¿Cómo se procesaron exactamente las señales de los platos cuádruples de Apollo Deep Space High-Gain Antenna o Russian B-529 para el control local del seguimiento?

Las imágenes a continuación (y sus fuentes) muestran los platos cuádruples de la antena de alta ganancia del espacio profundo de Apolo y la antena de seguimiento de la estación terrestre rusa B529.

De la nota técnica de la NASA TN D-6723 Informe de la experiencia de Apolo: diseño y análisis de la señal del sistema de banda S que encontré aquí

La antena de alta ganancia consta de una bocina de haz ancho de 11 pulgadas de diagonal flanqueada por un conjunto de cuatro reflectores parabólicos de 31 pulgadas de diámetro, como se muestra en la figura 5. Anchos de haz de transmisión de 40,0°, 11,3°" y 4,4 ° son seleccionables por interruptor manual.Las ganancias de recepción y transmisión correspondientes a estos anchos de haz se enumeran en la tabla I. La antena realiza un seguimiento mediante un barrido cónico electrónico donde la información de seguimiento del ángulo se codifica como modulación de amplitud (AM) en la señal modulada en fase Esta información de error se extrae dentro del equipo USB mediante un detector de amplitud coherente de banda estrecha y se enruta de regreso al sistema de antena, lo que proporciona control de desplazamiento angular.

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Mi comprensión o al menos la teoría de cómo funcionó esto realmente está escrita en este comentario (ahora eliminado):

Al menos la parte de la señal de cada una de las cuatro antenas se amplifica, detecta y cambia por separado a un nivel de intensidad de señal de CC, y luego se utiliza la relación de las cuatro intensidades de señal para determinar la dirección y la magnitud del error de puntería y se utiliza para la dirección y el seguimiento.

y así es como también creo que funcionaban los viejos platos soviéticos de seguimiento de parábolas cuádruples, pero me gustaría seguir leyendo. Sin embargo, no estoy seguro. ¿Es posible entender exactamente cómo funcionó esto?

Pregunta: ¿Cómo se procesaron las señales de los platos cuádruples de la antena de alta ganancia Apollo Deep Space o el B-529 ruso para el control local del seguimiento?

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Tomado de ¿Por qué tener cuatro parábolas en una matriz del lado del suelo en lugar de solo una grande?

Respuestas (2)

Para preguntar sobre cuatro antenas del sistema B-529: "¿Es posible entender exactamente cómo funcionó esto?"

En la Fig. 5 es un diagrama de la formación analógica del sistema de antena B-529 de las señales de diferencia total de polarización lineal por separado para polarización vertical y horizontal. Hay dos etapas de suma de señales, y las señales en fase se agregan tanto en la primera como en la segunda etapa. Por lo tanto, la relación señal/ruido en cada etapa se duplica y la relación señal/ruido resultante se vuelve 4.

На рис. 5 представлена ​​схема аналогового формирования антенной системой Б-529 суммарноразностных сигналов линейной поляризации отдельно для вертикальной и горизонтальной поляризации. Ззесь и mecмюю два этапа сенениiencia сигналов, причеíf Поэтоем оношение сигнал/шм на каждой стуени удваиваетiante и рлльтирющее рibilidad

http://russianspacesystems.ru/wp-content/uploads/2017/03/6s45.pdf

El sistema está diseñado de acuerdo con un esquema de dos canales, que proporciona una recepción polarizada espaciada de señales de polarización horizontal y vertical en los rangos de onda de metros y decímetros, seguida de la adición de señales y la generación automática de una señal de video telemétrica desde el canal con la mejor relación señal-ruido. Система выполнена по двухканальной схеме, обеспечивающей поляризационно-разнесенный прием сигналов горизонтальной и вертикальной поляризации в метровом и дециметровом диапазоне волн с последующим сложением сигналов и автоматической выдачей телеметрического видеосигнала из канала с лучшим отношением сигнал/шум.

El sistema de antena CM-178 proporciona recepción de señales en los rangos de onda de metros y decímetros con polarización arbitraria de la onda electromagnética. Ан c.

