Прием сигналов спутникового телевидения осуществляется специальными приемными устройствами, составной частью которых является антенна. Для профессионального и любительского приемов передач с ИСЗ наиболее популярны параболические антенны, благодаря свойству параболоида вращения отражать падающие на его апертуру параллельные оси лучи в одну точку, называемую фокусом. Апертура - это часть плоскости, ограниченная кромкой параболоида вращения.

Параболоид вращения, который используется в качестве отражателя антенны, образуется вращением плоской параболы вокруг ее оси. Параболой называется геометрическое место точек, равноудаленных от заданной точки (фокуса) и заданной прямой (директрисы) (рис. 6.1). Точка F - фокус и линия АВ - директриса. Точка М с координатами х, у - одна из точек параболы. Расстояние между фокусом и директрисой называется параметром параболы и обозначается буквой р. Тогда координаты фокуса F следующие: (р/2, 0). Начало координат (точка 0) называется вершиной параболы.

По определению параболы отрезки MF и РМ равны. Согласно теореме Пифагора MF^2 =FK^2+ MK^2. В то же время FK = = х - р/2, КМ = у и РМ = х + р/2, тогда (х - р/2)^2 + у^2 = (х + р/2)^2.

Возводя в квадрат выражения в скобках и приводя подобные члены, окончательно получаем каноническое уравнение параболы:

у^2 = 2рх, или у = (2рх)^0.5. (6.1)

По этой классической формуле сделаны миллионы антенн для приема сигналов спутникового телевидения. Чем же заслужила внимание данная антенна?

Параллельные оси параболоида, лучи (радиоволны) от спутника, отраженные от апертуры к фокусу, проходят одинаковое (фокусное расстояние). Условно два луча (1 и 2) падают на площадь раскрыва параболоида в разных точках (рис. 6.2). Однако отраженные сигналы обоих лучей проходят к фокусу F одинаковое расстояние. Это означает, что расстояние A+B=C+D. Таким образом, все лучи, которые излучает передающая антенна спутника и на которую направлено зеркало парабо

лоида, концентрируются синфазно в фокусе F. Этот факт доказывается математически (рис. 6.3).

Выбор параметра параболы определяет глубину параболоида, т. е. расстояние между вершиной и фокусом. При одинаковом диаметре апертуры короткофокусные параболоиды обладают большой глубиной, что делает крайне неудобным установку облучателя в фокусе. Кроме того, в короткофокусных параболоидах расстояние от облучателя до вершины зеркала значительно меньше, чем до его краев, что приводит к неравномерности амплитуд у облучателя для волн, отразившихся от кромки параболоида и от зоны, близкой к вершине.

Длиннофокусные параболоиды имеют меньшую глубину, установка облучателя является более удобной и амплитудное распределение становится более равномерным. Так, при диаметре апертуры 1,2 м и параметре 200 мм глубина параболоида равна 900 мм, а при параметре 750 мм - всего 240 мм. Если параметр превышает радиус апертуры, фокус, в котором должен находиться облучатель, располагается вне объема, ограниченного параболоидом и апертурой. Оптимальным считается вариант, когда параметр несколько больше, чем радиус апертуры.

Спутниковая антенна - единственный усиливающий элемент приемной системы, который не вносит собственных шумов и не ухудшает сигнал, а следовательно, и изображение. Антенны с зеркалом в виде параболоида вращения делятся на два основных класса: симметричный параболический рефлектор и асимметричный (рис. 6.4, 6.5). Первый тип антенн принято называть прямофокусными, второй - офсетными.

Офсетная антенна является как бы вырезанным сегментом параболы. Фокус такого сегмента расположен ниже геометрического центра антенны. Это устраняет затенение полезной площади антенны облучателем и его опорами, что повышает ее коэффициент полезного использования при одинаковой площади зеркала с осесимметричной антенной. К тому же, облучатель установлен ниже центра тяжести антенны, тем самым увеличивая ее устойчивость при ветровых

Именно такая конструкция антенны наиболее распространенна в индивидуальном приеме спутникового телевидения, хотя в настоящее время используются и другие принципы построения наземных спутниковых антенн.

Офсетные антенны целесообразно использовать, если для устойчивого приема программ выбранного спутника необходим размер антенны до 1,5 м, так как с увеличением общей площади антенны эффект затенения зеркала становится менее значительным.

Офсетная антенна крепится почти вертикально. В зависимости от географической широты угол ее наклона немного

меняется. Такое положение исключает собирание в чаше антенны атмосферных осадков, которые сильно влияют на качество приема.

Принцип работы (фокусировки) прямофокусной (осесимметричной) и офсетной (асимметричной) антенн показан на рис. 6.6.

Для антенн особое значение имеют характеристики направленности. Благодаря возможности использовать антенны с высокой пространственной избирательностью осуществляется прием спутникового телевидения. Важнейшими характеристиками антенн являются коэффициент усиления и диаграмма направленности.

