Методика настройки полярной подвески

Спутниковое телевидение — система передачи телевизионного сигнала от передающего центра к потребителю, использующая в качестве ретранслятора искусственные спутники Земли
Аватара пользователя
Admin
Сообщения: 99993
Зарегистрирован: 27 июн 2011, 16:11
Пол: Мужской
Зодиак:: Овен
Страна:: Украина
Имя: Роман
Мой телевизор :: SHIVAKI - STV143M4 - MKII , JVC - - AV1401ABE , Liberton D-LED 3225 ABHDR
Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Vu+ Zero, Beelink W95 (2Гб/16Гб)
Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
Благодарил (а): 2823 раза
Поблагодарили: 1401 раз

Методика настройки полярной подвески

Сообщение Admin »

Методика настройки полярной подвески
В спутниковом телевидении используются очень слабые сигналы. Бортовая аппаратура спутника питается от солнечных батарей, поэтому мощность спутникового телевизионного передатчика не превышает нескольких десятков Ватт. В то же время, расстояние от спутника до приемной антенны составляет несколько десятков тысяч километров. Для сравнения: передатчики наземного телевидения могут иметь мощность до нескольких десятков киловатт при дальности действия несколько десятков километров.

Поэтому в спутниковых системах применяется ряд специальных технических решений, одно из которых — использование остронаправленных антенн. Например, ширина основного лепестка диаграммы направленности параболической антенны диаметром 2 метра в диапазоне 12 ГГц (Ku-Band) составляет 0,9 градуса на уровне половинного усиления. Именно с такой точностью антенна должна быть наведена на спутник. Поэтому обычную спутниковую систему с неподвижной антенной можно использовать для приема сигналов только одного спутника. Для приема нескольких спутников необходимы дополнительные устройства. Из них самыми широкими возможностями обладает полярная подвеска. Это механическое устройство, которое обеспечивает перевод антенны со спутника на спутник электроприводом с единственным двигателем. Настройка спутниковой системы с полярной подвеской — сложная процедура, тем не менее, с ней может справиться настройщик любой квалификации. Для этого нужно понимать, как устроена полярная подвеска.

Геометрия геостационарной орбиты

Телевизионные спутники выводятся на геостационарную орбиту (ГО). Спутник на ГО, вращаясь вокруг Земли, остается неподвижным относительно земной поверхности.
Изображение
Только при этом условии обеспечивается круглосуточное нахождение спутника в зоне видимости передающей и приемной земных станций и только при этом условии обе станции могут использовать неподвижные антенны. В природе существует единственная геостационарная орбита. Она находится точно в плоскости земного экватора на удалении 42164 км от центра Земли или 35786 км от земной поверхности. Именно на этом расстоянии сила притяжения Земли такова, что заставляет спутник вращаться с угловой скоростью, равной скорости самой Земли — один оборот за 24 часа. Поскольку спутники на ГО неподвижны относительно Земли, для них применима система земных географических координат. Все они находятся на единственной окружности, параметры которой известны, поэтому положение любого спутника в пространстве однозначно определяется единственной координатой — долготой. Долготой спутника считается долгота земного меридиана, в плоскости которого находится спутник. Другими словами, если провести линию, соединяющую спутник с центром Земли, она пересечет земную поверхность в точке с широтой 0° (на экваторе) и долготой ?С0 — это и есть долгота спутника. Ее называют также орбитальной позицией спутника. Так же, как и долгота точки на земной поверхности, долгота спутника может находиться в пределах от 0 до 180° на Восток (East, E) и на Запад (West, W). Например, долгота спутников Hot Bird 1-6—13,0°Е. Это значит, что спутники находятся в месте пересечения ГО с плоскостью земного меридиана 13° восточной долготы, этот меридиан проходит возле Берлина.

Для увеличения числа транслируемых каналов в ограниченном частотном диапазоне, радиоволны излучаются передатчиками спутника в двух ортогональных поляризациях — вертикальной и горизонтальной (V и Н). В каждой точке земли "свои" вертикаль и горизонталь, поэтому направление поляризации излучения спутников ориентировано относительно земной оси. У волны с вертикальной поляризацией вектор электрического поля параллелен земной оси, у волны с горизонтальной поляризацией — перпендикулярен.


Видимая дуга ГО
Из рис.6.2 видно, что из любой точки земной поверхности можно наблюдать лишь часть ГО. На экваторе размер видимой дуги максимален и составляет примерно 164°. Представим себе земного наблюдателя в некоторой географической точке Т на широте Ф. Проведем в этой точке вертикаль — это линия, соединяющая точку Т с центром Земли. Горизонт — это плоскость, перпендикулярная вертикали. Из рисунка видно, что в точке Т размер видимой дуги ГО меньше, чем на экваторе. Чем выше широта Ф, тем меньшую часть ГО видит наблюдатель. Начиная с широты примерно 81° ГО полностью "уходит под горизонт": в приполярных областях прием спутникового телевидения невозможен.

