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Flache Satellitenschüssel

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Flache Satellitenschüssel

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

achsensymmetrisch und versetzt. Die Komplexität bei der Herstellung eines Parabolreflektors zwang dazu, nach alternativen Antennendesigns zu suchen, die in der Produktion und Eigenproduktion technologisch weiter fortgeschritten sind. Zu solchen Konstruktionen gehört ein flacher Fresnel-Zonenreflektor (Abb. 6.17).

Auguste Jean Fresnel (1788-1828), französischer Physiker, einer der Begründer der Wellenoptik, untersuchte bei der Beugung des Lichts die nach ihm benannte Aufteilung der Wellenfront in Ringzonen.

Die Fresnel-Zonenantenne (ZAF) unterscheidet sich vom Funktionsprinzip her erheblich von den gängigen 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 leitende konzentrische Ringfläche, die in derselben Ebene liegt. Unter dem Einfluss der einfallenden Welle des elektromagnetischen Feldes nach dem Prinzip von Huygens wird jeder Ring zur Quelle von Sekundärstrahlung -

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

die im Gegensatz zum Rotationsparaboloid in verschiedene Richtungen gerichtet ist und alle Strahlen in Richtung des Fokus reflektiert. 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 Mittellinien jedes Rings an einem bestimmten Punkt im Raum phasengleich sind. Hierzu ist es ausreichend, 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. Im Fokus steht wie bei einer Parabolantenne der Strahler.

In Abb. 6.18 zeigt einen Querschnitt (Seitenansicht) des oberen Teils der zentralen Scheibe der Antenne und des ersten Rings. Wenn der Fokus ein Punkt ist, der sich in einem Abstand 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 Rändern der Ringe und dem Fokus phasengleich überein:

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

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

Somit reduziert sich die Berechnung von ZAF darauf, den Ort des Fokus F auf der imaginären Achse der Antenne zu wählen, d. H. Den Abstand f von der Antennenbahn, und den Innen- und Außenradius der Ringe in Abhängigkeit von der Wellenlänge 1 des Zwischenverstärkers gemäß der Formel (6.2) zu berechnen. Der Abstand f ist nicht kritisch

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

Die Signale, die die Ränder der Spur ausstrahlen, unterscheiden sich in der Phase von den Signalen, die der Kreis aussendet (in der Mitte des Rings), was eine Phasenantwort ergibt. Breite Ringe bieten Breitbandantenne . Aufgrund der Tatsache, dass die Radien der ZAF-Spur von der Wellenlänge des Signals abhängen, scheint die Antenne schmalbandig zu sein, und 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 mittleren Frequenzbereich 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 die Kreise, die der Gleichheit der Phasen der Signale entsprechen, auf der Oberfläche der Ringe.

In der Registerkarte. 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 Radiusnummern ersetzt (gerade Zahlen entsprechen den Innenradien, ungerade Zahlen den Außenradien und r1 dem Radius der Zentralscheibe). Der Abstand f von der Zentralscheibe zum Fokus F wird zu sein gewählt 1000 mm . Die Breite der Ringe nimmt ebenso langsam ab . Funkamateure müssen kein vollwertiges FAMF erstellen . In Fällen, in denen eine Parabolantenne mit einem Durchmesser von 90 cm Bei der Konstruktion von ZAF kann es auf fünf Ringe begrenzt werden (Radien r10 und r11 entsprechen dem fünften Ring). 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 kugelförmige Satellitenschüsseln

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Wenn wir die Radien des Messgeräts für die durchschnittliche Wellenlänge des gesamten Rundfunkbands Ki (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 solchen weiten Bereichs von Gleichtaktsummierungen von Signalen nicht erhalten.

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

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

Die Zonenantenne hat eine flache Form, daher ist sie unter Amateur-Herstellungsbedingungen viel technologischer. Eine solche Antenne kann aus einem großen Stück foliertem Kunststoff oder durch Ätzen oder durch Ausschneiden der Zwischenräume zwischen den Ringen hergestellt werden. Es kann auch durch Aufkleben von Ringen aus Folie oder Flachblech auf eine Folie aus Getinaks , Textolit, Plexiglas, Holzfasergewebe (DVP) hergestellt werden. Eine beliebige Anzahl von Löchern wird gebohrt, um die Windlast in der dielektrischen Basis der Antenne zu verringern.

Der Hauptnachteil einer Zonenantenne gegenüber einer Parabolantenne gleichen Durchmessers ist eine geringere Verstärkung, da nicht die gesamte auf die Antennenbahn fallende Signalenergie auf die Einspeisung gerichtet ist. Bei schwachem Signal führt ein Verstärkungsverlust von sogar 2 dB zu Signalschäden durch Rauschen und Farbverlust. Um den fehlenden Gewinn zu kompensieren, muss der CJSC den Antennennetzdurchmesser erhöhen, obwohl diese Antenne bei ausreichender Leistung des Satelliten-Repeaters und hohen Elevationswinkeln (die weniger vom thermischen Rauschen der Erde beeinflusst werden) für einen bestimmten Empfangspunkt gute Ergebnisse liefert.

Der Konverter kann wie bei einer direkt fokussierten Parabolantenne im ZAF-Fokus fixiert werden.