Antena pemancar dan penerima parabola. Jenis utama antena parabola

Antena parabola pertama yang dirancang oleh Heinrich Hertz

Antena parabola ditemukan oleh fisikawan Jerman Heinrich Hertz pada tahun 1887. Hertz menggunakan reflektor parabola silinder untuk memicu antena dipol selama eksperimennya. Antena memiliki ukuran aperture lebar 1,2 meter dan digunakan pada frekuensi sekitar 450 MHz. Reflektor terbuat dari baja lembaran seng. Dengan dua antena tersebut, satu pemancar dan satu penerima, Hertz berhasil menunjukkan keberadaan gelombang elektromagnetik, yang telah diprediksi Maxwell 22 tahun sebelumnya.

Biasanya, pada antena reflektor, pola radiasi umpan yang lebih lebar diubah menjadi pola radiasi sempit dari antena itu sendiri.

Tepi cermin dan bidang Z membentuk permukaan yang disebut bukaan cermin. Dalam hal ini, jari-jari R disebut jari-jari bukaan, dan sudut 2ψ disebut sudut bukaan cermin. Jenis cermin tergantung pada sudut bukaan:

  • jika< π/2 - зеркало называют мелким или длиннофокусным;
  • jika > /2 - fokus dalam atau pendek,
  • jika = /2 - rata-rata.

Fokus umpan antena dapat ditempatkan pada fokus cermin F atau digeser relatif terhadapnya. Jika fokus iradiator terletak pada fokus antena, maka disebut fokus langsung. Antena fokus langsung tersedia dalam berbagai ukuran, sedangkan antena simetris musim gugur, yang umpannya tidak berada di fokus cermin, biasanya berdiameter tidak melebihi 1,5 m. Antena seperti ini sering disebut sebagai antena offset. Keuntungan dari antena offset adalah gain antena yang lebih tinggi, yang disebabkan oleh kurangnya bayangan dari bukaan cermin oleh feed. Reflektor antena offset adalah potongan samping dari paraboloid revolusi. Fokus iradiator di antena tersebut terletak di bidang fokus reflektor.

Antena reflektor mungkin memiliki cermin elips tambahan (skema Gregory 2 cermin) atau cermin hiperbolik tambahan (skema Cassegrain 2 cermin), dengan fokus terletak di bidang fokus antena reflektor. Dalam hal ini, iradiator terletak di fokus cermin tambahan.

Antena reflektor dapat secara bersamaan memiliki beberapa umpan yang terletak di bidang fokus antena. Setiap iradiator membentuk pola radiasi yang diarahkan ke arah yang diinginkan. Iradiator dapat beroperasi dalam rentang panjang gelombang yang berbeda ( , , ) atau masing-masing secara bersamaan dalam beberapa rentang.

Lokasi fokus dan bidang fokus cermin antena tidak bergantung pada rentang panjang gelombang pengoperasian.

Tergantung pada tugas dan iradiatornya, antena reflektor membentuk satu pola arah total, jumlah-perbedaan arah yang sempit (untuk pencari arah) atau beberapa pola multiarah pada saat yang sama - saat menggunakan beberapa iradiator.

Jenis cermin

Dalam teknologi, jenis cermin berikut paling banyak digunakan:

Fitur desain

Cermin biasanya terdiri dari dasar dielektrik (serat karbon - untuk antena luar angkasa), yang ditutupi dengan lembaran logam, cat konduktif, foil. Pada saat yang sama, lembaran sering berlubang atau bertautan, yang disebabkan oleh keinginan untuk mengurangi berat struktur, serta untuk meminimalkan ketahanan terhadap angin dan curah hujan. Namun, cermin non-kontinyu semacam itu menyebabkan konsekuensi berikut: sebagian energi menembus cermin, yang menyebabkan melemahnya directivity antena, dan peningkatan radiasi di belakang reflektor. Efisiensi antena dengan cermin non-solid dihitung dengan rumus T = P p r P p a d (\displaystyle T=(\frac (P_(pr))(P_(pad)))), di mana P p r (\displaystyle P_(pr)) adalah daya radiasi di belakang reflektor, dan P p a d (\displaystyle P_(pad))- daya radiasi reflektor (gelombang datang) . Jika T< 0 , 01 {\displaystyle T<0,01} , cermin non-padat dianggap baik. Kondisi ini biasanya dipenuhi ketika diameter lubang cermin berlubang kurang dari 0 , 2 (\displaystyle 0,2\lambda ) dan total luas lubang hingga 0 , 5 0 , 6 (\displaystyle 0.5-0.6) dari seluruh area cermin. Untuk cermin mesh, diameter lubang tidak boleh melebihi 0 , 1 (\displaystyle 0,1\lambda ) .

iradiator

Pola radiasi antena parabola dibentuk oleh umpan. Mungkin ada satu atau lebih umpan di antena, masing-masing, satu atau lebih pola radiasi terbentuk di antena. Ini dilakukan, misalnya, untuk menerima sinyal secara bersamaan dari beberapa satelit komunikasi ruang angkasa.