Из точки Т выше всех над горизонтом виден спутник С0, расположенный в плоскости меридиана точки Т. Долгота этого спутника совпадает с долготой точки Т, а направление на этот спутник совпадает с направлением точно на юг. Спутники Сm, расположенные на ГО восточнее (западнее) С0, видны левее (правее) и всегда ниже С0. Наконец, спутники Сn максимально удалены от С0 и наблюдаются на горизонте. Таким образом, с точки зрения земного наблюдателя, видимая часть ГО представляет собой дугу, восходящую на юго-востоке, заходящую на юго-западе и имеющую кульминацию на юге (рисунок 6.2).
Изображение
Земной наблюдатель видит ГО под некоторым углом, поэтому для него направление вертикальной и горизонтальной поляризации излучения совпадает с местной вертикалью и горизонталью только для спутника С0. У спутников, находящихся на ГО западнее С0, направления вертикальной и горизонтальной поляризации повернуты от местных вертикали и горизонтали по часовой стрелке, у спутников, находящихся восточнее С0, — против часовой стрелки. (Здесь и далее предполагается, что точка наблюдения расположена в Северном полушарии). Угол поворота тем больше, чем дальше спутник от спутника С0 и чем меньше широта места. Крайний случай наблюдается на экваторе: там направление вертикальной поляризации всех спутников совпадает с горизонтальным направлением на местности. Чтобы обеспечить достаточную развязку при приеме сигналов с разной поляризацией, конвертор приемной антенны должен быть повернут под тем же углом.

Теория полярной подвески
На первый взгляд, чтобы переводить антенну со спутника на спутник, необходимо поворачивать ее в двух плоскостях, ведь видимая дуга ГО представляет собой кривую!
Изображение
Кроме того, необходимо поворачивать конвертор либо каким-то образом поворачивать плоскость поляризации принимаемой волны, например, с помощью магнитного поляризатора. Полярная подвеска позволяет решить обе задачи, используя единственный электродвигатель. Теория полярной подвески весьма проста.

Представим себе, что в той же точке Т надо установить подвижную антенну. Для этого необходимо смонтировать вертикальную трубу-опору. Но антенна вращается не вокруг трубы. На трубе неподвижно закрепляется ось вращения антенны NTS', параллельная земной оси NS (рисунок 6.3). Направление этой оси в пространстве совпадает с направлением на Полярную звезду, отсюда название этой оси (полярная ось — polar axis) и самой подвески. Разумеется, устанавливать ось вращения по звезде очень неудобно, да в этом и нет необходимости. Достаточно, во-первых, наклонить ось в вертикальной плоскости таким образом, чтобы ее на-правление составило с горизонталью угол Ф, или с вертикалью — (90° — Ф). Во-вторых, нужно расположить ось в плоскости меридиана, то есть установить ее в горизонтальной плоскости строго по направлению север-юг. Представим, что антенна вращается вокруг оси NTS'. Ничего хорошего из этого не получится: ось диаграммы направленности будет вращаться в плоскости, параллельной плоскости экватора, "поверх" спутников на ГО. Однако если наклонить антенну относительно оси вращения N'S' на угол параллакса ?, то, при вращении антенны, ось диаграммы направленности уже не будет перемещаться в одной плоскости, она будет двигаться по образующей конуса. Угол ? можно подобрать таким образом, чтобы при вращении антенны ось ДН перемещалась практически по ГО.

"Практически", потому что в общем случае точного пересечения с ГО не получается. Обусловлено это тем, что центр ГО не лежит на оси конуса. В результате, след оси диаграммы направленности вращающейся антенны на плоскости экватора представляет собой окружность, радиус которой меньше радиуса ГО. Поэтому, даже идеально настроенная полярная подвеска предполагает некоторую ошибку. Однако эта ошибка очень меленькая: при наихудших условиях (на широте 45°) она составляет не более 0,4° (на рисунке ошибка утрирована). Ею можно пренебречь для антенн, у которых ширина основного лепестка диаграммы направленности больше этой величины. Этому условию соответствуют антенны диаметром менее 2 метров для работы в диапазоне 1 - 2 ГГц и менее 6 метров — в диапазоне 4 ГГц, то есть подавляющее большинство антенн, используемых для индивидуального приема.

Если на антенну с полярной подвеской конвертор устанавливается таким образом, чтобы направление вертикальной поляризации у него было параллельно полярной оси антенны, то в любом положении антенны оно будет параллельно земной оси, то есть всегда будет соответствовать направлению вертикальной поляризации любого спутника. Это означает, что, при повороте антенны с Полярной подвеской, поворот конвертера обеспечивается автоматически и дополнительные устройства для этого не нужны.

Таким образом, настройка полярной подвески сводится к трем регулировкам: установка полярной оси антенны на угол широты Ф, разворот этой оси по горизонтали по направлению север-юг и установка угла параллакса v.


Типы полярных подвесок

При всем многообразии полярных подвесок их можно разделить на два типа: с центральным и с линейным приводом (рисунок 6.4).

В подвесках с центральным приводом электродвигатель с редуктором вращает червяк, который передвигает зубья большой шестерни. На оси шестерни жестко закрепляется антенна. Конструкция получается компактной. Главное достоинство — угол поворота антенны может быть больше 180°. Такая подвеска позволяет использовать всю видимую дугу ГО, "от горизонта до горизонта". Отсюда название подвесок этого типа Horizon-to-Horizon Mount (Н-Н Mount, H2H Mount) — подвески "Горизонт-Горизонт". Однако у подвески с центральным приводом есть серьезный недостаток: требуется слишком большой вращающий момент. Вспомним, что антенна вращается в плоскости, отличной от горизонтальной, то есть, при повороте из крайнего положения она одновременно под-нимается, а затем опускается. Если антенна большая и тяжелая, ее вес, за счет плеча длиной в радиус антенны, создает на оси очень большой момент. Диаметр же шестерни невелик, поэтому, чтобы создать на оси достаточный момент для вращения антенны, к зубьям шестерни необходимо приложить усилие, намного превышающее вес антенны. Поэтому подвески "горизонт-горизонт" используются, как правило, для небольших антенн, диаметром не более 1,5 метров.