Коэффициент усиления параболической антенны зависит от диаметра параболоида: чем больше диаметр зеркала, тем выше коэффициент усиления.

Зависимость коэффициента усиления параболической антенны от диаметра приведена ниже.

Роль коэффициента усиления параболической антенны можно проанализировать с помощью электрической лампочки (рис. 6.7, а). Свет равномерно рассеивается в окружающее пространство, и глаз наблюдателя ощущает определенный уровень освещенности, соответствующий мощности электролампочки.

Однако если источник света поместить в фокус параболоида с коэффициентом усиления 300 раз (рис. 6.7, б), его лучи после отражения поверхностью параболоида окажутся параллельны его оси, а сила цвета будет эквивалентна источнику мощностью 13 500 Вт. Такую освещенность глаз наблюдателя воспринять не может. На этом свойстве, в частности, основан принцип работы прожектора.

Таким образом, антенный параболоид, строго говоря, не является антенной в ее понимании преобразования напряженности электромагнитного поля в напряжение сигнала. Параболоид - это лишь отражатель радиоволн, концентрирующий их в фокусе, куда и должна быть помешена активная антенна (облучатель).

Диаграмма направленности антенны (рис. 6.8) характеризует зависимость амплитуды напряженности электрического поля Е, создаваемого в некоторой точке, от направления на эту точку. При этом расстояние от антенны до данной точки остается постоянным.

Увеличение коэффициента усиления антенны влечет за собой сужение главного лепестка диаграммы направленности, а сужение его до величины менее 1° приводит к необходимости снабжать антенну системой слежения, так как геостационарные спутники совершают колебания вокруг своего стационарного положения на орбите. Увеличение ширины диаграммы направленности приводит к снижению коэффициента усиления, а значит, и к уменьшению мощности сигнала на входе приемника. Исходя из этого, оптимальной шириной главного лепестка диаграммы направленности яв-

ляется ширина в 1...2° при условии, что передающая антенна спутника удерживается на орбите с точностью ±0,1°.

Наличие боковых лепестков в диаграмме направленности также снижает коэффициент усиления антенны и повышает возможность приема помех. Во многом ширина и конфигурация диаграммы направленности зависят от формы и диаметра зеркала принимающей антенны.

Самой важной характеристикой параболической антенны является точность формы. Она должна с минимальными ошибками повторять форму параболоида вращения. Точность соблюдения формы определяет коэффициент усиления антенны и ее диаграмму направленности.

Изготовить антенну с поверхностью идеального параболоида практически невозможно. Любое отклонение от реальной формы параболического зеркала от идеальной влияет на характеристики антенны. Возникают фазовые ошибки, которые ухудшают качество принимаемого изображения, снижается коэффициент усиления антенны. Искажение формы происходит и в процессе эксплуатации антенн: под воздействием ветра и атмосферных осадков; силы тяжести; как следствие неравномерного прогрева поверхности солнечными лучами. С учетом этих факторов определяется допустимое суммарное отклонение профиля антенны.

Качество материала также влияет на характеристики антенны. Для изготовления спутниковых антенн в основном используют сталь и дюралюминий.

Стальные антенны дешевле алюминиевых, но тяжелее и больше подвержены коррозии, поэтому для них особенно важна антикоррозийная обработка. Дело в том, что в отражении электромагнитного сигнала от поверхности участвует очень тонкий приповерхностный слой металла. В случае повреждения его ржавчиной значительно снижается эффективность антенны. Стальную антенну лучше сначала покрыть тонким защитным слоем какого-нибудь цветного металла (например, цинка), а затем покрасить.

С алюминиевыми антеннами этих проблем не возникает. Однако они несколько дороже. Промышленность выпускает и пластиковые антенны. Их зеркала с тонким металлическим покрытием подвержены искажениям формы за счет различных внешних воздействий: температуры, ветровых нагрузок и ряда других факторов. Существуют сетчатые антенны, устойчивые к ветровым нагрузкам. Они имеют хорошие весовые характеристики, но плохо зарекомендовали себя при приеме сигналов Ки-диапазона. Такие антенны целесообразно использовать для приема сигналов С-диапазона.

Параболическая антенна на первый взгляд кажется грубым куском металла, но тем не менее она требует аккуратного обращения при хранении, транспортировке и монтаже. Любые искажения формы антенны приводят к резкому снижению ее эффективности и ухудшению качества изображения на экране телевизора. При покупке антенны необходимо обратить внимание на наличие искажений рабочей поверхности антенны. Иногда бывает, что при нанесении антикоррозийных и декоративных покрытий на зеркало антенны ее «ведет» и она приобретает форму пропеллера. Проверить это можно, положив антенну на ровный пол: края антенны везде должны касаться поверхности.

