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Flache Satellitenschüssel

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Flache Satellitenschüssel

Derzeit werden beim Satelliten-Direktfernsehempfang (SNTP) zwei Hauptrotationsparaboloide am häufigsten als Antennen verwendet:

achsensymmetrisch und versetzt. Die Komplexität der Herstellung eines Parabolreflektors zwang dazu, nach alternativen Antennendesigns zu suchen, die in der Herstellung und Selbstherstellung technologisch weiter fortgeschritten sind. Zu diesen Konstruktionen gehört ein Fresnel-Reflektor mit flacher Zone (Abb. 6.17).

Auguste Jean Fresnel (1788-1828), ein französischer Physiker, einer der Begründer der Wellenoptik, untersuchte bei der Untersuchung der Lichtbeugung die Wellenfront in Ringzonen, die später nach ihm benannt wurden.

Die Fresnel-Zonenantenne (ZAF) unterscheidet sich im Prinzip erheblich von üblicherweise verwendeten Antennen, die einen Parabolreflektor enthalten. Eine Beschreibung der Antenne und die Berechnungsmethode wurden von V. Nikitin (Moskau) und dem Autor dieses Buches zusammengestellt.

Der Fresnel-Antennenreflektor ist eine leitende konzentrische Ringfläche, die sich in derselben Ebene befindet. Unter dem Einfluss der einfallenden Welle des elektromagnetischen Feldes nach dem Huygens-Prinzip wird jeder Ring zur Sekundärstrahlungsquelle -

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

die in verschiedene Richtungen gerichtet ist, im Gegensatz zum Rotationsparaboloid, das alle Strahlen in Fokusrichtung reflektiert. Sie können eine solche Breite jedes Rings der Zonenantenne und den Abstand zwischen ihnen so wählen, dass die Sekundärstrahlungssignale von den Mittellinien 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 je nach Länge unterscheiden

Signalwellen - l in . In Analogie zu einem Paraboloid kann dieser Punkt als Fokus bezeichnet werden. Im Fokus steht wie bei einer Parabolantenne ein Bestrahler.

In Abb. 6.18 zeigt einen Abschnitt (Seitenansicht) des oberen Teils der zentralen Scheibe der Antenne und des ersten Rings. Wenn ein Punkt, der sich in einem Abstand f von der Ebene mit den Ringen befindet, als Fokus ausgewählt ist, fallen die von der Mitte der Ringe ausgesendeten Signale bei den folgenden Werten der Abstände zwischen den Rändern der Ringe und dem Fokus in Phase mit dem Fokus zusammen:

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Die von der Mitte der Ringe emittierten Signale sind in Phase mit dem von der Mitte der Platte emittierten Signal. Die Fehlphase zwischen den vom Rand der Scheibe und ihrer Mitte ausgesendeten Signalen sowie den Rändern der Spur und ihrer Mitte beträgt nur 1/4 der Wellenlänge.

Somit reduziert sich die Berechnung des ZAF auf die Wahl des Ortes des Fokus F auf der imaginären Achse der Antenne, d. H. Des Abstands f vom Antennenblatt, und die Berechnung des Innen- und Außenradius der Ringe in Abhängigkeit von der Wellenlänge l des Repeaters gemäß Formel (6.2). Der Abstand f ist nicht kritisch

und es wird innerhalb von 500 ... 1000 mm ausgewählt (für Antennen mit großem Durchmesser).

Die Signale, die die Kanten der Spur aussenden, unterscheiden sich in der Phase von den Signalen, die einen Kreis aussenden (in der Mitte des Rings), wodurch Gleichtakt bereitgestellt wird. Breite Ringe bieten eine Breitbandantenne . Aufgrund der Tatsache, dass die ZAF-Spurradien von der Wellenlänge des Signals abhängen, scheint es, dass die Antenne schmalbandig ist und für jede Frequenz (oder Wellenlänge) des Satellitentransponders geeignete Ringgrößen erforderlich sind. Berechnungen zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist.