Для больших антенн используются подвески с линейным приводом — актюатором. В таком приводе электродвигатель через редуктор вращает длинный винт, который располагается внутри цилиндрического кожуха. По винту ходит гайка, закрепленная в полом штоке. При вращении двигателя шток выдвигается из кожуха или втягивается в него. Таким образом, актюатор представляет собой телескопическую штангу, длина которой изменяется электродвигателем. Кожух крепится к неподвижной части подвески, а шток толкает рефлектор антенны. Даже небольшое усилие на штоке создает значительный вращающий момент за счет плеча — расстояния от оси вращения антенны до линии приложения силы. Поэтому актюаторы успешно используются с антеннами диаметром 3 метра и более.
Изображение
Основной недостаток подвески с актюатором — ограничение по углу поворота. Действительно, актюатор, подвижная и неподвижная части подвески образуют треугольник, одна сторона которого изменяет свою длину. Угол треугольника не может быть больше 180° — это максимальный теоретический угол поворота. Практически он намного меньше. Чтобы угол треугольника был равен нулю, необходимо, чтобы длина противолежащей стороны была равна нулю. Однако, даже при полностью втянутом штоке, расстояние между точками крепления штока и кожуха составляет, как минимум; S-7см, оно определяется физическими размерами деталей крепления. Максимальный угол ограничен другим обстоятельством: при выдвижении штока актюатор приближается к оси вращения, соответственно, уменьшается плечо, и актюатору становится все труднее поворачивать антенну. В предельном случае, когда точки крепления кожуха и штока оказываются на одной прямой с осью вращения, плечо имеет нулевую длину. В этом положении вращающий момент равен нулю: сколь бы большим ни было усилие на штоке актюатора, он не может повернуть антенну, а только растягивает или сжимает подвеску. Реальные полярные подвески с актюаторами обеспечивают поворот антенны на угол до 1200, что в общем случае меньше видимой дуги ГО. Поэтому, как правило, конструкция подвески предполагает установку актюатора слева либо справа от оси вращения. Таким образом, пользователь может выбрать ту часть видимой дуги, которая ему наиболее интересна — западную или восточную. Например, жителю европейской части России для приема в Ku-диапазоне наиболее интересна западная часть (15,0°W — 80,0°Е), а сибирякам интереснее принимать сигналы спутников восточной части дуги (40,0°Е — 145,0°Е) в диапазоне С.

Наиболее популярная практическая конструкция подвески "горизонт-горизонт" воплощена в изделиях, известных как "моторизованные подвесы". Они очень удобны тем, что позволяют легко переоборудовать уже установленную фиксированную антенну в антенну с полярной подвеской без каких-либо переделок. При этом используются все детали старой антенны, включая существующую опорную конструкцию (кронштейн). Антенна снимается с кронштейна, вместо нее на кронштейне монтируется "моторизованный подвес", затем, уже на поворотной оси подвеса, с помощью штатного крепления устанавливается антенна. На российском рынке наиболее популярны изделия "два в одном", например, SMR-90G, SMR-128 фирмы Jaeger (Тайвань). И "три в одном", например, SM3D12 фирмы Sat Control (Словения). Первые представляют собой комбинацию полярной подвески и электропривода, вторые — полярной подвески, электропривода и микропроцессорного контроллера (позиционера), управляющего поворотом и управляемого цифровым ресивером по протоколу DiSEqC(tm).

С первого взгляда, в этих устройствах сложно узнать элементы полярной подвески. Хомуты в нижней части обеспечивают крепление подвески к вертикальной трубе и установку полярной оси по направлению север-юг. Угол широты устанавливается регулировочным винтом. Регулировка угла параллакса в "моторизованных подвесах" отсутствует. Угол параллакса устанавливается с помощью механизма из комплекта антенны, изначальное назначение которого — регулировка угла места. Однако зачастую этот механизм рассчитан только на положительные углы места (ведь видимые спутники находятся выше горизонта), а угол параллакса — отрицательный. Поэтому у многих "моторизованных подвесов" ось вращения антенны делают изогнутой, таким образом, диапазон углов смещается в отрицательную сторону.

Полярные подвески, предназначенные для работы с актюаторами, как правило, являются частью антенны и поставляются вместе с ней. Большинство антенн диаметром более 1,5 метра, которые производятся и продаются в России, могут быть поставлены в двух версиях — с фиксированным креплением или с полярной подвеской. Не составляют исключения популярные антенны СТВ-2,0-11, СТВ-2,4-11 ОАО "АлМет" (торговая марка "SUPRAL"), ан-тенны 3,1m фирмы Patriot (США), сетчатые антенны S-7, S-7,5, S-8 (торговые марки SAMI, KTI, LANS) и другие. Актюаторы не входят в комплект и приобретаются отдельно. В конструкции таких подвесок все регулировки понятны и легко узнаваемы. Стакан со стопорными болтами служит для крепления подвески на вертикальную трубу-опору и для установки полярной оси в горизонтальной плоскости по направлению север-юг. Для установки угла широты слу-жит регулировочный винт с контргайками. Угол параллакса изменяется с помощью одного или двух регулировочных винтов.

Предварительная настройка

Перед монтажом необходимо убедиться, что труба опоры или кронштейна была установлена строго вертикально. Это можно сделать с помощью строительного уровня или отвеса. Можно воспользоваться и "народным методом" — по двум углам стоящих неподалеку зданий. Зажмурив один глаз, следует встать таким образом, чтобы труба и угол здания находились на одной линии зрения ("в створе", как говорят моряки). Установив трубу строго параллельно углу, необходимо произвести выравнивание по второму углу, затем проверить вертикальность по первому углу и т. д. Желательно выбрать такие углы, чтобы направления на них отличались примерно на 90°.