Первая параболическая антенна, разработанная Генрихом Герцем

Параболическая антенна была изобретена немецким физиком Генрихом Герцем в 1887 году. Герц использовал цилиндрические параболические рефлекторы для искрового возбуждения дипольных антенн во время своих экспериментов. Антенна имела размер апертуры в 1,2 метра шириной и использовалась на частоте около 450 МГц. Отражатель был сделан из цинковой листовой стали. С двумя такими антеннами, одна из которой была передающей, а другая - приёмной, Герц успешно продемонстрировал существование электромагнитных волн, которые 22 годами раньше были предсказаны Максвеллом.

Обычно в зеркальных антеннах происходит преобразование более широкой диаграммы направленности облучателя в узкую диаграмму направленности самой антенны .

Кромка зеркала и плоскость Z образуют поверхность, называемую раскрывом зеркала. При этом радиус R называется радиусом раскрыва, а угол 2ψ - углом раскрыва зеркала. От угла раскрыва зависит тип зеркала :

• если ψ < π/2 - зеркало называют мелким или длиннофокусным;
• если ψ > π/2 - глубоким или короткофокусным,
• если ψ = π/2 - средним.

Фокус облучателя антенны может как располагаться в фокусе зеркала F, так и быть смещённым относительно него. Если фокус облучателя расположен в фокусе антенны, то она называется прямофокусной . Прямофокусные антенны существуют различных размеров, в то время как осенесимметричные антенны, облучатель которых находится не в фокусе зеркала, обычно не превышают в диаметре более 1,5 м . Такие антенны часто называют офсетными . Преимущество офсетной антенны - это бо́льший коэффициент усиления антенны, что обусловлено отсутствием затенения раскрыва зеркала облучателем . Рефлектор офсетных антенн представляет собой боковую вырезку из параболоида вращения. Фокус облучателей в таких антеннах расположен в фокальной плоскости рефлектора.

Зеркальная антенна может иметь дополнительное эллиптическое зеркало (двухзеркальная схема Грегори) или дополнительное гиперболическое зеркало (двухзеркальная схема Кассегрена), с фокусами, расположенными в фокальной плоскости зеркальной антенны. При этом облучатель расположен в фокусе дополнительного зеркала.

Зеркальная антенна может иметь одновременно несколько облучателей, расположенных в фокальной плоскости антенны. Каждый облучатель формирует диаграмму направленности, направленную в нужном направлении. Облучатели могут работать в разных диапазонах волн ( , , ) или каждый одновременно в нескольких диапазонах.

Расположение фокуса и фокальной плоскости зеркала антенны не зависит от рабочего диапазона волн.

В зависимости от поставленных задач и облучателя зеркальная антенна формирует одну узконаправленную суммарную, суммарно-разностную диаграмму направленности (для пеленгаторов) или одновременно несколько разнонаправленных диаграмм - при использовании нескольких облучателей.

Типы зеркал

В технике наибольшее распространение нашли следующие типы зеркал:

Особенности конструкции

Зеркало обычно состоит из диэлектрической основы (углепластик - для космических антенн), которую покрывают металлическими листами, проводящей краской, фольгой . При этом листы часто являются перфорированными или представляют собой сетку, что обусловлено стремлением снизить вес конструкции, а также максимально снизить сопротивление ветру и осадкам. Однако такое несплошное зеркало приводит к следующим последствиям: часть энергии проникает сквозь зеркало, что приводит к ослаблению КНД антенны, и усилению излучения позади рефлектора. Эффективность антенны с несплошным зеркалом рассчитывается по формуле T = P p r P p a d {\displaystyle T={\frac {P_{pr}}{P_{pad}}}} , где P p r {\displaystyle P_{pr}} - мощность излучения позади рефлектора, а P p a d {\displaystyle P_{pad}} - мощность излучения рефлектора (падающей волны) . Если T < 0 , 01 {\displaystyle T<0,01} , несплошное зеркало считают хорошим. Данное условие обычно выполняется при диаметре отверстий перфорированного зеркала менее 0 , 2 λ {\displaystyle 0,2\lambda } и суммарной площади отверстий до 0 , 5 − 0 , 6 {\displaystyle 0,5-0,6} от всей площади зеркала . Для сетчатых зеркал диаметр отверстий не должен превышать 0 , 1 λ {\displaystyle 0,1\lambda } .

Облучатель

Диаграмма направленности параболической антенны формируется облучателем . Облучателей в антенне может быть один или несколько, соответственно в антенне формируется одна или несколько диаграмм направленности. Делается это, например, для того, чтобы принимать сигнал одновременно с нескольких космических спутников связи.

Раскрыв облучателей расположен в фокусе параболического рефлектора или в его фокальной плоскости, если используется несколько облучателей в одной антенне. Несколько облучателей формируют в одной антенне несколько диаграмм направленности, это необходимо при наведении одной антенны сразу на несколько спутников связи.

Ширина луча

Параметры параболической антенны. Ширина ДН, уровень боковых лепестков, усиление

Угловая ширина луча антенны и её диаграмма направленности не зависит от того, работает ли антенна на приём или на передачу. Ширина луча определяется по уровню половинной мощности луча, то есть по уровню (-3 дБ) от его максимального значения. Для параболических антенн этот уровень определяется по формуле:

где K является фактором, который незначительно меняется в зависимости от формы отражателя, а d - диаметр рефлектора в метрах, ширина диаграммы по половинной мощности θ в радианах. Для 2-х метровой спутниковой антенны, работающей C диапазоне (3-4 ГГц на приём и 5-6 ГГц на передачу), эта формула даёт ширину диаграммы направленности около 2,6°.

