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Flache Satellitenschüssel

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Flache Satellitenschüssel

Gegenwärtig werden zwei Hauptparaboloid der Revolution am meisten in Satelliten-Direkt-Fernsehempfang (SSTP) als Antennen verwendet:

achsensymmetrisch und versetzt. Die mühsame Herstellung eines Parabolspiegels zwang uns dazu, nach alternativen Designs von Antennen zu suchen, die in der Produktion und der Selbstherstellung technologisch fortschrittlicher sind. Solche Konstruktionen umfassen den Flachzonenreflektor von Fresnel (Abbildung 6.17).

Auguste Jean Fresnel (1788-1828), ein französischer Physiker, einer der Begründer der Wellenoptik, benutzte die Methode, die Wellenfront in ringförmige Zonen zu unterteilen, die später nach ihm benannt wurden, um die Beugung des Lichts zu untersuchen.

Die Zonen-Fresnel-Antenne (ZAP) unterscheidet sich vom Betriebsprinzip wesentlich von den üblicherweise verwendeten Antennen, die auf einem Parabolreflektor basieren. Die Beschreibung der Antenne und die Methode ihrer Berechnung werden von V. Nikitin (Moskau) und dem Autor dieses Buches zusammengestellt.

Antennenreflektor Fresnel ist eine leitende konzentrische ringförmige Oberfläche, die sich in der gleichen Ebene befindet. Unter dem Einfluss einer einfallenden Welle eines elektromagnetischen Feldes wird nach dem Huygens-Prinzip jeder Ring zur Quelle sekundärer Strahlung ,

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

der im Gegensatz zum Rotationsparaboloid, der alle Strahlen in Richtung des Fokus reflektiert, in verschiedene Richtungen gelenkt wird. Es ist möglich, die Breite jedes Rings der Zonenantenne und den Abstand zwischen ihnen zu wählen, so dass die Signale der Sekundärstrahlung von den Mittellinien jedes Rings an einem bestimmten Punkt des Raumes phasengleich sind. Dazu reicht es aus, dass die Abstände zwischen der Mittellinie der Ringe und dem angegebenen Punkt um die Länge

Wellensignale - l in . Dieser Punkt kann analog zu einem Paraboloid als Fokus bezeichnet werden. Im Fokus, wie bei der Parabolantenne, befindet sich ein Bestrahlungsgerät.

In Fig. 6.18 zeigt den Querschnitt (Seitenansicht) des oberen Teils der zentralen Scheibe der Antenne und des ersten Rings. Wenn ein Punkt als der Brennpunkt in einem Abstand f von der Ebene mit Ringen gewählt wird, fallen die von den Mittelpunkten der Ringe emittierten Signale phasenkomprimiert bei den folgenden Werten der Abstände zwischen den Rändern der Ringe und dem Fokus zusammen:

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Die Signale, die von der Mitte der Ringe emittiert werden, sind in Phase mit dem Signal, das vom Mittelpunkt der Platte emittiert wird. Die Dephasierung zwischen den Signalen, der abgestrahlten Kante der Scheibe und ihrem Zentrum sowie den Kanten der Spur und ihrem Zentrum beträgt nur 1/4 der Wellenlänge.

Somit wird die Berechnung des ZAP auf die Wahl des Ortes des Fokus F auf der imaginären Achse der Antenne, d. H. Der Entfernung f von der Antennenbahn, und der Berechnung der inneren und äußeren Radien der Ringe als Funktion der Wellenlänge n des Zwischenverstärkers durch die Formel (6.2) reduziert. Der Abstand f ist nicht kritisch

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

Die Signale, die die Randkanten ausstrahlen, unterscheiden sich phasengleich von den Signalen, die der Kreis emittiert (in der Mitte des Rings angeordnet), was In-Phase gewährleistet. Breite Ringe bieten Breitbandantennen . Aufgrund der Tatsache, dass die Radien des ZAF-Messgeräts von der Wellenlänge des Signals abhängen, kann es scheinen, dass die Antenne schmalbandig ist, und für jede Frequenz (oder Wellenlänge) des Satellitentransponders werden die entsprechenden Ringgrößen benötigt. Berechnungen zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist.

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

In der Tabelle. 6.2, 6.3 zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Größen von ZAF für die angegebenen Frequenzbänder. In der Formel (6.2) wurden die Ordnungszahlen der Radien sukzessive substituiert (die geraden Zahlen entsprechen den inneren Radien, die ungeraden den äußeren Radien und r1 dem Radius der zentralen Scheibe). Der Abstand f von der zentralen Platte zum Fokus F ist gleich 1000 mm . Die Breite der Ringe nimmt gleichmäßig ab . Ein Funkamateur muss nicht voll ZAF ausgeben . In Fällen, in denen eine Parabolantenne mit einem Durchmesser 90 Zentimeter , bei der Konstruktion von ZAP kann auf fünf Ringe beschränkt werden (der fünfte Ring entspricht den Radien r10 und r11). In diesem Fall ist der Durchmesser des ZAP für den Frequenzbereich 10,7 ... 11,7 GHz 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 der Spur für die mittlere Wellenlänge des gesamten Sendebereichs Ki (10,7 ... 12,75 GHz) berechnen, erstrecken sich an ihren Rändern diese "In-Phase" -Kreise über die Oberfläche der Ringe hinaus. Daher funktioniert an den Rändern eines derart breiten Bereichs der gleichphasigen Addition von Signalen nicht.

Flache und kugelförmige Satellitenschüsseln

Als Ergebnis der Berechnung werden die Radien der "In-Phase" -Kreise erhalten, wobei n die Nummer des Rings ist. Die zentrale Scheibe entspricht n = 1. Die Breite ist beliebig gewählt. In der Praxis ist es möglich, eine zentrale Scheibe mit Radius 50 mm , und die Breite jedes Rings wird 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 im Hinblick auf die Herstellung technologisch viel amateurhaft. Eine solche Antenne kann aus einem großen Stück Folienkunststoff oder durch Ätzen oder durch Schneiden von Lücken zwischen den Ringen hergestellt sein. Es kann auch durch Aufkleben von Folienringen oder sogar Zinn zu einem Blatt Getinax , Textolit, Plexiglas, Holzfaserstoff (DVP) hergestellt werden. Um die Windlast in der dielektrischen Basis der Antenne zu reduzieren, wird eine beliebige Anzahl von Löchern gebohrt.

Der Hauptnachteil einer Zonenantenne im Vergleich zu einem parabolischen Kanal gleichen Durchmessers ist eine geringere Verstärkung, da nicht die gesamte Energie des Signals, das in die Antennenbahn eintritt, zu der Beleuchtungsvorrichtung gerichtet ist. Bei schwachen Signalbedingungen führt ein Verlust der Verstärkung, sogar um 2 dB, zu einer Signalschädigung durch Rauschen und Farbverlust. Um den Mangel des Verstärkungsfaktors des CJSC auszugleichen, ist es notwendig, den Durchmesser der Antennenbahn zu erhöhen, obwohl diese Antenne bei ausreichender Satellitentransponderleistung und großen Elevationswinkeln (weniger thermisches Rauschen von der Erde) gute Ergebnisse für diesen Empfangspunkt liefert.

Der Konverter kann wie eine Direkt-Fokus- Parabolantenne an den ZAF -Fokus angeschlossen werden