Далее необходима установка оси вращения антенны в горизонтальной плоскости по направлению север-юг. Определение направлений по магнитному компасу — наихудший из возможных способов. Местное магнитное склонение и влияние металлических масс антенны и опоры могут вызвать погрешность в 10°-15°. Гораздо удобнее пользоваться картой города. Все карты ориентированы по сторонам света. На карте необходимо нанести точку установки антенны, затем подойти с картой непосредственно к антенне и развернуть ее таким образом, чтобы направления улиц, стен домов и направления на отдельные ориентиры на местности совпали бы с соответствующими направлениями на карте. Тогда вертикальные рамки карты укажут направление север-юг.

Другой способ — с использованием спутника СО: он находится точно на юге. Разумеется, этот способ применим только для городов, долгота которых совпадает или почти совпадает с долготой спутника, который можно уверенно принять и идентифицировать. Например, для Москвы (долгота 37,0°Е) — это спутник Eutelsat W4 36,0°Е; для Екатеринбурга (60,5°Е) — lntelsat-904 60,0°E и т.п. Необходимо с помощью мотора привести антенну на подвеске в положение, соответствующее максимальному подъему рефлектора. В "моторизованных подвесах" это положение соответствует нулевой отметке шкалы. В подвесках с актюатором шкалы, как правило, нет. Необходимо установить антенну на глаз или используя угольник, так как в этом положении некоторые элементы неподвижной и подвижной части подвески перпендикулярны друг другу. Затем, не используя мотор, нужно навести антенну на спутник, вращая ее вместе с подвеской на опоре и изменяя угол широты. Получив максимальный сигнал нужно зафиксировать подвеску на опоре (кронштейне). При любом способе невозможно добиться абсолютной точности, но это и не нужно: небольшие отклонения устраняются в процессе окончательной настройки.

Далее производится установка угла широты. Ее легко выполнить, если есть специальный прибор — маятниковый угломер (Angle Finder). Если такового не имеется, можно приспособить строительный уровень и транспортир или уровень и заранее изготовленный шаблон в виде нужного угла из картона или пластика. В крайнем случае, уровень можно заменить обычным отвесом.

Угол параллакса в процессе предварительной настройки устанавливать не надо, тем более, не надо рассчитывать его по формулам или номограммам. Вы зря потратите время: этот угол устанавливается в процессе окончательной настройки по фактическому спутниковому сигналу.

Окончательная настройка

Окончательная настройка полярной подвески осуществляется по спутниковому сигналу. Наблюдать сигнал удобнее всего по прибору с анализатором спектра (фирмы Promax, Unaohm, Rover или подобному). Если такого прибора нет, следует использовать спутниковый ресивер и телевизор. Для оценки силы сигнала можно использовать стрелочный или светодиодный индикатор (Satellite Finder), но только совместно со спутниковым ресивером, чтобы можно было идентифицировать спутник.

Настройка производится по трем спутникам: условно "южному", "западному" и "восточному". Орбитальная позиция "южного" спутника должна быть как можно ближе к долготе точки установки антенны. "Западный" и "восточный" спутники должны быть расположены по возможности дальше от "южного", но обязательно на видимой части ГО с учетом рельефа и застройки. Сигналы всех трех спутников должны уверенно приниматься на антенну данного размера. Желательно выбрать такие спутники, которые легко идентифицировать. Опять-таки, очень полезной окажется карта города, или калька с нее, или распечатка с электронной карты, на которой вы заранее нанесете точку установки антенны и проведете из нее расчетные азимуты на наиболее интересные спутники. Тогда на месте будет намного легче определить, какие спутники видны и в каких направлениях их искать. Затем необходимо:

1. Вращая антенну с помощью мотора и изменяя угол параллакса, настроить антенну на "южный" спутник по максимуму сигнала. Необходимо пользоваться только этими двумя настройками. Вращать подвеску на опоре или наклонять полярную ось не следует. Зафиксировать величину угла параллакса: поставить риску, посчитать число витков резьбы, измерить расстояние и.т.п;

2. Вращая антенну с помощью мотора и изменяя угол параллакса, настроить антенну на "западный" спутник, определить, в какую сторону изменился угол параллакса, соответствующий максимальному сигналу "западного" спутника, по отношению к углу параллакса, соответствовавшему настройке на "южный спутник";

3. Вращая антенну с помощью мотора и изменяя угол параллакса, настроить антенну на "восточный" спутник, определить, в какую сторону изменился угол параллакса, соответствующий максимальному сигналу "восточного" спутника, по отношению к углу параллакса, соответствовавшему настройке на "южный спутник".
Изображение
Дальнейшие действия зависят от результатов сравнения углов. Возможные варианты (рис.6.5).
A. И "западный" и "восточный" спутники находятся выше "южного". Антенна описывает слишком крутую дугу. Мал угол широты. Вернуть антенну на южный спутник. Немного опустить ее регулировкой наклона полярной оси. Восстановить сигнал "южного" спутника, подняв антенну регулировкой угла параллакса. Повторить коррекцию, начиная с пункта 1.

B. И "западный" и "восточный" спутники находятся ниже "южного". Антенна описывает слишком пологую дугу. Велик угол широты. Вернуть антенну на южный спутник. Немного поднять ее регулировкой наклона полярной оси. Восстановить сигнал "южного" спутника, опустив антенну регулировкой угла параллакса. Повторить коррекцию, начиная с пункта 1.

C. "Западный" спутник находится ниже "южного", а "восточный" спутник — выше "южного". Дуга, которую описывает антенна, смещена к западу по отношению к действительной дуге ГО. Необходимо вернуть антенну на "южный" спутник. Немного сместить ее к востоку, повернув подвеску на опоре. Восстановить сигнал "южного" спут-ника, повернув антенну к западу с помощью мотора. Повторить коррекцию, начиная с пункта 1.