El sistema consta de cuatro espejos parabólicos de 6 metros de diámetro con centros de fase espaciados (Fig. 8). Система состоит из четырех параболических зеркал диаметром 6 метров с разнесенными фазовыми центрисм.8).Fig.8 y Fig.9

Los espejos se colocan en el dispositivo giratorio de soporte CM-175, que asegura su rotación en la dirección de la nave espacial. Para determinar la dirección hacia el objeto, se utiliza el método de monopulso con la formación de las señales total y diferencia para los planos de radiogoniometría azimutal y de elevación. La ventaja del sistema de diferencia total es la independencia de la dirección de la señal igual de la incursión de fase parásita en los canales. Зеркала размещены на опорно-поворотном устройстве CM-175, обеспечивающем их поворот в направлении космич Для определения направления на объект применяется моноимпульсный метод с образованием суммарного и разностного сигналов для азимутальной и угломестной плоскостей пеленгации.

El área efectiva de la antena sobre el canal total es de al menos 20 metros cuadrados en el rango de onda del metro y 25 metros cuadrados. metros en el rango de onda del decímetro. El ancho del diagrama de resumen es de 2,5° - 3° en decímetros y de 7,5° - 12° en dos secciones del rango de metros. Los errores de seguimiento máximos a una velocidad del viento de 20 m/s no superan los 30 minutos de arco en elevación y azimut. Los emisores y alimentadores de antena usados ​​proporcionan recepción de señales en una amplia banda de frecuencia. El coeficiente de superposición de frecuencia es 7, lo que le permite recibir señales de todas las frecuencias operativas de los rangos de metros y decímetros.

Эффективная площадь антенны по суммарному каналу составляет не менее 20 квадратных метров в метровом и 25 квадратных метров в дециметровом диапазонах волн. Ширина суммарной диаграммы составляет 2,5° - 3° en дециметровом и 7,5° - 12° en двух участках метрового . Максиеальныor шибки сровождения при сорости ветра 20 м/с не превышаюаю tim Используемые излучатели антенн и фидеры обеспечивают прием сигналов в широкой полосе частот. Коээициент перекрытия по частоте равен 7, что позвemente лриниockher сигналех рнн.

En la Fig. 9 se muestra una vista aproximada de los diagramas de diferencia y total. En la dirección del eje de la antena (α = β = 0), la señal de diferencia es cero y la señal total es máxima. Cuando el objeto se desvía de la dirección de la señal igual, la amplitud de la señal en el canal de diferencia caracteriza el valor, y la fase con respecto a la fase del canal total indica el lado de la desviación. La señal del canal de diferencia se usa en el servodrive CM-175 para rotar el eje de la antena a lo largo de la coordenada angular correspondiente al objeto.

Примерный вид суммарной и разностной диаграмм приведен на рис.9. На направлении оси антенны (α=β=0) разностный сигнал равен нулю, а суммарный максимален. При отклонении объекта от равносигнального направления амплитуда сигнала в разностном канале характеризует величину, а фаза по отношению к фазе суммарного канала - сторону отклонения. Сигнал разносеcel

http://niskgd.ru/pages/selena-m/tm/

Esto es tan útil que modifiqué la pregunta para preguntar directamente sobre el B-529, ¡gracias! Después de buscar más términos en su enlace, encontré este artículo de autores rusos en inglés: Fases digitales para aumentar la eficiencia del sistema de antena B-529

Esta frase aquí:

La antena realiza un seguimiento mediante un escaneo cónico electrónico.

No es del todo útil. El escaneo cónico electrónico era una cosa en el radar, una especie de paso intermedio entre el cambio de lóbulo (también conocido como lóbulo secuencial) y las técnicas de monopulso . Por lo que puedo decir, la radio CSM USB usaba una especie de casa intermedia que una fuente denominó "monopulso de un solo canal". Curiosamente, al menos un documento de la NASA se refirió al sistema de seguimiento de antena CSM como "lobulación secuencial" ( Lunar Far Side Communication Satellites ), pero esto parece ser único y, por lo tanto, probablemente un error.

Para un verdadero seguimiento monopulso, puede tener cuatro receptores, cuyas salidas se unen para proporcionar una señal de suma y dos señales de diferencia, normalmente una para azimut (tomada de receptores separados horizontalmente) y otra para elevación (tomada de receptores separados verticalmente). Esto le proporciona valores continuos de error de elevación y azimut. No entraré en muchos más detalles sobre los sistemas de seguimiento de monopulso, ya que hay muchas cosas disponibles gratuitamente que harán un mejor trabajo que yo. El sistema de "monopulso de un solo canal" alterna entre proporcionar señales de error de azimut y elevación a cierta velocidad. No estoy completamente seguro de cuál fue la tasa de ciclo en el CSM, pero veo referencias a 50 Hz.