Усиление антенны определяется по формуле:

При этом существует обратная зависимость между усилением и шириной луча.

Параболические антенны больших диаметров формируют очень узкие лучи. Наведение таких лучей на спутник связи становится проблемой, так как вместо основного лепестка можно навести антенну на боковой лепесток.

Диаграмма направленности антенны представляет собой узкий главный луч и боковые лепестки. Круговая поляризация в главном луче задаётся в соответствии с задачами, уровень поляризации в разных местах главного луча разный, в первых боковых лепестках поляризация меняется на противоположную, левая - на правую, правая - на левую.

Характеристики зеркальных антенн

Характеристики зеркальной антенны измеряются в дальней зоне.

• В однозеркальной антенне с круговой поляризацией облучатель должен иметь направление вращения поля, противоположное заданному направлению вращения поля антенны.
• Зеркальные антенны с направлением ДН на движущийся объект обычно имеют электропривод для отслеживания углового направления за объектом.
• Измерения ДН больших зеркальных антенн в дальней зоне связано с большими трудностями, связанными со значительными расстояниями от антенн до мест измерения их сигналов. Для измерений ДН используют шумовые сигналы от Солнца, спутников связи, большие коллиматорные антенны.
• Большие зеркальные антенны, расположенные в разных местах планеты Земля, используются в качестве элементов антенных решёток, для исследования дальнего космоса.

Применение

Параболические антенны используются в качестве антенн с большим усилением для следующих видов связи: радиорелейная связь между близлежащими городами, беспроводная связь WAN / LAN линий связи для передачи данных, для спутниковой связи и связи между космическими аппаратами. Они также используются для радиотелескопов.

Параболические антенны также используются в качестве радиолокационных антенн, управляющих кораблями, самолётами и управляемыми ракетами. С появлением домашних спутниковых телевизионных приёмников, параболические антенны стали особенностью ландшафтов современных городов.

Антенны с усилением свыше 20 дБ, предназначенные для работы в диапазоне УКВ, обычно выполняются в виде параболических антенн. По сравнению с антенными решетками параболические антенны имеют более простое питание, большее значение коэффициента полезного действия. Кроме того, по самой своей природе зеркальные параболические антенны очень широкополосны, а дальнейшее расширение полосы частот достигается просто сменой облучателя антенны.

В настоящее время практически все профессиональные антенны, имеющие усиление более 30 дБ, построены на базе зеркальных антенн. Отметим, что размеры существующих зеркальных антенн огромны. Так, например, зеркальная антенна ионосферной обсерватории Корнелльского университета в Аресибо (Пуэрто Рико) имеет диаметр 305 м.

Большие размеры зеркальных антенн, с помощью которых реализуются большое усиление и малая ширина диаграммы направленности, требуют высокой точности изготовления профиля параболического зеркала. В свою очередь, это предъявляет жесткие требования к прочности антенны, которая должна функционировать без ухудшения параметров под воздействием ветровых нагрузок.

Радиолюбителям удалось выполнить ряд достаточно простых конструкций зеркальных антенн, предназначенных для работы в диапазонах 432 и 1296 МГц, внешний вид одной из них показан на рис. 6.63.

Ниже приведена основная информация, необходимая для проектирования зеркальных параболических антенн.

В уголковой антенне только несколько лучей, отраженных вблизи точки A (см рис. 6.53б ), распространяются вдоль оси антенны, а остальные рассеиваются. В параболической антенне все отраженные от рефлектора лучи параллельны оси антенны и участвуют в создании направленного излучения (рис. 6.64). Отметим, что в раскрыве параболической антенны создается плоский фронт волны.



Только часть Ф Р , излученной облучателем электромагнитной энергии падает на рефлектор, а оставшаяся часть Ф П проходит мимо зеркала. У современных зеркальных антенн отношение Ф Р /(Ф Р + Ф П) составляет более 90%. Естественно, что у параболических антенн, сконструированных радиолюбителями, значение отношения Ф Р /(Ф Р + Ф П) меньше, что определяется в основном несовершенством выполнения облучающей системы.

Увеличение отношения Ф Р /(Ф Р + Ф П) достигается благодаря проектированию облучателей с нужными характеристиками излучения. Наиболее часто радиолюбители применяют систему, состоящую из вибратора и рефлектора (W-R ), изображенную на рис. 6.65а . В качестве облучателя используется также антенна обратного излучения (рис. 6.66). Диаграмма направленности антенны в целом и отдельно облучателя приведены на рис. 6.66б .



