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Flache Satellitenschüssel

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Flache Satellitenschüssel

Derzeit wird der Satelliten-Direktfernsehempfang (SNTP) als Antennen am häufigsten verwendet, zwei Hauptparaboloid:

achsensymmetrisch und versetzt. Die Komplexität der Herstellung eines Parabolreflektors zwang dazu, nach alternativen Antennenentwürfen zu suchen, die in der Produktion und der Eigenproduktion technologisch fortgeschrittener waren. Zu diesen Konstruktionen gehört ein flacher Fresnel-Zonenreflektor (Abb. 6.17).

Auguste Jean Fresnel (1788–1828), ein französischer Physiker, einer der Begründer der Wellenoptik, verwendete bei der Untersuchung der Lichtbeugung die später nach ihm benannte Methode der Aufspaltung der Wellenfront in ringförmige Zonen.

Nach dem Funktionsprinzip unterscheidet sich die Fresnel-Zonenantenne (ZAF) deutlich von den üblicherweise verwendeten Antennen, die auf einem Parabolreflektor basieren. Die Beschreibung der Antenne und die Berechnungsmethode wurden von V. Nikitin (Moskau) und dem Autor dieses Buches zusammengestellt.

Der Fresnel-Antennenreflektor ist eine leitfähige konzentrische ringförmige Fläche, die sich in derselben Ebene befindet. Unter dem Einfluss der einfallenden Welle des elektromagnetischen Feldes nach dem Huygens-Prinzip wird jeder Ring zur Quelle der Sekundärstrahlung.

Flache und sphärische Satellitenschüsseln

Flache und sphärische Satellitenschüsseln

die in verschiedene Richtungen gerichtet ist, im Gegensatz zum Rotationsparaboloid, wobei alle Strahlen in Richtung des Fokus reflektiert werden. Es ist möglich, eine solche Breite jedes Rings der Zonenantenne und den Abstand zwischen ihnen so zu wählen, dass die Signale der Sekundärstrahlung von den mittleren Linien jedes Rings an einem bestimmten Punkt im Raum in der Phase zusammenfallen. Dazu reicht es aus, dass sich die Abstände zwischen den Mittellinien der Ringe und dem angegebenen Punkt um die Länge unterscheiden

Wellensignal - l in . Dieser Punkt kann analog zu einem Paraboloid als Fokus bezeichnet werden. Wie bei einer Parabolantenne steht der Strahler im Fokus.

In fig. Fig. 6.18 zeigt einen Schnitt (Seitenansicht) des oberen Teils der zentralen Scheibe der Antenne und des ersten Rings. Wenn der Fokus ein Punkt ist, der sich in einer Entfernung f von einer Ebene mit Ringen befindet, stimmen die von den Mittelpunkten der Ringe ausgegebenen Signale im Fokus mit den folgenden Werten der Abstände zwischen den Kanten der Ringe und dem Fokus überein:

Flache und sphärische Satellitenschüsseln

Die von der Mitte der Ringe ausgegebenen Signale sind in Phase mit dem von der Mitte der Platte ausgegebenen Signal. Der Versatz zwischen den Signalen, die von der Kante der Platte und ihrer Mitte sowie den Kanten der Spur und ihrer Mitte ausgegeben werden, beträgt nur 1/4 der Wellenlänge.

Somit wird die Berechnung von ZAF reduziert, um den Ort des Fokus F auf der imaginären Achse der Antenne zu wählen, d. H. Den Abstand f von der Antennenbahn, und Berechnen der inneren und äußeren Radien der Ringe in Abhängigkeit von der Wellenlänge l , wobei der Repeater die Formel (6.2) verwendet. Der Abstand f ist nicht kritisch

und es wird im Bereich von 500 bis 1000 mm (für Antennen mit großem Durchmesser) gewählt.

Die Signale, die die Flanken der Spur ausstrahlen, unterscheiden sich in der Phase von den Signalen, die der Kreis (in der Mitte des Rings) aussendet, was eine Phasenantwort ergibt. Breite Ringe bieten Breitbandantenne . Aufgrund der Tatsache, dass die Radien der ZAF-Spur von der Wellenlänge des Signals abhängen, kann es scheinen, dass die Antenne schmalbandig ist. Für jede Frequenz (oder Wellenlänge) des Satellitentransponders benötigen Sie die entsprechende Größe der Ringe. Berechnungen zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist.

