ЧаВО (FAQ)
ПО СПУТНИКОВЫМ АНТЕННАМ

Приемная спутниковая антенна является важнейшим узлом системы спутникового телевидения (СТВ). Любая приемная или передающая антенна характеризуется несколькими электрическими характеристиками:

Рабочий частотный диапазон характеризует для приема, какого диапазона частот рассчитана антенна. Рабочий частотный диапазон измеряется в гГц., имеет значение 2 до 12,75 гГц для систем СТВ. Весь спутниковый диапазон разбит на несколько поддиапазонов:

Диапазон

Полоса частот, гГц

L

1,452-1,55 и 1,61-1,71

S

1,93-2,7

С

3,4-5,25 и 5,725-7,075

Х

7,25-8,4

Ku

10,7-14,8

Ka

15,4-26,5 и 27-50,2

K

84-86

Рабочий частотный диапазон антенн промышленного производства приведен здесь.

Диаграмма направленности (ДН) характеризует зависимость мощности излучаемой антенной от направления в пространстве. ДН представляется в виде графической зависимости интенсивности излучения от углового положения эталонного приемника. Диаграмма направленности параболической антенны составляет от 0.2 град до 2 град. (Здесь приведены данные по ДН для разного типа промышленных антенн).

Коэффициент направленного действия (КНД) показывает во сколько раз надо увеличить мощность передатчика, чтобы заменить направленную антенну ненаправленной. КНД зависит от размеров антенны и облучателя.

Коэффициент использования поверхности (КИП) определяется распределением амплитуды поля по рабочей поверхности антенны, утечкой мощности за края зеркала антенны и другие потери. КНД= 4*p*S*КИП/L, где L-длина волны, S- площадь раскрыва антенны. КИП измеряется в разах и имеет типовое значение 0,5- 0,75. КИП напрямую зависит от качества облучателя.

Коэффициент усиления (Ку) это коэффициент, показывающий во сколько раз меньше мощность, подводимая к направленной антенне по сравнению с ненаправленной. Ку измеряется обычно в дБ и имеет типовое значение от 35дБ до 54дБ. (Здесь приведены Ку для различных антенн промышленного производства).

Эквивалентная шумовая температура показывает воздействие шумов вызванных воздействием теплового излучения Земли и атмосферы, приемом через боковые лепестки мешающего радиоизлучения и т.п., чем меньше этот параметр, тем лучше. Обычно измеряется в градусах Кельвина и лежит в диапазоне 25-35 град К.

Теперь поговорим о таком важном понятии как поляризация. Радиоволна характеризуется такими параметрами, как Е и Н это векторы электрической и магнитной напряженности электромагнитного поля. От того какая ориентация этих векторов в пространстве зависит тип электромагнитной волны. Все определяется положением вектора Е. Если вектор Е имеет вертикальное или горизонтальное положение, то эта волна с линейной поляризацией. Если вектор Е вращается вправо или влево, то это электромагнитная волна с круговой поляризацией. Наиболее просто принимать электромагнитные волны с линейной поляризацией и для их приема выпускаются конверторы (конвертор это устройство, осуществляющее преобразование и усиление принимаемой электромагнитной волны). Для приема волн с круговой поляризацией обычно используют устройства, преобразующие круговую поляризацию в линейную, такие устройства называются деполяризаторы.

Приемные антенны, используемые в СТВ, бывают зеркальные и плоские антенные решетки. Поговорим о наиболее распространенных зеркальных антеннах. Они разделяются на два основных класса, по расположению конвертора:

Прямофокусные - это зеркальные антенны, у которых фазовый центр конвертора находится в фокусе антенны. Различают короткофокусные и длиннофокусные антенны. В спутниковом телевидении используются длиннофокусные антенны т.к. с увеличением фокусного расстояния уменьшаются кроссполяризационные потери. Для увеличения коэффициента усиления антенны, облучатель конвертора должен максимально облучать площадь зеркала антенны, но это приводит к увеличению шумовой температуры антенны, поэтому облучатель конвертора должен быть рассчитан так, чтобы на краях антенны амплитуда поля была на 15 дБ ниже. Чем в центре зеркала это приводит к уменьшению коэффициента использования поверхности антенны. Для снижения шумовой температуры антенны должны отсутствовать боковые лепестки (или сильно подавлены). Для уменьшения "перелива" поля (дифракции поля облучателя на краю антенны) за края антенны используют перфорацию краев антенны, поглощающие экраны, а также расфазирующие кромки (специальная форма кромки для согласования со свободным пространством).

