Плоская спутниковая антенна | Полезное своими руками

В настоящее время в спутниковом непосредственном телевизионном приеме (СНТП) в качестве антенн наиболее широко применяются два основных параболоида вращения: осесимметричный и офсетный.

Трудоемкость изготовления параболического отражателя вынудила искать альтернативные конструкции антенн, более технологичных в производстве и самостоятельном изготовлении.

К таким конструкциям относится плоский зональный отражатель Френеля (рис. 6.17).

Огюсте Жан Френель (1788—1828), французский физик, один из основателей волновой оптики, в процессе изучения дифракции света использовал метод разделения фронта волны на кольцевые зоны, названные впоследствии его именем.

Зональная антенна Френеля (ЗАФ) по принципу действия существенно отличается от обычно используемых антенн, содержащих в основе параболический отражатель.

Описание антенны и методика ее расчета составлены В. Никитиным (Москва) и автором данной книги.

Антенный отражатель Френеля представляет собой проводящие концентрические кольцевые поверхности, расположенные в одной плоскости. Под воздействием падающей волны электромагнитного поля согласно принципу Гюйгенса каждое кольцо становится источником вторичного излучения, которое направлено в разные стороны в отличие от параболоида вращения, отражающего все лучи в направлении фокуса.

Можно подобрать такую ширину каждого кольца зональной антенны и расстояние между ними, чтобы сигналы вторичного излучения от средних линий каждого кольца в определенной точке пространства совпадали по фазе.

Для этого достаточно, чтобы расстояния между средними линиями колец и указанной точкой отличались на длину волны сигнала — lв. Эту точку по аналогии с параболоидом можно назвать фокусом. В фокусе, как и в параболической антенне, находится облучатель.

На рис. 6.18 показано сечение (вид сбоку) верхней части центрального диска антенны и первого кольца. Если в качестве фокуса выбрана точка, которая находится на расстоянии f от плоскости с кольцами, то сигналы, излученные серединами колец, будут совпадать по фазе в фокусе при следующих значениях расстояний между краями колец и фокусом:

Сигналы, излученные серединой колец, оказываются в фазе с сигналом, излученным центром диска. Расфазировка между сигналами, излученными кромкой диска и его центром, а также кромками колеи и их серединой, составляет всего 1/4 длины волны.

Таким образом, расчет ЗАФ сводится к выбору места расположения фокуса F на воображаемой оси антенны, т. е. расстояния f от полотна антенны, и вычислению внутренних и наружных радиусов колец в зависимости от длины волны л, ретранслятора по формуле (6.2).

Расстояние f не критично и его выбирают в пределах 500…1000 мм (для антенн больших диаметров).

Сигналы, которые излучают края колеи, отличаются по фазе от сигналов, которые излучает окружность (находится в середине кольца), обеспечивающая синфазность. Широкие кольца обеспечивают широкополосность антенны.

В связи с тем, что радиусы колеи ЗАФ зависят от длины волны сигнала, может показаться, что антенна является узкополосной и для каждой частоты (или длины волны) спутникового транспондера понадобятся соответствующие размеры колец. Однако расчеты показывают, что это не так.

Если радиусы колец рассчитаны для средней частоты диапазона 10,7…11,7 ГГц (длина волны 26,8 мм) или 11,7…12,5 ГГц (длина волны 24,8 мм), то для минимальной и максимальной частот диапазонов те окружности, которые соответствуют равенству фаз сигналов, будут располагаться на поверхности колец.

В табл. 6.2, 6.3 приведены результаты расчета размеров ЗАФ для указанных диапазонов частот. В формулу (6.2) последовательно подставляли в качестве значения n орядковые номера радиусов (четные номера соответствуют внутренним радиусам, нечетные — наружным, a r1— радиусу центрального диска). Расстояние f от центрального диска до фокуса F выбрано равным 1000 мм. Ширина колец уменьшается равнозамедленно. Радиолюбителю не обязательно изготовлять ЗАФв полном объеме.

В случаях, когда в месте приема используется параболическая антенна диаметром 90 см, в конструкции ЗАФ можно ограничиться пятью кольцами (пятому кольцу соответствуют радиусы г10 и r11). При этом для диапазона частот 10,7.. .11,7 ГГц диаметр ЗАФ равен 1098 мм, для 11,7…12,5 ГГц — 1024 мм.

Таблица 6.2

Если рассчитать радиусы колеи для средней длины волны всего вещательного диапазона Ки (10,7…12,75 ГГц), на его краях эти «синфазные» окружности выходят за пределы поверхности колец. Поэтому на краях такого широкого диапазона синфазного сложения сигналов не получается.

В результате расчета получают радиусы «синфазных» окружностей, где п—номер кольца. Центральному диску соответствует n = 1. Ширину выбирают произвольно. На практике можно изготовить центральный диск радиусом 50 мм, а ширину каждого кольца взять равной 20 мм. В этом случае синфазная окружность находится примерно в середине кольца.