Bukaan iradiator terletak pada fokus reflektor parabola atau pada bidang fokusnya jika beberapa iradiator digunakan dalam satu antena. Beberapa iradiator membentuk beberapa pola radiasi dalam satu antena, hal ini diperlukan ketika mengarahkan satu antena sekaligus ke beberapa satelit komunikasi.

Lebar balok

Parameter antena parabola. Lebar Balok, Level Sidelobe, Gain

Beamwidth sudut antena dan pola radiasinya tidak bergantung pada apakah antena mengirim atau menerima. Lebar balok ditentukan oleh tingkat setengah kekuatan balok, yaitu tingkat (-3 dB) dari nilai maksimumnya. Untuk antena parabola, level ini ditentukan oleh rumus:

= k / d (\displaystyle \theta =k\lambda /d\,),

di mana K adalah faktor yang sedikit berbeda dengan bentuk reflektor, dan d adalah diameter reflektor dalam meter, lebar pola setengah daya dalam radian. Untuk antena parabola 2 meter yang beroperasi di pita C (penerimaan 3-4 GHz dan transmisi 5-6 GHz), rumus ini memberikan lebar berkas sekitar 2,6°.

Gain antena ditentukan oleh rumus:

G = (π k θ) 2 e A (\displaystyle G=\left((\frac (\pi k)(\theta ))\kanan)^(2)\ e_(A))

Ada hubungan terbalik antara gain dan lebar balok.

Antena parabola berdiameter besar membentuk balok yang sangat sempit. Mengarahkan sinar seperti itu ke satelit komunikasi menjadi masalah, karena alih-alih lobus utama, Anda dapat mengarahkan antena ke lobus samping.

Pola antena adalah balok utama dan lobus samping yang sempit. Polarisasi melingkar di balok utama diatur sesuai dengan tugas, tingkat polarisasi di tempat yang berbeda dari balok utama berbeda, di lobus sisi pertama polarisasi berubah ke arah yang berlawanan, kiri ke kanan, kanan ke kiri.

Karakteristik antena reflektor

Karakteristik antena reflektor diukur di medan jauh.

  • Pada antena cermin tunggal dengan polarisasi sirkular, umpan harus memiliki arah putaran medan yang berlawanan dengan arah putaran medan antena.
  • Antena reflektor dengan pola arah yang diarahkan ke objek bergerak biasanya memiliki penggerak listrik untuk melacak arah sudut di belakang objek.
  • Pengukuran RP antena reflektor besar di medan jauh dikaitkan dengan kesulitan besar yang terkait dengan jarak yang signifikan dari antena ke tempat di mana sinyalnya diukur. Untuk pengukuran RP, sinyal noise dari Matahari, satelit komunikasi, dan antena kolimator besar digunakan.
  • Antena reflektor besar yang terletak di berbagai tempat di planet Bumi digunakan sebagai elemen susunan antena untuk eksplorasi luar angkasa.

Aplikasi

Antena parabola digunakan sebagai antena gain tinggi untuk jenis komunikasi berikut: komunikasi relai radio antara kota-kota terdekat, tautan data WAN / LAN nirkabel, untuk komunikasi satelit dan komunikasi antar kendaraan ruang angkasa. Mereka juga digunakan untuk teleskop radio.

Antena parabola juga digunakan sebagai antena radar untuk mengendalikan kapal, pesawat terbang, dan peluru kendali. Dengan munculnya penerima televisi satelit rumah, antena parabola telah menjadi fitur lanskap kota-kota modern.

6.1. Antena Parabola

Penerimaan sinyal televisi satelit dilakukan oleh penerima khusus, yang merupakan bagian integral dari antena. Antena parabola adalah yang paling populer untuk transmisi profesional dan amatir dari satelit, karena sifat paraboloid revolusi untuk memantulkan sinar datang pada bukaannya, sejajar dengan sumbu, ke satu titik, yang disebut fokus. Bukaan adalah bagian bidang yang dibatasi oleh tepi paraboloid revolusi.

Sebuah paraboloid revolusi, yang digunakan sebagai reflektor antena, dibentuk dengan memutar parabola datar di sekitar porosnya. Parabola adalah tempat kedudukan titik-titik yang berjarak sama dari titik tertentu (fokus) dan garis lurus tertentu (directrix) (Gbr. 6.1). Titik F adalah fokus dan garis AB adalah directrix. Titik M dengan koordinat x, y adalah salah satu titik parabola. Jarak antara fokus dan direktriks disebut parameter parabola dan dilambangkan dengan huruf p. Maka koordinat fokus F adalah: (p/2, 0). Titik asal koordinat (titik 0) disebut titik sudut parabola.