D."Западный" спутник находится выше "южного", а "восточный" спутник — ниже "южного". Дуга, которую описывает антенна, смещена к востоку по отношению к действительной дуге ГО. Нужно вернуть антенну на южный спутник. Немного сместить ее к западу, повернув подвеску на опоре. Восстановить сигнал "южного" спутника, повернув антенну к востоку с помощью мотора. Повторить коррекцию, начиная с пункта 1.

E. При настройке на оба спутника, "западный" и "восточный", изменения угла параллакса не требуется. Процесс настройки полярной подвески закончен. При вращении мотора антенна будет "собирать" спутники по дуге ГО.


Перед тем, как покинуть место установки антенны, необходимо обязательно повернуть ее с помощью мотора на максимальный угол в обе стороны и убедиться, что конечные выключатели надежно срабатывают, исключая работу мотора на механический упор. При необходимости следует отрегулировать положение хомута на кожухе актюатора и установку конечного выключателя таким образом, чтобы выбег штока максимально использовался для поворота антенны в интересующем диапазоне углов. Затем можно приступить к настройке ресивера и позиционера.

ВНИМАНИЕ!!! Данная статья подготовлена специалистами Группы компании "АРСТЕЛ" и является интеллектуальной собственностью ООО «АРСТЕЛ». Любые публикации данной статьи, а равно ссылки на нее возможны только с разрешения правообладателя.

Аватара пользователя
Admin
Сообщения: 99993
Зарегистрирован: 27 июн 2011, 16:11
Пол: Мужской
Зодиак:: Овен
Страна:: Украина
Имя: Роман
Мой телевизор :: SHIVAKI - STV143M4 - MKII , JVC - - AV1401ABE , Liberton D-LED 3225 ABHDR
Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Vu+ Zero, Beelink W95 (2Гб/16Гб)
Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
Благодарил (а): 2823 раза
Поблагодарили: 1401 раз

Методика настройки полярной подвески

Сообщение Admin »

Настройка мотоподвеса своими руками
Василий Алтухов

Спутниковая антенна – предмет исключительно точный. Градус вправо, градус влево – и сигнала уже не будет. Чтобы «поймать» другой спутник с нужным каналом или провайдером, приходится подолгу перенастраивать антенну. Но если установить ее на моторизированный подвес, она будет настраиваться самостоятельно!

Спутниковые параболические антенны обладают высоким коэффициентом усиления, который необходим для приема слабых сигналов со спутника и, как следствие, очень узкой диаграммой направленности. Из-за чего приходится изменять положение антенны, когда требуется настроиться на другой спутник. Это сильно осложняет жизнь любителям спутникового приема. Есть несколько способов обойти проблему: либо поместить несколько конвертеров на одну антенну, либо установить несколько антенн или антенн со сложной геометрией. Каждый из способов обладает как преимуществами, так и недостатками. Есть еще один способ – это установка антенны на моторизированный подвес, устроенный таким образом, что антенна при своем повороте отслеживает практически все видимые спутники. Слово «моторизированный» указывает на то, что настраиваться антенна будет автоматически. Используемый в этом случае тип подвески называется полярным. Название он получил от полярной звезды, потому что ось вращения этой конструкции при настройке должна быть параллельна оси вращения земли и направлена на эту самую звезду.

Конструкция полярного подвеса претерпела множество модификаций. Самым универсальным считается мотоподвес, состоящий из:

электрического двигателя небольшой мощности;
редуктора;
устройства управления двигателем;
приспособления для крепления спутниковой антенны, адаптированного под многие спутниковые антенны с фиксированной азимутально–угломестной подвеской;
собственного крепления на опору с возможностью всех необходимых регулировок.
Конечно, мотоподвес не лишен недостатков. Один из самых существенных – это скорость перемещения от позиции к позиции. С ней приходится мириться. Менее существенный – ограничение по диаметру антенны, обычно не более 1,2 м. Этот недостаток все больше сводится к минимуму, так как появляется множество спутников, зона покрытия которых перекрывает значительную территорию России и необходимость в больших антеннах отпадает.

Приобрести комплект спутникового приема не составит труда. Сейчас существует множество специализированных фирм, занимающихся продажей и установкой. При покупке наверняка посоветуют необходимое оборудования для приема желаемых спутников, к тому же, адаптированное под местные условия приема. Покупку оборудования и установку обычной антенны мы подробно рассмотрели в статье «Спутниковые радости» (на диске ты найдешь ее PDF-версию). В качестве хорошего варианта мотоподвеса можно порекомендовать популярный Strong SRT DM-2100 (стоит около 3000 рублей).

Установка и настройка антенны – процесс непростой. Тем более, если приобретается антенна с мотоподвесом. Это требует определенных навыков, знаний и, чаще всего, денег. Цена установки удерживает начинающего радиолюбителя от установки – но не только она. Есть ведь еще и любопытство, желание разобраться с траблами самому, реализовать свои творческие возможности и технические способности. Если ты такой чел – статья написана для тебя.

Черпаем знания
Как я уже отметил, процесс установки моторизированного подвеса достаточно сложен. Поэтому прежде чем перейти к практике, придется набраться терпения и изучить теорию. Постараюсь объяснить все как можно проще.