Зональная антенна плоская по форме, поэтому она значительно технологичнее в любительских условиях изготовления. Такая антенна может быть выполнена из большого куска фольгированного пластика или методом травления, или путем вырезания промежутков между кольцами. Ее также можно изготовить наклейкой колец из фольги или ровной жести на лист гетинакса, текстолита, оргстекла, древесно-волокнистого полотна (ДВП).

Для снижения ветровой нагрузки в диэлектрическом основании антенны просверливают произвольное количество отверстий.

Основным недостатком зональной антенны по сравнению с параболической такого же диаметра является меньший коэффициент усиления, так как не вся энергия сигнала, попадающая на полотно антенны, направляется к облучателю. В условиях слабого сигнала потеря усиления даже на 2 дБ приводит к поражению сигнала шумами и потере цветности.

Для компенсации недостатка коэффициента усиления ЗАО необходимо увеличивать диаметр полотна антенны, хотя при достаточной мощности спутникового ретранслятора и больших углах места (меньше влияют тепловые шумы Земли) для данной точки приема такая антенна обеспечивает хорошие результаты.

Закрепить конвертер в фокусе ЗАФ можно тем же способом, что и для прямофокусной параболической антенны

Журнал Теле-Спутник

Плоские антенны сейчас уже не являются экзотикой, хотя и широко распространенными и используемыми их тоже назвать нельзя. Каждый любитель (о профессионалах и речи нет) спутникового телевидения наверняка хоть раз видел плоскую антенну — если не «живьем», то хотя бы на картинке. Но, вероятно, далеко не каждый видевший более или менее четко представляет, что к чему в этой плоской антенне относится и за счет чего, собственно говоря, осуществляется прием сигналов. Что касается сферических антенн, то вполне вероятно будет предположить, что одно даже название — «сферические антенны для спутникового телевидения» — способно вызвать у читателей недоумение. Ну что ж, давайте кратко обо всем по порядку. Плоская спутниковая антенна фирмы «TechniSat». В западной спутниковой прессе вопрос освещается примерно следующим образом и вот в таком ключе: «Понятно, что параболические антенны — прямофокусные и офсетные — очень тривиальны и всем уже давно набили оскомину. Они громоздки — если не физически, то уж визуально точно; в них набирается снег и дождь (в основном это касается прямофокусных), и вообще они начинают морально устаревать. » Плоские спутниковые антенны фирмы «Galaxis». Под влиянием подобных сентенций поневоле создастся впечатление, что именно эти причины и плюс еще одна, самая главная — недовольство домовладельцев внешним видом своих домов, увешанных тарелками антенн, — побуждают инженеров всех стран ломать головы над наилучшим техническим воплощением идеи плоской спутниковой антенны. При этом еще следует учесть, что и в размерах плоская антенна ничуть не уступает параболическим, — например, антенна размером 60х60 см соответствует по своим параметрам приема офсетной антенне диаметром 60 см. К основным достоинствам плоских антенн прежде всего следует отнести: высокую технологичность изготовления, а значит и высокую воспроизодимость параметров; снижение ветровых нагрузок примерно на 10-20% по сравнению с зеркальными антеннами; возможность электрического управления диаграммой направленности; простота перевозки, хранения и установки. Сферическая спутниковая антенна фирмы «КОНКУР». Плоские антенны созданы на основе полосковых излучателей, соединенных параллельно и образуюших таким образом плоскую антенную решетку, способную принимать электромагнитные сигналы. Характерные размеры полосковых излучателей кратны длине волны принимаемого сигнала, все эти маленькие элементики синфазно соединены с собирательными шинами, сведенными к центру антенны, где находится конвертор. Сигналы могут приниматься, грубо говоря, со всех возможных направлений, или, другими словами, плоские антенны обладают большим углом раскрыва и широкой диаграммой направленности со значительными боковыми лепестками. Таким образом, коэффициент направленного действия таких антенн несколько ниже, чем у зеркальных антенн соответствующей площади. Так фокусирует параболическая прямофокусная антенна. Ширина главного лепестка диаграммы направленности плоской антенны — как, впрочем, и зеркальной — определяется главным образом ее размерами. Для зеркальной антенны эта зависимость обусловлена тем, что сигнал лучше и с меньшими аберрациями (искажениями, вызванными неидеальностью самого зеркала) фокусируется именно большими зеркалами. Полосковые излучатели, как уже говорилось, способны принимать — каждый в отдельности — электромагнитные сигналы практически со всех направлений. Но стоит их синфазно соединить друг с другом, как появляется уже определенная направленность, которая тем сильнее, чем большее количество элементиков соединено. Наименьший уровень боковых лепестков у плоской антенны создается в плоскости, проходящей через ее диагональ. Так фокусирует сферическая антенна. Значит, при приеме сигналов со спутников на геостационарной орбите диагональ раскрыва антенны необходимо располагать перпендикулярно поверхности Земли. Это обеспечит минимальную шумовую температуру антенны (т.