Наибольшее усиление параболической антенны получается в случае, когда вся поверхность антенны возбуждена равномерно. Реальные конструкции антенн характеризуются неравномерностью амплитудного возбуждения, причем достаточно часто принимают специальные меры по уменьшению уровня облучения краев зеркала антенны, что приводит к значительному увеличению отношения F/B . В современных антеннах это отношение достигает 60...70 дБ.

Диаграмма направленности параболической антенны является результатом сложения диаграмм переотраженной от рефлектора волны и поля излучателя (рис. 6.67). На рисунке, как и ранее, знаки + и - схематично показывают изменение фазы на 180°.



Максимальное значение усиления параболической антенны, имеющей раскрыв с диаметром D , определяется по формуле G = (πD/λ) 2 . Графики, приведенные на рис. 6.68, позволяют определить усиление параболической антенны с диаметром рефлектора d на частотах 144; 432 и 1296 МГц . Ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности может быть оценена по формуле θ 0,5 = 58λ/D , а ширина диаграммы направленности по нулевому уровню излучения по формуле θ 0 = 140λ/D .



Следует иметь в виду, что последние формулы справедливы только при условии равномерного возбуждении поверхности параболической антенны. Как уже отмечалось на практике, это не всегда выполняется, и поэтому оценки, полученные с помощью данных формул, дают минимальные значения искомых параметров. Реальные значения параметров всегда на несколько десятков процентов больше.

Облучатель антенны находится в фокусе F параболы (рис. 6.69). Фокус параболы может находиться внутри раскрыва зеркала или лежать вне раскрыва. Это зависит от соотношения фокусного расстояния L и диаметра раскрыва параболы. Глубина параболического зеркала определяется с помощью параметра g = 16L 2 /D 2 . Большие значения параметра g характеризуют длиннофокусные системы, а малые - короткофокусные. Случай g = 1 соответствует параболическому зеркалу с углом раскрыва, отсчитываемым от фокуса антенны, равным 180°. Это означает, что фокус параболы лежит на линии, соединяющей края зеркала.



Для уменьшения затенения раскрыва антенны облучателем (которое приводит как к снижению усиления, так и к росту уровня бокового излучения) применяют так называемую схему с вынесенным облучателем (рис. 6.69б ). В этом случае в качестве отражающего зеркала используется неосесимметричная часть поверхности параболоида вращения.

Иногда также используется другой тип рефлекторной антенны - параболический цилиндр (рис. 6.69в ). Такая конструкция более проста в изготовлении, так как имеет кривизну только в одном сечении зеркала, а второе сечение представляет собой прямую линию. Напомним, что в обычной схеме параболической антенны зеркало имеет кривизну в обоих ортогональных сечениях. В качестве облучателя антенн с зеркалом в виде параболического цилиндра могут быть использованы антенны, создающие цилиндрическую волну.

Спутниковое телевидение впервые рассматривалось как домашнее развлечение только в крупных городах. Сейчас благодаря передовой технологии нетрудно получить отличный выбор программ и качественный телевизионный прием независимо от места жительства. Если у вас антенны нет, или она плохая, то прочитав эту статью, можно будет легко установить спутниковую антенну своими руками без помощи профессионального установщика.

Что такое спутниковое телевидение

Спутниковое телевидение – это беспроводная система, в которой спутники связи, вращающиеся вокруг Земли, обеспечивают передачу телесигналов. Система облегчает передачу телевизионных программ посредством спутниковой связи. Во многих странах мира услуги спутникового телевидения используются для предоставления потребителям большего количества телеканалов и ещё более широкого спектра услуг.

Самой важной характеристикой антенны является мощность передачи сигнала в зоне покрытия. Чем выше мощность, тем лучше качество передаваемого сигнала, и тем меньше по размерам нужна спутниковая тарелка. Сила излучаемого сигнала измеряется в Децибелах. Мощность спутникового сигнала можно определить по двум документам: справочной карте местности со следом спутника и требованиям к допустимым минимальным размерам антенны.

Самым главным преимуществом является большое количество каналов программирования, которые можно получить через спутники. Услуга канала программирования, предоставляемая компаниями спутникового телевидения, даже не сопоставима с кабельным телевидением.

Дополнительная информация. Первый сигнал спутникового телевидения был передан еще в 1962 году из Европы на спутник Telstar. С тех пор популярность спутникового телевидения продолжает расти.

Приемо-передающий центр

Спутники, которые помогают передавать телевизионные сигналы, имеют эллиптические или геостационарные орбиты. Установка спутникового телевидения состоит из передающей антенны или спутниковых антенн восходящей линии связи, направленных на конкретные спутники. Тарелки имеют большие диаметры, которые помогают увеличить мощность сигнала и обеспечить точную направленность на спутник.

На спутниках размещаются транспондеры, которые принимают сигналы от антенны. Сигналы с восходящей связью настраиваются на частотный диапазон, соответствующий сигналу приемопередающих устройств. Транспондеры ретранслируют сигналы обратно на Землю. Прежде чем они будут повторно переданы, сигналы подвергаются трансляции в другой полосе частот во избежание создания помех для сигнала восходящей линии связи.