Идея использования геостационарных спутников для связи высказывалась еще К. Э. Циолковским и словенским теоретиком космонавтики Германом Поточником. Преимущества геостационарной орбиты получили широкую известность после выхода в свет научно-популярной статьи Артура С. Кларка в журнале «Wireless World» в 1945 году. Он предсказывал, что искусственный спутник земли, выведенный на круговую экваториальную орбиту на высоту 35786 км, будет обращаться вокруг земли за 24 часа. Для наблюдателя, находящегося на земле, этот спутник всегда будет находиться на одном месте, поэтому орбита такого спутника называется геостационарной. Если представить все спутники, находящиеся на геостационарной орбите, то в южной части неба, для северного полушария, цепочка спутников выстроится в дугу. Эта дуга в честь Артура Кларка была названа поясом Кларка. Самый верхний спутник будет тем выше, чем южнее находится наблюдатель. На экваторе верхний спутник будет прямо над головой, и пояс Кларка будет выглядеть ровной линией – делить небо на две равные части. Каждый спутник имеет свою орбитальную позицию. Она определяется меридианом, над которым спутник располагается. Например, известный телевизионный спутник HotBird находится над меридианом 13 градусов восточной долготы, поэтому и его позиция пишется, как 13E. Теперь, когда ты стал просвещенным человеком, разберем несколько терминов, которые понадобятся нам для настройки.

Угол места, или угол возвышения – это угол между линией горизонта и направлением на спутник в вертикальной плоскости. Чем ближе орбитальная позиция спутника к географической широте места приема, тем больше угол места, – и тем выше спутник над горизонтом. По мере удаления орбитальной позиции от географической долготы угол места уменьшается. В конце концов, становится отрицательным (спутник с такой орбитальной позицией скрывается за горизонтом).

Азимут – это направление на спутник в горизонтальной плоскости. Азимут спутника, орбитальная позиция которого совпадает с долготой места приема, будет равен 180, то есть антенна смотрит строго на юг. Азимут и угол места рассчитываются, в зависимости от координат антенны и положения спутника. Формулы приведены во врезке.

Элевация – именно это и есть один из важнейших углов для настройки полярной подвески спутниковой антенны. Чтобы антенна могла принимать все доступные спутники, она должна поворачиваться вокруг определенной оси. Ось называется полярной и должна быть параллельна земной оси. На экваторе полярная ось параллельна земной поверхности, а чем севернее точка приема, тем на меньший угол от вертикали будет отличаться наклон полярной оси. Так вот, элевация и есть угол, на который наклонена полярная ось относительно вертикали.

Следующий термин – деклинация. Если мы выставим только угол элевации для оси вращения антенны, то ни одного спутника нам не принять. «Луч» от антенны будет рисовать в небе прямую линию высоко над всеми спутниками. Чтобы исправить эту ситуацию, антенну следует наклонить относительно полярной оси на определенный угол. Этот угол называется углом деклинации.

Помимо этого – есть такое понятие, как корректирующий угол. Мы знаем, что для того, чтобы наша антенна поворачивалась, направляя свой «луч» точно на спутники, необходимо выставить углы элевации и деклинации. Но не все так, как хотелось бы. Если настроить мотоподвес по углам элевации и деклинации, рассчитанным по приведенным формулам, антенна будет своим «лучом» описывать в небе дугу, немного отличающуюся от дуги пояса Кларка. Это весьма нежелательно. И чем больше у вас антенна, тем сильнее погрешность будет сказываться на приеме. Чтобы избежать этого неприятного момента, вводится небольшая поправка – корректирующий угол. Обычно он не превышает одного градуса. На величину этого угла уменьшаются углы деклинации и элевации.

Угол поворота полярной подвески – это угол, на который нужно повернуть антенну вокруг полярной оси (относительно направления на юг) для настройки на определенный спутник. На первый взгляд, кажется, что этот угол должен быть равен разнице между азимутами спутника и азимутом направления на юг… но это в корне неправильно. Отрицательное значение угла означает поворот полярной подвески на запад относительно южного направления, положительное – на восток.
Полярный мотоподвес приспособлен под установку офсетной антенны, поэтому речь пойдет как раз о таком типе антенн. Название офсетной антенны говорит о том, что фокус у нее смещенный. Конвертер вынесен из зоны затенения зеркала антенны. Именно поэтому «луч» антенны не перпендикулярен плоскости раскрыва антенны, а направлен выше – как раз на угол офсетности. Благодаря этому, офсетная антенна не смотрит в небо, как прямофокусная, а располагается почти вертикально. Угол офсетности можно найти в паспорте на антенну. Если паспорта нет, этот угол можно рассчитать (смотри врезку).

Для крепления антенны на мотоподвесах используется отрезок трубы, закрепленной на оси силовой шестерни редуктора. Эта труба получила название «хобот» (потому что она имеет изгиб и со стороны действительно напоминает хобот слона). Изгиб нужен, чтобы сделать конструкцию универсальной: на нее крепится без доработки большинство антенн с азимутально-угломестной подвеской. Чтобы максимально упростить процедуру настройки подвески и сделать правильные расчеты, понадобится знать, на какой угол загнут «хобот» у мотора. Этот угол обычно указывается в паспорте на мотор и обычно составляет 30 градусов, но бывают моторы с углом изгиба «хобота» 35 и 40 градусов. Если в паспорте на мотор угол не указан (вот незадача!), придется его измерять подручными средствами – линейками, транспортирами, у кого на что хватит выдумки.

Сборка антенны в домашних условиях
Ну вот, после долгого и нудного изучения теории со страшными формулами пришло время применить свежеполученные знания на практике. Мне вот тоже всегда хотелось пощупать сначала все руками, книжек не читать – но, увы, каждый раз убеждался, что практика без теории никуда не годится.

В качестве примера приведу «реальные данные для установки и настройки антенны с мотоподвесом» – или как это делалось в Нижнем Новгороде. Тебе же придется произвести расчеты уже со своими географическими координатами, размерами антенны и параметрами мотоподвеса.