Wenn die Radien der Ringe für den durchschnittlichen Frequenzbereich von 10,7 ... 11,7 GHz (Wellenlänge) berechnet werden 26,8 mm ) oder 11,7 ... 12,5 GHz (Wellenlänge 24,8 mm ), dann werden für die minimalen und maximalen Frequenzbereiche die Kreise, die der Gleichheit der Phasen der Signale entsprechen, auf der Oberfläche der Ringe angeordnet.

In tab. 6.2, 6.3 zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Größe des ZAF für die angegebenen Frequenzbereiche. In Formel (6.2) wurden n- Werte durch aufeinanderfolgende Radiuszahlen ersetzt (gerade Zahlen entsprechen den inneren Radien, ungeradzahlige Zahlen den äußeren Radien und r1 dem Radius der Zentralscheibe). Der Abstand f von der zentralen Scheibe zum Fokus F wird als gewählt gewählt 1000 mm . Die Breite der Ringe nimmt gleichermaßen langsam ab . Funkamateure müssen keine vollständige FFA erstellen. In Fällen, in denen eine Parabolantenne mit einem Durchmesser von 90 cm kann bei der Konstruktion von ZAF auf fünf Ringe begrenzt werden (der fünfte Ring entspricht den Radien r10 und r11). Gleichzeitig ist für den Frequenzbereich 10,7 ... 11,7 GHz der ZAF-Durchmesser gleich 1098 mm für 11,7 ... 12,5 GHz - 1024 mm .

Tabelle 6.2

Flache und sphärische Satellitenschüsseln

Flache und sphärische Satellitenschüsseln

Flache und sphärische Satellitenschüsseln

Wenn wir die Radien des Messgerätes für die durchschnittliche Wellenlänge des gesamten Rundfunkbandes Ki (10,7 ... 12,75 GHz) berechnen, erstrecken sich diese "In-Phase" -Kreise an ihren Kanten über die Oberfläche der Ringe. Daher wird an den Flanken eines solchen weiten Bereichs der Gleichtaktsummierung keine Signale erhalten.

Flache und sphärische Satellitenschüsseln

Als Ergebnis der Berechnung werden die Radien der "In-Phase" -Kreise erhalten, wobei n die Ringnummer ist. Die Zentralscheibe entspricht n = 1. Die Breite wird beliebig gewählt. In der Praxis können Sie eine zentrale Platte mit einem Radius erstellen 50 mm und die Breite jedes Rings ist gleich 20 mm . In diesem Fall befindet sich der gleichphasige Kreis ungefähr in der Mitte des Rings.

Die Zonenantenne ist flach in der Form, daher ist sie bei Amateurproduktionsbedingungen wesentlich technologischer. Eine solche Antenne kann aus einem großen Stück Kunststoffkunststoff oder durch Ätzen oder durch Schneiden der Lücken zwischen den Ringen hergestellt werden. Es kann auch durch Beschriften von Folienringen oder Flachfolien auf einem Blatt aus Getinaks , Textolit, Plexiglas, Holzfaserplatten (Faserplatten) hergestellt werden. Um die Windlast in der dielektrischen Basis der Antenne zu reduzieren, werden beliebig viele Löcher gebohrt.

Der Hauptnachteil einer Zonenantenne im Vergleich zu einer Parabolantenne gleichen Durchmessers ist eine geringere Verstärkung, da nicht die gesamte Signalenergie, die auf die Antennenbahn fällt, auf die Einspeisung gerichtet ist. Bei einem schwachen Signal führt ein Verlust sogar einer Verstärkung von 2 dB dazu, dass ein Signal von Rauschen und Farbverlust getroffen wird. Um den fehlenden Gewinn zu kompensieren, muss der CJSC den Durchmesser der Antennenbahn erhöhen, obwohl diese Antenne bei ausreichender Leistung der Satellitenverstärker und hohen Elevationswinkeln (die durch das thermische Rauschen der Erde weniger beeinträchtigt werden) für einen bestimmten Empfangspunkt gute Ergebnisse liefert.

Der Konverter kann wie bei einer Parabolantenne mit direktem Fokus im ZAF-Fokus fixiert werden.