Таким образом, пока зрители лениво просматривают телевизионные каналы, система спутниковой связи беспрерывно занята доставкой контента.

Конструкции спутниковых антенн

Спутниковая антенна является одним из наиболее распространенных применений параболической тарелки. Она работает, получая микроволны, которые проецируются с космических спутников. С помощью этих спутников транслируются телевизионные программы вещания.

Почему спутниковые тарелки сделаны в форме параболы? Параболическая форма работает как линза, поскольку имеет точку фокусировки. Космические спутники являются геостационарными и находятся на довольно высокой орбите, а их сигнал, по существу, спускается на землю в параллельных линиях. Парабола – это форма отражателя, которая предназначена для приёма сигнала с далёкого расстояния с помощью конвертера.

Антенны преобразуют электрические сигналы в линии передачи в свободно распространяющуюся электромагнитную волну и наоборот. Они являются устройствами, которые преобразуют электрическую и электромагнитную энергию друг в друга.

Антенна – это конструкция для . Большая антенна означает лучший коэффициент усиления. Тарелка также представляет собой антенну с высокой направленностью, с большой площадью для захвата слабых сигналов и фокусировки лучей на приемное устройство. Для приложений, таких как ТВ, имеет смысл очень точная настройка спутниковой антенны на выбранный спутник.

Как работает телевизионная антенна

Она настроена на приём электромагнитных волн. Волны передаются в эфир передатчиками на канале телекомпании. Электромагнитные волны поглощаются антенной и затем перемещаются по проложенному кабелю, соединяющему антенну с цепями приемника телевизора.

Цепи приемника в телевизоре специально разработаны под воздействие электромагнитных сигналов, которые идут от антенны. Другие схемы «декодируют» (интерпретируют) сигналы, и в конечном итоге отображают интерпретации (декодированные сигналы) как изображение на экране телевизора. Таким образом, спутниковая антенна является просто «поглотителем» электромагнитных сигналов.

Каждая антенна имеет определенное направление для передачи или приема. Значение имеет типа и размер антенны. Если сигналы слабы, то нужно настраивать антенну. Когда обе передающие и приемные антенны хорошо направлены друг к другу, приемная антенна получает достаточную силу электромагнитных сигналов и преобразует ее в электрический сигнал. Затем полученный сигнал демодулируется и усиливается, чтобы сделать его подходящим для телевизионной трансляции

Перед тем, как купить спутниковую тарелку, нужно ознакомиться с руководством и техническими условиями на присоединение спутникового оборудования к сетям. Некоторые апартаменты не допускают установок этих антенн. Для уверенного приема антенна должна быть направлена в определенном направлении.

Ведущие компании предлагают полные комплекты. Это хорошая стратегия, чтобы сэкономить деньги на спутниковое телевидение и высокоскоростной интернет. Вероятно, выбрать такой вариант покупки от одной компании будет наиболее выгодным решением, потому что придется платить только за один проект, а не за два. Быстро сделанный анализ затрат и выгод позволит значительно сэкономить деньги.

Помните, что сроки действия акций и выгодных предложений ограничены. Обычно, выгода составляет от 40 до 50 процентов. И всегда можно вернуть продавцу пакет подключения, если что-то не подошло или разонравилось. Но это должно быть сделано в течение определенного периода времени. Все компании имеют политику возврата.

Принцип настройки спутникового телевещания

Существует два различных типа спутниковых антенн, которые устанавливаются для перемещения (динамического) с одного спутника на другой на регулярной основе (в зависимости от программирования) и спутниковых антенн, установленных стационарно. Они не перемещаются и получают все свои программы из одного источника.

Большинство спутниковых телевизионных программ сегодня используют стационарное положение для получения всех своих телевизионных программ. Тип принимаемых спутниковых сигналов обычно определяет их настройку.

Стационарные спутники указывают направление для приема сигналов со своей геостационарной космической орбиты. Геостационарная орбита означает, что она всегда находится в одном и том же положении относительно Земли.

В большинстве случаев настройка антенны на спутник выполняется один раз. Обычно тогда, когда производится впервые её монтаж. О том, как правильно настроить спутниковую антенну своими руками на 2 или на 4 спутника можно всегда найти подробное видео на канале www.youtube.com.

Как установить антенну для чайников

Как самому в домашних условиях собрать и установить комплект спутникового телевидения? В этом ничего сложного нет, если внимательно ознакомиться с правилами заводской инструкции. Особенно легким покажется занятие тем, кто уже устанавливал и настраивал своими руками простую антенну для телевизора.

Подготовительных знаний не требуется, однако самостоятельная установка антенн предполагает соблюдение определенных правил:

1. Необходимо выбрать местоположение с прямой видимостью в направлении спутника. В основном используются высокие места, такие как крыша или балкон;
2. Место установки должно быть свободное без каких-либо деревьев, крыш, проводов;
3. Использование аналогового компаса упростит определение угла наклона тарелки.