е. уровень шумов в градусах Кельвина), так как она определяется в основном внешними шумами — космическими, атмосферными и, главным образом, тепловыми шумами земной поверхности. А их влияние тем меньше, чем выше в зенит направлен основной лепесток диаграммы направленности, чем уже сама эта диаграмма и чем ниже уровень боковых лепестков, направленных на Землю. Таким образом, на основе тех несложных физических соображений, которые мы, собственно, уже и произвели, и на основе эксплуатационных испытаний можно заключить, что плоские антенны по своим приемным качествам вполне соответствуют зеркальным офсетным антеннам соответствующей площади и могут без опасений и ограничений использоваться для приема спутниковых трансляций везде там, где с этим справляются офсетные. Все же вышеперечисленные достоинства — технологичность изготовления, меньшие ветровые нагрузки и пр. — идут плоским антеннам, естественно, в плюс и вполне можно ожидать, что будущее — и довольно обозримое будущее — за ними. Так фокусирует офсетная антенна. Теперь перейдем к антеннам сферическим. Скажем сразу, не интригуя читателя долго, что эти сферические антенны представляют собой элементарную линзу. Да, центрально симметричную линзу (ЛЦС) из диэлектрика, фокусирующую сигнал со спутника, как и водится, на конвертор, расположенный в точке на концентрической с ЛЦС фокальной плоскости. Здесь уместно провести — для большей наглядности — аналогию с человеческим (да и не только с человеческим) глазом, создающим на сетчатке изображение объектов, попадающих в поле зрения. А поле зрения человека довольно-таки широко, ведь мы видим не только то, что находится прямо перед нами. Так, угол зрения одного глаза по горизонтали равен 940, а по вертикали — 770. И особенность сферических антенн, их отличие от зеркальных или плоских состоит именно в том, что они многоспутниковые, т.е. на одну такую антенну сразу, одновременно, можно принимать сигналы разных спутников, находящихся в разных точках геостационарной орбиты и даже на различных орбитах — помимо геостационарных еще и на наклонных, высокоэллиптических. И заметьте — никаких позиционеров и актюаторов! Только, конечно, надо не забыть поставить все-таки конверторы для каждого выбранного спутника в соответствующую позицию на «орбите» антенны-сферы. Именно «орбите», потому что эта антенна — с арматурой крепления и установленными конверторами — выглядит как какая-нибудь планета, Сатурн, например, с кольцами, или Земля все с теми же «нашими баранами» — я имею в виду, конечно же, спутники… Одна сферическая антенна диаметром от одного до полутора метров способна заменить семь-восемь параболических антенн соответствующих размеров, охватывая по азимуту сектор до 90-125 градусов и по углу места 40-60 градусов. Чудеса в решете, да и только! Одно только осторожное замечание, уважаемый читатель, в заключение всего сказанного: если у Вас уже загорелись глаза и защекотало ладошки в предвкушении невиданных и заманчивых «апгрейдов», загляните прежде всего в свое «решето», именуемое бумажником. Ибо зело дорога сия диковина заморская (хотя сферическая антенна вовсе даже и не заморская, а наша, отечественная) — на то ведь она и диковина… Мы ж пока да со своими хорошими «зеркалочками» да уж такого посмотрим!..

Starlink выпускает плоскую высокопроизводительную тарелку для автодомов для использования в движении

26 октября 2022 г.

Новая плоская высокопроизводительная тарелка теперь доступна для заказа в Starlink. Новая тарелка предназначена для использования в движении, обеспечивая высокоскоростной доступ в Интернет с малой задержкой практически в любом месте дороги. Тарелка Flat High Performance присоединяется к стандартной тарелке в качестве двух аппаратных опций для заказов Starlink RV.

Фото: Starlink.com

Аппаратное обеспечение Flat High Performance стоит 2500 долларов по сравнению с 59 долларами.9 для стандартного оборудования. Цена Starlink RV составляет 135 долларов в месяц, независимо от того, какой вариант оборудования вы выберете. Starlink уже принимает заказы на новую тарелку и планирует начать поставки комплектов ближе к концу 2022 года. По сравнению со стандартной тарелкой у нее более широкое поле зрения — 140 градусов против 100 градусов. Он также имеет улучшенный GPS-чип, который позволяет более точно отслеживать спутники. Эти две функции позволяют тарелке подключаться к большему количеству спутников, создавая более надежное соединение для использования в движении.