Исходные данные
Географические координаты места приема
Широта Lat = 56.2
Долгота Long = 44.2
Радиус земли Rз = 6378 км.
Радиус геостационарной орбиты Rорб = 42233 км.
Антенна Golden Interstar 0.9 м.
Большой диаметр антенны D = 980 мм.
Малый диаметр антенны d = 900 мм.
Мотоподвес Strong SRT DM-2100
Угол изгиба «хобота» мотора m = 30
Расчеты, как уже было сказано, можно произвести вручную или посчитать в Excel'е, вбив исходные данные в специально подготовленный xls-файл. Так или иначе, получится следующий результат:

Поправка = 0.623?
Элевация = 33.11?
Деклинация = 7.23?
Угол офсетности = 23.3?
Все необходимые углы для настройки подвески у нас есть, осталось их правильно применить. Практика установки и настройки полярной подвески подсказала, что можно большую часть процедуры выполнить дома, на удобном столе. Для этого понадобится небольшой отрезок ровной трубы диаметром 25-42 мм и длиной, немного больше большого диаметра антенны. В моем случае 1-1.2 м. Антенну необходимо собрать согласно инструкции по сборке. Штангу конвертеродержателя можно пока не устанавливать: будет удобнее выставлять углы. Итак, зажимаем трубу в хомуты крепления подвески так, как будто это опора, а антенну кладем вниз зеркалом на ровную поверхность (например, на большой стол или просто на пол).

Приступаем к первому этапу – установке деклинации. Нам нужно выставить трубу относительно плоскости зеркала антенны под углом деклинации с учетом угла офсетности и угла изгиба хобота. Это значение можно получить по нехитрой формуле – у меня получается 0.53.

Самый простой способ выставить угол – это метод прямоугольного треугольника. Один из катетов нам известен (большой диаметр антенны), необходимо рассчитать длину второго катета: b = 9 мм.

Угол в моем случае положительный, поэтому расстояние от трубы до кромок антенны сверху должно быть больше, чем снизу, на величину b. Аккуратно изменяя положение трубы, добиваемся как можно более точного соответствия разницы между расстояниями сверху и снизу. Если угол отрицательный, то снизу расстояние должно быть больше, чем сверху. Замечу, что формулы я привожу для понимания того, почему мы делаем именно так, а не иначе. Естественно высчитывать это на бумаге необходимости нет; все легко просчитывается в Excel'е с помощью специального файла с расчетами.

Перед установкой мотора необходимо проверить, чтобы он был установлен в нулевую позицию. Лучше всего подключить его к приемнику и выполнить команду «Идти в 0». Хобот мотора зажимаем в хомуты крепления подвески так, чтобы мотор расположился строго перпендикулярно плоскости антенны. При этом хомуты крепления должны располагаться как можно ближе к подшипнику хобота, чтобы максимально уменьшить рычаг и уменьшить нагрузку на мотор. Перпендикулярность расположения мотора можно проконтролировать с помощью рулетки, измеряя расстояния с двух сторон до краев антенны: оно должно быть одинаковое. Следи за тем, чтобы болты хомутов не доставали корпуса мотора при вращении хобота.

Установка элевации – это следующий шаг. Большой точности тут не требуется, так как угол будет корректироваться при настройке антенны на месте. Достаточно выставить его по шкале мотора. Обрати внимание на то, что часто на моторе есть две шкалы: «Элевация» и «Широта» (не стоит их путать). Дотошный читатель возразит, что угол элевации можно выставить более точно, опять же воспользовавшись методом треугольника – но это совсем не обязательно. Конструкция под собственным весом провиснет, и угол элевации все равно придется поправлять.

На этом предварительная настройка подвески завершена. Соберем антенну окончательно, установив штангу конвертеродержателя.

Выходим с антенной на улицу
Первое, что нужно сделать на месте – конечно, установить опору. Опора должна отвечать следующим требованиям:

максимально жесткая конструкция с возможностью регулировки вертикальности трубы для крепления антенны;
надежное крепление к стене или иному основанию;
достаточный вынос для обеспечения антенне свободы при вращении мотора.
Опора крепится к основанию при помощи анкерных болтов, сквозных шпилек или распорных дюбелей. Лучше, чтобы количество крепежных элементов было больше и обеспечивало солидный запас прочности крепления. Труба для крепления антенны выставляется строго вертикально при помощи отвеса или строительного уровня.
Все, – теперь осталось установить саму антенну и перейти к окончательной доводке. Но прежде чем взгромождать антенну на опору, следует дома попробовать покрутить мотор, подключив его к приемнику. Есть два режима управления мотором: пошаговый и USALS. Очень хорошо, если мотор и приемник поддерживают режим USALS – на мой взгляд, самый удобный режим. Для правильного функционирования необходимо установить в приемнике корректные географические координаты места приема (чтобы приемник мог правильно просчитать угол поворота).

Затем нужно выбрать опорные спутники, по которым будем настраивать антенну. Опорных спутников должно быть, как минимум, три – вершинный, крайний западный и крайний восточный. В моей местности как нельзя лучше для вершинного подходит Eurasiasat 42E, потому что долгота места – 44,2 градуса и он ближе всего к южному направлению. Правило простое: чем ближе позиция вершинного спутника к географической долготе, тем лучше. Крайними предпочтительно выбирать хорошо принимаемые спутники, как можно ближе к краям дуги Кларка. В моей местности это – Yamal 90E и Sirius 5E.

Пришло время приступать к самому интересному – к поиску сигнала. Идеальный вариант, когда удается разместить приемник и телевизор недалеко от места установки: чтобы можно было управлять приемником и видеть уровень сигнала, отображаемый на телевизоре. Когда такой вариант невозможен, придется настраивать антенну с помощником. Он будет управлять приемником и сообщать уровень сигнала.