Штатный комплект оборудования

Компоненты спутниковой антенны обычно поставляются по отдельности. Они должны быть собраны таким образом, чтобы облегчить прием сигналов и обеспечить противостояние сильному ветру. Расположение компонентов тарелки зависит от того, в каком месте будет осуществлён монтаж.

Для самой простой установки понадобится, как правило:

• спутниковая тарелка, служащая для приема сигнала от спутника;
• три универсальных головки;
• конвектор, преобразующий сигнал и отправляющий его на ресивер;
• дисек-переключатель для соединения двух и более конвекторов;
• два дополнительных держателя головок.

Также нужен будет:

• кронштейн, необходимый для крепления на стену;
• DVD-тюнер, предназначенный для преобразования поступающих на него сигналов в телевизионные;
• кабель для передачи обработанного сигнала на ресивер.

Из инструментов для сборки самой тарелки достаточны будут «ключ на 10» и крестообразная отвёртка.

Установка приёмной спутниковой антенны самостоятельно

Теперь немного о том, как установить спутниковую антенну. Следуя ниже изложенному руководству, шаг за шагом можно установить и настроить спутниковую телевизионную тарелку.

Прежде всего, нужно надёжно закрепить тарелку в выбранном положении, так как она должна выдерживать силу ветра. В противном случае устройство:

• может упасть и покалечить людей, которые проезжают мимо;
• повредить расположенное на земле имущество.

Установочная труба прислоняется в нужное место, и делаются метки на стене с помощью отвёртки или маркера. Далее в отмеченных местах сверлятся отверстия под анкеры. С помощью анкерных гаек окончательно крепится основание под кронштейн на стену. Если монтаж тарелки выполняется на деревянной крыше, то необходимо её основание сделать водонепроницаемым.

Чтобы отрегулировать направление тарелки, используется специальная программа на Андройд или других платформах. Эта программа определяет координаты установки и показывает параметры настройки спутника:

• географическое положение направления спутника;
• требуемый угол поворота конвертора для максимально сильного сигнала.

Другая программа позволяет определить угол наклона телефона. Можно приложить к уже имеющимся на крыше тарелкам свой телефон и посмотреть подсказку: угол направления уже настроенной у соседа антенны. Останется только скопировать настрой для своей установки, тем самым упрощая себе работу.

Подвод кабеля

Сначала нужно подключить один конец длинного наружного коаксиального кабеля к спутниковой антенне. Затем аккуратно скрепить провод хомутами или изолентой по краю крыши или балкона, посмотрите, как это сделано на рисунке ниже.

Но, заметим, никогда не нужно оставлять проволоку свободно болтающейся. Это может подвергнуть установку повреждению или стать опасным для здоровья. Теперь требуется просверлить отверстие в стене, чтобы пропустить провод с улицы во внутреннее помещение.

Важное предупреждение! При сверлении отверстия в стене следует убедиться, что в этом месте нет электрических проводов или водопроводных труб. Сверление через электрический провод может стать причиной серьезного поражения электрическим током. Бурение через водопровод может привести к повреждению водопроводной системы.

Таким образом, осуществляется монтаж спутниковой тарелки и подвод провода к электроприёмнику.

Как подключить спутниковую антенну

Все антенны создаются с однотипной конструкцией и настраиваются очень просто. Достаточно в точности скопировать направление у близ расположенных соседских устройств с ориентиром на горизонт. После настройки подключается коаксиальный кабель к тарелке. Для этого его прикручивают к устройству, но только при отключенном ресивере, чтобы последний не сгорел.

Как настроить антенну? Для подстройки используется специальный индикатор, какой показан на рисунке ниже. В большинстве случаев достаточно просто попросить кого-нибудь смотреть телевизор и давать наводки, а самому пробовать настроить подключение спутниковой антенны под разными углами.

Если вращать тарелку, звуковой сигнал подскажет, на какой точке горизонтали самое правильное положение. Интервал звукового сигнала становится короче, значит, установка осуществляется в правильном направлении. Если он становится длиннее, нужно повернуть корпус настраиваемой антенны в противоположное направление. Как только будет установлено хорошее качество сигнала, спутниковая антенна считается настроенной.

В конце настройки полностью затягиваются гайки, и фиксируется положение устройства, чтобы оно не сдувалось ветром. Теперь приемная антенна будет располагаться так, чтобы захватывать спутниковые сигналы с наивысшим качеством и силой.

Как настроить тюнер спутниковой антенны

Настройка тюнера для спутниковой антенны самостоятельно может быть выполнено также без предварительной подготовки. Тюнер должен быть настроен на декодирование спутниковых сигналов для преобразования их в телевизионные сигналы и передачи на телевизор.

Немного теории. Спутниковый тюнер – это устройство внутри ресивера (приемника), к которому непосредственно поступает сигнал от спутниковой антенны по кабелю.

Как узнать, попадает ли местность, в которой производится установка тарелки, в зону покрытия желаемого спутника?