Фото: Starlink.com

Тарелка предназначена только для стационарной установки. В комплект оборудования входят плоская антенна, крепления, маршрутизатор, блок питания и кабели. Маршрутизатор и блок питания поставляются со своими креплениями.

Клиенты, надеющиеся на блок питания постоянного тока, будут разочарованы. Блок питания, входящий в комплект Flat High Performance, работает от сети переменного тока. Новая антенна также потребляет значительно больше энергии, чем стандартная антенна, в среднем около 110-150 Вт.

Flat High Performance Технические характеристики

Производительность новой тарелки должна быть примерно такой же, как у стандартной тарелки RV. В Starlink тип вашей учетной записи является ограничивающим фактором. Скорость RV варьируется от 5-200 Мбит/с вниз и 1-20 Мбит/с вверх. Однако теоретически возможности Flat High Performance будут выше. В незагруженном районе с небольшим количеством пользователей Starlink новая тарелка должна обеспечивать более высокие скорости, но опять же, план RV является ограничивающим фактором.

Кредит: Starlink.com

Как я уже упоминал, тарелка Flat High Performance увеличивает поле зрения со 100 градусов на стандартной тарелке до 140 градусов на этом новом оборудовании. Это позволяет лучше отслеживать спутники.

Тарелка имеет степень защиты IP56 и рабочий диапазон температур от -22°F до 122°F (от -30°C до 50°C). Starlink говорит, что правильно установленная тарелка Flat High Performance может выдерживать ветер до 174 миль в час.

Заключительные мысли

Узнать подробности и заказать новую тарелку Flat High Performance можно по телефону Starlink.com .

Эта новая тарелка Flat High Performance за 2500 долларов не понравится многим пользователям жилых автофургонов, но я определенно вижу вариант ее использования для туристических автобусов, автофургонов высокого класса и других мобильных приложений. Это первая тарелка, доступная от Starlink, которая поддерживает использование в движении, поэтому, безусловно, будет интересно посмотреть, какие приложения придумают клиенты.

Что вы думаете? Многие из вас просили плоскую антенну для использования в автофургоне, но как вы думаете, стоит ли она того за 2500 долларов?

Категории Новости Starlink Метки flat high performance, starlink rv

Хотите получать последние новости и информацию о Starlink прямо в свой почтовый ящик? Подпишитесь на нашу рассылку!

Таинственная плоская спутниковая антенна из Китая — личный блог Олега Куткова

Электроника, радио и антенны

Олег Кутков / 22 сентября 2020 г.

Несколько месяцев назад я нашел на известном китайском портале довольно необычную спутниковую антенну. Антенна была относительно небольшой, совершенно плоской и заявлена ​​как антенна спутникового телевидения Ku-диапазона. Мне было очень интересно, что внутри и как это работает, поэтому я решил купить один образец.

Через несколько недель я получил потрепанную коробку с настоящей антенной и причудливой металлической подставкой, которая помогает направить антенну на спутники.

Диаметр антенны 28 см, вес около 400 грамм (без подставки). Пластик достаточно жесткий и прочный.

Здесь заявлены характеристики этой антенны:

Диапазон частот	11,7 ГГц — 12,2 ГГц
Усиление	60 дБ
Частота гетеродина	10750 МГц +- 2 МГц
Шум
Поляризация	Круговая ЛЕВАЯ
Потребляемый ток	100 мА

Конечно, я не уверен, что Усиление , Шум и LO Стабильность являются реальными числами.

Верхняя крышка крепилась несколькими винтами, так что антенну было легко открыть. Я ожидал всего.

Нажмите на изображение, чтобы получить полное разрешение.

Как я упоминал ранее, одна спиральная антенна неэффективна на таких высоких диапазонах. Вам действительно нужно много отдельных антенн и какое-то устройство суммирования, чтобы собрать достаточно энергии сигнала.

Каждые два элемента соединены пластиковой перемычкой. Не уверен, почему. Похоже это всего лишь держатель (который обязательно нужен для изоляции антенного элемента от крышки рефлектора), но наверняка в этом есть какой-то скрытый смысл.

Нажмите на изображение, чтобы получить полное разрешение.

Теперь самое интересное.
Под крышкой рефлектора я нашел просто большую коробку резонатора. Каждая спиральная антенна представлена ​​в виде простого зонда.

Нажмите на изображение, чтобы получить полное разрешение.

Есть еще несколько пластиковых перемычек, но они точно сохраняют расстояние между крышкой и днищем резонатора.

Нажмите на изображение, чтобы получить полное разрешение.

Должен отметить, что в целом качество сборки не впечатляет. Большинство щупов не касаются задней панели, но некоторые касаются. Это выглядит неправильно.

В центре резонаторной коробки только зонд LNB.

Похоже, схема антенны примерно такая:

Вероятно, есть какая-то паразитная (или нет?) емкость между щупами и корпусом резонатора.