Устанавливаем антенну на заранее закрепленную и выставленную вертикально опору и слегка затягиваем гайки хомутов подвески так, чтобы антенну можно было с небольшим усилием поворачивать (предварительно ориентируем на юг). Конвертер следует установить на штангу конвертеродержателя строго вертикально, чтобы треугольник на конвертере, обозначающий положение приемного зонда находился сверху. Подключаем мотор согласно инструкции к конвертеру и к приемнику. После чего приступаем к непосредственно настройке.

Юстировку надо начинать с вершинного спутника. На приемнике необходимо установить параметры LNB для вершинного спутника, а также ввести координаты места приема в установках USALS (если приемник и мотор поддерживают этот режим), выбрать вершинный спутник из общего списка и установить параметры рабочего транспондера (передающая часть спутника). Параметры рабочих транспондеров для любого спутника можно найти на сайте www.lyngsat.com. Некоторые приемники подают команду на мотор для поворота сразу после выбора спутника; мотор при этом должен переместиться в нужную позицию. Если этого не произошло, то вручную подай команду «Идти в позицию». В этом положении мотора будем настраиваться на вершинный спутник.

Если приемник не поддерживает режим USALS, то повернуть мотор на необходимый угол придется самому, ручками, используя пошаговый режим. Чтобы это сделать точно, нужно сначала определить угол, эквивалентный одному шагу. Считая шаги, поверни хобот мотора на 10 градусов и контролируй угол поворота по шкале мотора. Сделал? Теперь остается разделить 10 градусов на количество шагов и получить искомый угол!

Угол поворота хобота мотора, которому соответствует направление на нужный спутник, рассчитываем по специальной формуле «угол поворота полярной подвески». В моем случае вершинный спутник Eurasiasat 42E с орбитальной позицией 42 градуса, и этот угол равен 2.38. Отрицательное значение угла означало бы, что поворачивать мотор нужно в западном направлении.

Проверяем, все ли так, как надо: антенна установлена на вертикальную опору, повернута ориентировочно в южном направлении, приемник включен в режим контроля сигнала и качества, установлены параметры заведомо рабочего транспондера, хобот мотора повернут на угол соответствующий вершинному спутнику. Теперь плавно, без рывков, поворачиваем антенну в одну сторону, потом в другую – пока шкалы уровня сигнала и качества не покажут значение, отличающееся от нулевого значения. Добиваемся максимального значения показаний шкал и равномерно затягиваем гайки хомутов подвески. Затягивая гайки, помни, что при этом антенна слегка поворачивается вслед за обжимаемым хомутом, поэтому необходимо следить за значением шкал сигнала и качества. Легким отклонением антенны вверх и вниз проверяем, одинаково ли при этом уменьшаются уровни шкал. Если показания шкал увеличиваются при перемещении в каком-либо направлении, то необходимо ослабить крепления угла элевации и подстроить положение антенны по максимуму уровня шкал. В этом положении затягиваем крепление угла элевации. Антенну следует отклонять нежно и аккуратно, насколько позволяет естественная упругая деформация подвески. Ни в коем случае не допускай деформации зеркала, иначе получишь ложный эффект изменения уровня.

Если все сделано правильно, то можно с 90% уверенностью сказать, что настройка завершена. Нужно только проконтролировать сигнал на крайних спутниках. Поворачиваем антенну сначала на восточный спутник и контролируем уровень сигнала при отклонении антенны вверх и вниз. Потом – на западный и также контролируем уровень сигнала при отклонении антенны. Если на крайних спутниках при отклонении антенны вверх и вниз сигнал уменьшается одинаково, то настройка удалась на славу. Ну, а если не повезло и сигнал увеличивается при отклонении антенны, то отчаиваться тоже не стоит. Нужно лишь запомнить, при отклонении в какую сторону увеличивается сигнал на западном и восточном спутниках. По приведенной таблице находим твою ситуацию и исправляем. После каждой поправки положения подвески проверяй прием на вершинном и крайних спутниках. При необходимости – примени дополнительные корректировки. Для тонкой настройки подвески бывает достаточно подтянуть нужную гайку: антенна отклонится на очень маленький угол – и его порой хватает, чтобы исправить неточности настройки.
Кстати, совет новичкам, первый раз взявшимся за настройку антенны. Будет лучше, если ты потренируешься в настройке антенны с азимутально-угломестной подвеской на разные спутники перед тем, как браться за настройку мотоподвеса. Это даст возможность освоить установку параметров приемника и «пристреляться» к спутникам. Да и чувствовать себя будешь намного уверенней!


Как посчитать офсетность
Исходными данными нужно взять большой (D) и малый (d) диаметры антенны. Эти значения не стоит брать из паспорта. Их следует измерить с максимально возможной точностью по кромкам в местах перехода параболической части зеркала на бортики. Формула расчета угла офсетности предельно простая:

офсетность = ACOS (d/D)

Заметь, что не все офсетные антенны поддаются такому расчету. Некоторые производители антенн преднамеренно изменяют форму зеркала, и оно получается не эллиптической формы, а круглой. В таких случаях, чтобы определить угол офсетности, приходится идти на ухищрения. Один из вариантов – надежно установив зеркало антенны в горизонтальном положении, налить в него воду и измерить размер получившейся эллиптической лужицы по максимальному и минимальному значению. Эти значения – подставить в вышеуказанную формулу.

DVD
На диске ты найдешь необходимые файлы и программы для проведения расчетов, а также поясняющие фотографии в высоком разрешении.

WARNING
Работая на крыше или просто на высоте, будь предельно осторожен. Никакое телевидение и скоростной интернет не стоят твоей жизни.

Вернуться в «Спутниковое ТВ для чайников. Инструкции.»