Wenn die Radien der Ringe für die Durchschnittsfrequenz im Bereich von 10,7 ... 11,7 GHz (Wellenlänge) berechnet werden 26,8 mm ) oder 11,7 ... 12,5 GHz (Wellenlänge 24,8 mm ), dann befinden sich für den minimalen und maximalen Frequenzbereich diejenigen Kreise, die der Phasengleichheit der Signale entsprechen, auf der Oberfläche der Ringe.

In der Tabelle. 6.2, 6.3 zeigen die Ergebnisse der Berechnung der Größe des ZAF für die angegebenen Frequenzbereiche. Ordnungszahlen von Radien wurden nacheinander in Formel (6.2) als Wert von n eingesetzt (gerade Zahlen entsprechen internen Radien, ungerade Zahlen entsprechen externen Radien und r1 entsprechen dem Radius der zentralen Scheibe). Der Abstand f von der zentralen Scheibe zum Fokus F wird gleich gewählt 1000 mm . Die Breite der Ringe nimmt gleich langsam ab . Für einen Funkamateur ist es nicht erforderlich, ZAF vollständig zu produzieren. In Fällen, in denen eine Parabolantenne mit einem Durchmesser von 90 cm Bei der Konstruktion von ZAF ist es möglich, sich auf fünf Ringe zu beschränken (der fünfte Ring entspricht den Radien r10 und r11). Darüber hinaus beträgt der Durchmesser des ZAF für den Frequenzbereich 10,7 ... 11,7 GHz 1098 mm für 11,7 ... 12,5 GHz - 1.024 mm .

Tabelle 6.2

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Wenn wir die Spurradien für die durchschnittliche Wellenlänge des gesamten Ki-Rundfunkbandes (10,7 ... 12,75 GHz) berechnen, erstrecken sich diese "gleichphasigen" Kreise an ihren Rändern über die Oberfläche der Ringe hinaus. Daher wird an den Rändern eines derart weiten Bereichs von Gleichtaktsignalen keine Addition erhalten.

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Als Ergebnis der Berechnung werden die Radien der "gleichphasigen" Kreise erhalten, wobei n die Ringzahl ist. Die zentrale Scheibe entspricht n = 1. Die Breite wird beliebig gewählt. In der Praxis eine zentrale Scheibe mit Radius 50 mm und nimm die Breite jedes Rings gleich 20 mm . In diesem Fall befindet sich der In-Phase-Kreis ungefähr in der Mitte des Rings.

Die Zonenantenne hat eine flache Form und ist daher unter Amateurherstellungsbedingungen technologisch viel weiter fortgeschritten. Eine solche Antenne kann entweder durch Ätzen oder durch Schneiden der Lücken zwischen den Ringen aus einem großen Stück Folienkunststoff hergestellt werden. Es kann auch mit einem Aufkleber aus Ringen aus Folie oder sogar Zinn auf einem Blatt aus Getinax , Textolith, Plexiglas oder Faserplatte hergestellt werden. Um die Windlast zu verringern, wird eine beliebige Anzahl von Löchern in die dielektrische Basis der Antenne gebohrt.

Der Hauptnachteil einer Zonenantenne gegenüber einer Parabolantenne mit demselben Durchmesser ist eine geringere Verstärkung, da nicht die gesamte in das Antennenblatt eintretende Signalenergie auf den Bestrahler gerichtet ist. Unter Bedingungen eines schwachen Signals führt ein Verlust der Verstärkung sogar um 2 dB zu einer Signalschädigung durch Rauschen und Farbverlust. Um den Mangel an CJSC-Verstärkung auszugleichen, muss der Durchmesser des Antennenblatts vergrößert werden, obwohl eine solche Antenne bei ausreichender Satelliten-Repeater-Leistung und großen Höhenwinkeln (das thermische Rauschen der Erde wirkt sich weniger aus) gute Ergebnisse für einen bestimmten Empfangspunkt liefert.

Sie können den Konverter genauso wie die Parabolantenne mit Direktfokus im Fokus des ZAF fixieren