Del Programa de estudio avanzado de transpondedor de banda S , 1968:

Este sistema se ha denominado nominalmente rastreador monopulso de un solo canal, sin embargo, conserva las propiedades de un sistema de lóbulos secuenciales debido a la técnica de muestreo. En sucesión, la entrada del receptor ( Σ + Δ ) contiene información de acimut y luego información de elevación de la misma manera que una técnica de lobulado secuencial muestra información en cada cuadrante. La única diferencia es que Δ A z y Δ mi yo las señales están formadas por la red de suma y diferencia de la antena en lugar de procesar la amplitud del pulso recibido de cada lóbulo

Sistema de seguimiento de antena monopulso de un solo canal

El "CAD" es el detector de amplitud coherente (que creo que es lo mismo que un detector de envolvente síncrono , si está interesado), y "AGC" sería el control automático de ganancia, una señal derivada de algún otro CAD que no se muestra en este diagrama de bloques en particular. Los valores de error se habrían devuelto a un sistema de servocontrol para dirigir la antena.

Las estaciones terrestres USB, como la antena rusa descrita en la respuesta de A. Rumlin, utilizaron técnicas de monopulso reales para ayudar a apuntar sus antenas, con un grupo de cuatro cuernos que impulsan una única antena parabólica grande. El programa de estudio de banda S anterior sugirió que el sistema CSM se actualice a un sistema de seguimiento monopulso, utilizando el detector de diferencia de fase de banda ancha (WBD) existente:

Sistema de seguimiento de antena monopulso recomendado


Aparentemente, la antena también apuntó a la Tierra usando un sensor IR, aunque solo encontré una referencia a eso: Actas de la conferencia técnica de banda S unificada de Apolo en "Características de la antena CSM".

También de posible interés es el hecho de que la antena de alta ganancia es, de hecho, dos antenas de alta ganancia: la bocina gran angular de 11 pulgadas en el medio, con el ángulo de haz más amplio y la ganancia más baja, que presumiblemente se habría utilizado más cerca a la tierra. Ese bit en sí mismo está compuesto por cuatro bocinas, por lo que probablemente podría cambiarse exactamente al mismo hardware de seguimiento que habría utilizado el conjunto de antenas parabólicas.

Oh, esto es muy interesante, gracias! Voy a tener que profundizar y pensar en esto. Sin embargo, estoy atrapado en un punto muy básico. Usando alguna forma de escaneo cónico tradicional, puedo determinar la distancia angular a la que se encuentra la fuente de una señal desde la dirección de perforación (o nominal) a la que apunta mi matriz cuádruple porque tengo cada uno de los cuatro apuntando en una dirección ligeramente diferente. Podría ser una medida unidireccional; la fuente de la señal podría ser una baliza que esté rastreando o un reflejo de radar.
Pero en el modo monopulso, usando polarización por ejemplo, parece que tiene que codificar su propio pulso transmitido (por ejemplo, polarización vertical a la izquierda, horizontal a la derecha), o si está recibiendo una baliza, tendrá codificación angular; transmiten verticalmente a la izquierda, horizontalmente a la derecha, y cuando medimos la relación, conocemos nuestra posición relativa a su puntería. Tal vez mi problema es que aprendí sobre el escaneo cónico en el contexto del seguimiento; apuntando una antena receptora, y no en radar...
@uhoh, también existe el escaneo cónico de solo recepción (COSRO), desarrollado para ocultar el hecho de que está usando un radar de escaneo cónico de su objetivo mediante el uso de un emisor simple y un receptor de escaneo cónico. En cualquier caso, debido a que los lóbulos de monopulso no están alineados, las señales devueltas tendrán ligeras diferencias de fase y amplitud, de las cuales puede extraer errores de puntería continuamente , en lugar de a la velocidad determinada por su velocidad de rotación de exploración cónica.
Gracias de nuevo, comenzaré a leer más en la mañana después del café.