Выбор спутника (ов) зависит, прежде всего, от места нахождения и выбранного канала. Суммарное количество каналов с одного спутника может составлять около тысячи. Точное количество принимаемых каналов определить невозможно, поскольку на прием некоторых из них, особо слабых, оказывает влияние погодный фактор:

• в ясную погоду каналов несколько больше;
• в пасмурную, особенно в дождь – чуть меньше.

Подключение и настройка спутникового ресивера выполняются согласно инструкции от производителя. Обычно инициализация приёмника хорошо видна на экране телевизора.

По завершении инициализации нужно:

• нажать кнопку «Меню» на пульте дистанционного управления ресивера;
• выбрать «Настройки» в меню, затем «Выбрать спутник».

На экране отобразится список предустановленных имен спутников. С помощью клавиши со стрелкой вверх или вниз на пульте дистанционного управления нужно прокрутить вверх и вниз по экрану, чтобы найти выбранный спутник. Затем нажать кнопку OK, чтобы выбрать нужное.

Как настроить каналы

Также простым нажатием соответствующей кнопки на пульте дистанционного управления сначала выполняется поиск каналов. На экране появится индикатор выполнения. Когда последний достигнет 100%, процесс поиска останавливается автоматически, и первый установленный канал отображается на экране. Далее нажатием кнопок Up и Down настраиваются остальные каналы на тюнере.

Так осуществляется установка спутниковых антенн своими руками. После чего можно смотреть все бесплатные каналы от выбранного спутника.

Видео

Принцип действия параболической антенны

Параболическая антенна используется для создания остронаправленного излучения в диапазоне СВЧ, когда размеры антенны во много раз превышают рабочую длину волны. Антенна состоит из металлического зеркала (рефлектора) параболической формы и облучателя, расположенного в ее фокусе. В работе исследуется антенна с зеркалом в виде параболоида вращения (рисунок 1) с раскрывом, имеющим форму круга диаметром 2R. Прямая, перпендикулярная плоскости раскрыва и проходящая через его центр, является осью зеркала, точка О пересечения оси с поверхностью зеркала - его вершиной. Расстояние f от вершины зеркала до фокуса F называется фокусным расстоянием. На следующем рисунке показан ход лучей в параболической антенне.

Рисунок 1 - Схема параболической антенны.

Рисунок 2 - Ход лучей в параболической антенне.

Выбор геометрических размеров параболического зеркала

Для расчета диаметра раскрыва зеркала воспользуемся формулой из радиолокации:

Все значения нам известны, тогда выражаем из формулы G - коэффициент усиления антенны:

Зная, что G=Д ?a, где Д - коэффициент направленного действия антенны (положив?a=1 - КПД), G=Д.

В результате Д=7127.

Где S - геометрический размер раскрыва зеркала (S=?r2); ? - коэффициент использования зеркала, который показывает насколько эффективно используется вся поверхность зеркала, обычно составляет 0.64?0.65 (0.7).

Диаметр раскрыва зеркала является функцией требующейся ширины диаграммы направленности, а также несколько зависит от амплитудной и фазовой характеристики в раскрыве зеркала. Закон распределения амплитуд поля вдоль поверхности раскрыва зеркала определяется диаграммой излучения облучателя, если пренебречь потерями при отражении от зеркала. Для большинства применяющихся облучателей распределение амплитуд в одной из плоскостей (горизонтальной или вертикальной) вдоль раскрыва зеркала можно с достаточной точностью апроксимировать законом (1-x2) p, где х - координата, откладываемая от оси антенны; р = 0,1,2,3 - некоторое целое число.

Проведем расчет радиуса выпуклой части зеркала. Для этого строится график функции радиуса раскрыва от расстояния у(x) =(4f·x) 0.5, где f- расстояние до фокуса. В результате получен график представленный на рисунке 12.

Рисунок 3 - Зависимость радиуса раскрыва от расстояния.

Радиус параболической части зеркала равен 0.9м. В результате полностью определены геометрические размеры зеркала.

Выбор облучателя, и его расчет

Для дальнейших расчетов требуется выбрать облучатель который бы удовлетворял данной антенне. Одной из важных частей параболической антенны является первичный облучатель, помещаемый в фокусе зеркала. В идеале к нему предъявляются следующие требования: 1) облучатель не должен излучать энергию в направлении, противоположном направлению на зеркало, так как это излучение не фокусируется зеркалом и поэтому искажает основную диаграмму направленности; 2) диаграмма облучателя должна обеспечивать равномерное облучение зеркала и получение таким образом максимального коэффициента направленного действия; 3) диаграмма облучателя должна быть такой, чтобы фаза поля в раскрыве зеркала была постоянной. Облучатель, вполне удовлетворяющий этим требованиям, практически не существует. При конструировании параболических антенн используют облучатели в виде полуволнового вибратора, открытого конца волновода, рупора и щели, хотя они только частично удовлетворяют перечисленным требованиям.

Рассмотрим подробнее некоторые типы облучателей.