Офсетные антенны отличаются от прямофокусных вынесенным из фокуса антенны облучателем. Смещение облучателя приводит к смещению диаграммы направленности антенны. Офсетные антенны, обладают замечательными свойствами, они расположены почти перпендикулярно к поверхности земли, за счет этого на них не скапливаются осадки. Облучатель антенны вынесен в низ и не заслоняет зеркало антенны. Кроме того, такая антенна значительно легче крепится на вертикальной стене дома.

Антенны различаются по материалу, из которого изготовлено зеркало антенны на стальные и алюминиевые. Алюминиевое зеркало предпочтительнее т.к. оно не подвержено корозии, кроме того, антенна из алюминия гораздо легче. Стальная антенна дешевле, чем алюминиевая, но срок службы такой антенны зависит от качества окраски. Сталь боится корозии. Если зеркало повредила корозия, такая антенна начинает принимать в Ku диапазоне значительно хуже, чем не поврежденная, причем корозия может быть и не заметна на глаз. Это связанно с поверхностными токами, чем выше частота электромагнитного сигнала, тем на меньшую глубину проникает электромагнитная волна в поверхность металла, а окисел железа является токопроводящим материалом с большим объемным сопротивлением. Бывают также антенны с перфорированной поверхностью - сетчатые антенны. Считается что если размер отверстий меньше четверти длины волны, то такая антенна эквивалентна цельнометаллической. Эти антенны, как правило, имеют большие размеры и составлены из секций, как правило, такие секции состоят из плоских элементов обрамленных уголками, которые и позволяют скреплять секции между собой. Таким образом, плоскими элементами апроксимируют гиперболическую форму антенны, естественно то, что приемлемо для С-диапазона не годится Ku-диапазона. Т.к. 1/4 длины волны в Ku-диапазоне около 5 мм, поэтому любое отклонение формы поверхности от идеальной на 5 мм приведет к ухудшению характеристик антенны. Размер сетки для приема в Ku-диапазоне можно смело делить на два. Цельнометаллические антенны тоже бывают разные, сборные и из цельного листа металла. Сборные антенны, как правило имеют меньший коэффициент усиления чем из цельного металла. Это связанно с неточностями при изготовлении и сборке. Например сборная антенна фирмы ASTRX 1,85 м работает в Ku-диапазоне, как 1,5 метра. По нашему опыту очень хорошее качество имеют антенны производства Ульяновского "СУПРАЛ", эти антенны характеризуются хорошим качеством алюминиевого зеркала, но для больших антенн с азимутальной подвеской требуется доводка механизма для установки актуатора, полярная подвеска имеет меньше недостатков. Есть также нарекания по качеству сборных антенн Jonsa, судя по откликам специалистов они бывают производства разных заводов Китай или Тайвань. Антенны Китайского производства вообще не выдерживают ни какой критики. Тайваньские антенны имеют лучшее качество, однако надо иметь ввиду что реально антенна имеет усиление в Ku-диапазоне на 2-3 дБ меньше, чем аналогичная из цельного листа металла.

Большое значение в антенне имеет устройство называемое облучателем. Облучателем определяются многие важные характеристики антенны.

К облучателю предъявляются следующие требования:

Большое распространение получили рупорные облучатели, но основным их недостатком является большой уровень бокового излучения.

Другой широко применяющийся облучатель - это отрезок круглого волновода с экраном выполненных в виде колец Фринеля, он имеет неплохую диаграмму направленности, но боковое излучение недостаточно подавленно.

Хорошие результаты дают облучатели, выполненные на базе облучателя фринеля со сдвинутыми кольцами.

Конвертор это устройство, принимающее радиосигнал со спутника и преобразующее его в электрический сигнал который "понимает" тюнер (ресивер). Обычно сигнал, принимаемый тюнером, лежит в диапазон частот от 750 мГц до 2150 мГц.

