Виды спутниковых антенн

Виды спутниковых антеннНаибольшее распространение для приема спутникового телевидения нашли:

• параболические (зеркальные) антенны:
• плоские антенны.

Зеркальные антенны

Зеркальными называются антенны, у которых поле в раскрыве формируется в результате отражения электромагнитной волны от поверхности рефлектора (зеркала).

В зависимости от конструкции параболические приемные антенны могут быть как однозеркальными, так и двухзеркальными. Двухзеркальные антенны обладают рядом достоинств, по сравнению с однозеркальными, но они более сложные и дорогостоящие. Поэтому для приемных устройств диапазона 11-12 ГГц, как правило, применяют однозеркальные антенны.

Виды спутниковых антенн

В свою очередь, однозеркальные антенны можно разделить на прямофокусные (рис. 2) и офсетные (рис. 3).

Однозеркальная прямофокусная параболическая антенна

Рефлектор представляет собой зеркало в виде параболоида вращения. Если у антенны облучатель расположен в фокусе зеркала, то она называется прямофокусной. Размеры таких антенн могут быть совершенно различными. При диаметре раскрыва антенны до 1,5 м часто применяются осенесимметричные зеркальные антенны (рис. 3), так называемые офсетные антенны. У такой антенны облучатель расположен не в фокусе зеркала, а смещен. Преимущество такого построения антенны состоит в том, что облучатель не затеняет раскрыва зеркала, что несколько увеличивает коэффициент усиления. Рефлектор обычно имеет яйцевидную форму, иногда усеченную.

Приемная офсетная зеркальная антенна

Осевая симметричность зеркала должна учитываться при установке и ориентации антенны. Прямофокусная антенна ориентируется так, чтобы ее оптическая ось (ось симметрии) совпадала с направлением на спутник. Раскрыв же офсетной антенны должен быть отклонен от направления на спутник на некоторый угол.

В настоящее время антенны изготавливают из алюминиевых сплавов марки АМцМ, АМгМ, АД1М или стального проката 08 КПС, 08 Ю толщиной от 0,6 до 2,5 мм. Стеклопластиковые рефлекторы изготавливают путем проклеивания многих слоев стеклоткани. Далее поверхность оклеивается алюминиевой фольгой, что обеспечивает высокие радиотехнические характеристики.

Основными геометрическими характеристиками антенны являются:

• диаметр Д;
• фокусное расстояние f;
• глубина рефлектора В;
• фокус зеркала F;
• угол раскрыва апертуры

Отклонение реальной формы от идеальной в процессе изготовления антенны существенно влияет на электрические параметры антенны, например, отклонение формы поверхности на 2 мм означает снижение коэффициента усиления на 10%. Для антенн с небольшой кривизной зеркала и диаметром обеспечить высокую точность поверхности гораздо легче , чем для глубоких и больших зеркал.

Облучатель — это устройство для передачи энергии, сфокусированной рефлектором, в конвертор. Одним из наиболее часто применяемых облучателей для параболических антенн непосредственного телевизионного вещания можно назвать рупор, представляющий собой открытый конец круглого вол
новода с дополнительным рефлектором — экраном, служащим для переотражения части передаваемой энергии облучателя в направлении рефлектора. Типовая конструкция такого облучателя представлена на рис. 4. Чтобы предотвратить попадание воды и пыли внутрь облучателя, его раскрыв закрывают фторопластовой или полистирольной пленкой толщиной 0,1-0,15 мм.

Типовая конструкция рупорного облучателя

Поляризатор антенны обеспечивает возможность преобразования поляризованных определенным образом электромагнитных волн в сигнал с требуемой линейной поляризацией для конвектора. Поляризаторы систем непосредственного телевизионного вещания могут быть электромагнитными или механическими.

Принцип действия электромагнитного поляризатора (рис. 5) основан на эффекте Фарадея. Электрический ток, протекающий в катушке, намотанной на ферритовый стержень, создает продольное магнитное поле. При распространении электромагнитной волны вдоль намагниченного феррита направление ее поляризации изменяется на некоторый угол. Величина этого угла зависит от длины ферритового стержня и величины магнитного поля, т. е. от величины тока в катушке. Изменяя величину тока в катушке, можно добиться совпадения направления поляризации волны на выходе поляризатора с нужным направлением.

Электромагнитный поляризоид

Механический поляризатор (рис. 6) представляет собой отрезок круглого волновода, в котором расположен элемент связи (проводник, выполненный в виде петли или крючка). В зависимости от его расположения в волноводе возбуждается электромагнитная волна горизонтальной или вертикальной
поляризации. Изменение положения элемента связи в круглом волноводе осуществляется электрическим приводом.

Виды спутниковых антенн

Конвертор усиливает сигнал и преобразует его в диапазон частот 950-1750 МГц (или 700-2150 МГц).

Основные технические характеристики конвертора:

• диапазон принимаемых частот;
• уровень шума (в С-диапазоне уровень шума измеряется в градусах Кельвина, в КИ-диапазоне — в децибелах. Чем эта величина меньше, тем конвертор лучше по своим параметрам).

Плоские антенны

Плоские антенны изготавливаются на основе полосковых излучателей, соединенных параллельно и образующих плоскую антенную решетку. Особенностью такой антенны является широкая диаграмма направленности и значительный уровень боковых лепестков.

Конструктивно антенна представляет собой диэлектрик, на который по интегральной технологии наносятся медные проводники — микрополоски определенной формы и размеров. С обратной стороны диэлектрика наносится сплошной слой проводника, который играет роль рефлектора и оказывает существенное влияние на диаграмму направленности.

К основным достоинствам плоских антенн следует отнести:

• высокую технологичность изготовления;
• возможность управления диаграммой направленности;
• простота установки;
• малая масса.

Основным недостатком плоских антенн, затрудняющих их использование при индивидуальном приеме спутникового телевидения, является невозможность приема сигналов с различными видами поляризации, то есть для каждого вида поляризации требуется своя антенна, что неприемлемо для частного потребителя. На рис. 7 а, б представлены плоская спутниковая антенна, и вариант ее крепления.

Плоская спутниковая антенна и вариант ее крепления