Deklination anzeigen“ zu aktivieren. Wenn das Programm nicht ordnungsgemäß mit dem Server der Site [2] interagieren kann (z. B. wenn ein anderer Browser auf dem Computer installiert ist), können Sie auf der Site [2] das Formular für die Längen- und Breitengrade manuell ausfüllen ​des Empfangsortes, danach müssen Sie auf die Schaltfläche „Deklination berechnen“ klicken. Der Standortserver berechnet die magnetische Deklination, die manuell in das Programmfenster übertragen wird.

5. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Berechnen“, woraufhin das Programm den Höhenwinkel und den Azimut berechnet, deren Werte in den entsprechenden Fenstern angezeigt werden. Die Abbildung zeigt beispielsweise das Programmfenster zur Berechnung der Antennenausrichtung zum Eutelsat-Satelliten W4/W7 (Längengrad 36°) am Wohnort des Autors.

Das Programm bietet die Möglichkeit, die Ausgangsdaten und Berechnungsergebnisse durch Klicken auf die Schaltfläche „Drucken“ auf dem Systemdrucker auszudrucken und durch Klicken auf die Schaltfläche „Speichern“ in der Textdatei Callnst Ant.txt zu speichern. Das Programm erstellt diese Datei beim ersten Start automatisch und fügt bei weiteren Starts am Ende Informationen hinzu. Der Benutzer kann diese Datei in jedem Texteditor, z. B. Notepad, anzeigen und nicht mehr benötigte Daten löschen.

Beim Neustart zeigt das Programm die bisherigen Ausgangsdaten an, die es in der Datei Callnst_Ant.ini speichert. Dies ist besonders praktisch, wenn Sie in der gleichen Gegend arbeiten, da die geografischen Koordinaten und die magnetische Deklination nur einmal eingegeben werden müssen. Bei späteren Programmstarts werden sie automatisch in den entsprechenden Fenstern angezeigt.

Das Programm enthält die Hilfedatei Call Ant v1.4.2.chm, die entweder aus dem Programm heraus über den Menübefehl „Hilfe“ oder separat davon gestartet werden kann. Diese Datei enthält Anweisungen zum Arbeiten mit dem Programm und eine Tabelle mit geografischen Koordinaten und magnetischen Deklinationswerten für eine Reihe großer Städte in Russland.

Wenn der berechnete Höhenwinkel kleiner als Null ist, ist der Satellit vom ausgewählten Empfangsstandort aus nicht sichtbar. Dieses Problem ist in hohen Breiten besonders ausgeprägt, da der beobachtete Teil der geostationären Umlaufbahn deutlich reduziert ist

Für den Fall, dass die Verwendung eines Kompasses aufgrund des störenden Einflusses von Metallkonstruktionen schwierig ist, ist es möglich, die Richtung nach Norden entsprechend der Sonne zu bestimmen, wie in Artikel [5] beschrieben.

Der Betrieb des Programms wurde für den nördlichen Breitengrad und den östlichen Längengrad des empfangenden Standorts verifiziert.

Das Programm kann von ftp://ftp.radio.ru/pub/2012/05/spant.zip heruntergeladen werden.

Literatur

1. LyngSat - lyngsat.com
2. NOAA NATIONAL GEOPHYSICAL DATA CENTER.
3. Magnetischer Deklinationsrechner. – geomag.nrcan.gc.ca apps mdcal-eng.php
4. Stevenson D. Satellitenfernsehen. Praktischer Leitfaden: pro. aus dem Englischen. - M.: DM K 1 Press, 2001.
5. Davidenko A. Antennenazimutanzeige auf Reedschaltern - Radio, 2008. Nr. 8 S. 55-57

Autor: V. Belyaev

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