Конвертор характеризуется следующими параметрами:

Важным устройством в антенне является подвеска. Подвеска это механизм крепления антенны и фиксации направления на спутник. Бывает два основных типа подвесок:

Азимутально-угломестная подвеска используется, как правило, для антенн с фиксированным направлением на спутник или для антенн большего размера, для наведения такой антенны на спутник необходимо установить две координаты азимут и угол места.

Полярная подвеска позволяет при настройке антенны на спутник изменять только одну координату, азимут. Конструкция механизма подвески позволяет при изменении азимута автоматически вносить поправку для угла места. Такая подвеска обладает рядом качеств удешевляющих систему в целом. Например, для полярной подвески не требуется при изменении азимута антенны корректировать поляризацию конверторов. Полярная подвеска используется только для индивидуальных антенн, это связанно с ее конструктивными особенностями. Во-первых профессиональные антенны не надо вращать на большие углы, во-вторых у полярной подвески антенны больше вращающихся узлов, поэтому у нее больше люфты . Для профессиональной антенны большого размера требуется большая точность наведения на спутник и там используется азимутально-угломестная подвеска.

Полярная подвеска бывает совмещенная с электроприводом , такая подвеска называется моторизированная. Моторизированная подвеска более компактна, чем полярная подвеска с актуатором, с ее помощью можно легко установить офсетную антенну на вертикальной стене. По опыту использования подвески SMR-128, ее прочность недостаточна для антенн 1,2 метра, в случае сильного ветра антенна сильно раскачивается, что не позволяет принимать цифровые каналы. Кроме того, для собственного спокойствия приходиться "парковать" антенну к стене. Поэтому надо иметь ввиду, что в местностях, где бывают сильные ветры, моторизированные подвески необходимо ставить с запасом по прочности.

Актуаторы. Для вращения полярной или азимутальной подвески используется специальный электро-привод (актуатор). Актуатор представляет собой штангу с выдвигающимся штоком. Длина актуатора измеряется в дюймах (6",8", 10", 12",18", 24", 36"....). При выборе актуатора надо иметь ввиду, что размер актуатора зависит от конструктивных особенностей подвески. При его выборе лучше всего будет посоветоваться с продавцом на счет рекомендуемой длины. Однако есть общие рекомендации:

Как устроен актуатор? Это довольно простое устройство с электрическим мотором (контакты от мотора М1, М1') и датчиком вращения выполненном как правило на герконе. Круглый магнит вращается и замыкает и размыкает контакты геркона. Направление вращения выбирается полярностью, количеством импульсов от датчика вращения определяется длина выдвинутого штока. При настройке позиционера надо настроить механические контакты актуатора на ограничения в крайних положениях антенны, чтобы ограничение было заданно не только в позиционере, но и в самом актуаторе. При монтаже антенн я встречался с таким дефектом, что позиционер "забывал" установки вот тогда и пригождаются ограничители установленные в актуаторе. Если антенна упрется в крайнее положение (например: в стену дома), а усилие у актуатора значительное, то шток актуатора может обломиться или согнуться. У нас были случаи, когда силуминовый наконечник актуатора просто обламывался.

В случае если стоит моторизированная подвеска, ограничители вращения тоже будет необходимо настраивать. Моторизированная подвеска SMR-128 имеет ограничители вращения настроенные с завода на 60 град от центрального положения, они могут быть перестроены, например в западном направлении на 75 град, а в восточном на 60 град.

В некоторых случаях требуется вращать антенну от направления на юг свыше 60 град. Надо поискать в продаже моторизированную подвеску, однако для больших антенн может не оказаться подходящего оборудования, в этих случаях приходится брать азимутальную подвеску и устанавливать на нее 2 актуатора. Как правило, если такая подвеска была изготовлена в России, то потребуется довольно значительная доработка ее конструкции, включая токарные и сварочные работы. Кроме того, надо понимать, что если антенна будет оборудована азимутальной подвеской, то для конверторов потребуются поляризаторы. В С-диапазоне не бывает магнитных поляризаторов, для Ku-диапазона бывают поляризаторы как магнитные, так и механические. Если же антенна будет оборудована сразу двумя конверторами - для С и Ku-диапазона, то необходимо будет установить два однотипных механических поляризатора для того, чтобы управление поляризаторами осуществлялось от одного тюнера. Установку конверторов лучше делать др. над др. причем желательно что бы конвертор Ku был в фокусе антенны, а С можно сместить вверх или вниз.

 

Hosted by uCoz