Menurut definisi parabola, segmen MF dan PM adalah sama. Menurut teorema Pythagoras MF^2 =FK^2+ MK^2. Pada saat yang sama FK = x - p/2, KM = y dan PM = x + p/2, maka (x - p/2)^2 + y^2 = (x + p/2)^2.

Mengkuadratkan ekspresi dalam tanda kurung dan membawa suku-suku serupa, kita akhirnya memperoleh persamaan kanonik parabola:

y^2 = 2px, atau y = (2px)^0,5. (6.1)

Menurut rumus klasik ini, jutaan antena telah dibuat untuk menerima sinyal televisi satelit. Ada apa dengan antena ini?


Sejajar dengan sumbu paraboloid, sinar (gelombang radio) dari satelit, yang dipantulkan dari aperture ke fokus, melewati yang sama (panjang fokus). Secara konvensional, dua balok (1 dan 2) jatuh pada area bukaan paraboloid pada titik yang berbeda (Gbr. 6.2). Namun, sinyal yang dipantulkan dari kedua sinar melewati jarak yang sama ke fokus F. Artinya jarak A+B=C+D. Jadi, semua sinar yang dipancarkan oleh antena pemancar satelit dan ke mana cermin parabo diarahkan


loid, terkonsentrasi dalam fase pada fokus F. Fakta ini dibuktikan secara matematis (Gbr. 6.3).

Pilihan parameter parabola menentukan kedalaman paraboloid, yaitu jarak antara titik dan fokus. Dengan diameter aperture yang sama, paraboloids fokus pendek memiliki kedalaman yang besar, yang membuatnya sangat merepotkan untuk memasang iradiator dalam fokus. Selain itu, dalam paraboloid fokus pendek, jarak dari umpan ke bagian atas cermin jauh lebih sedikit daripada ke tepinya, yang mengarah pada amplitudo yang tidak merata pada umpan untuk gelombang yang dipantulkan dari tepi paraboloid dan dari zona dekat ke atas.

Paraboloid fokus panjang memiliki kedalaman yang lebih dangkal, pemasangan iradiator lebih nyaman dan distribusi amplitudo menjadi lebih seragam. Jadi, dengan diameter bukaan 1,2 m dan parameter 200 mm, kedalaman paraboloid adalah 900 mm, dan dengan parameter 750 mm - hanya 240 mm. Jika parameter melebihi radius bukaan, fokus, di mana umpan harus ditempatkan, terletak di luar volume yang dibatasi oleh paraboloid dan bukaan. Opsi optimal adalah ketika parameternya sedikit lebih besar dari radius aperture.

Parabola adalah satu-satunya elemen penguat dari sistem penerima yang tidak menimbulkan noise sendiri dan tidak menurunkan sinyal dan, akibatnya, gambar. Antena dengan cermin berbentuk paraboloid revolusi dibagi menjadi dua kelas utama: reflektor parabola simetris dan asimetris (Gbr. 6.4, 6.5). Jenis antena pertama biasanya disebut fokus langsung, yang kedua - offset.




Antena offset, seolah-olah, adalah segmen parabola yang dipotong. Fokus segmen semacam itu terletak di bawah pusat geometris antena. Ini menghilangkan naungan area antena yang berguna dengan umpan dan pendukungnya, yang meningkatkan efisiensinya di area cermin yang sama dengan antena aksisimetris. Selain itu, iradiator dipasang di bawah pusat gravitasi antena, sehingga meningkatkan stabilitasnya dalam kondisi berangin.

Ini adalah desain antena yang paling umum dalam penerimaan individu televisi satelit, meskipun prinsip-prinsip lain untuk membangun antena satelit terestrial saat ini digunakan.

Dianjurkan untuk menggunakan antena offset jika ukuran antena hingga 1,5 m diperlukan untuk penerimaan yang stabil dari program satelit yang dipilih, karena dengan peningkatan total area antena, efek bayangan cermin menjadi kurang signifikan.

Antena offset dipasang hampir secara vertikal. Tergantung pada garis lintang geografis, sudut kemiringannya sedikit


sedang berubah. Posisi ini mengecualikan pengumpulan presipitasi atmosfer di mangkuk antena, yang sangat memengaruhi kualitas penerimaan.

Prinsip operasi (pemfokusan) antena fokus langsung (aksisimetris) dan offset (asimetris) ditunjukkan pada gambar. 6.6.

Untuk antena, karakteristik arah sangat penting. Berkat kemampuan untuk menggunakan antena dengan selektivitas spasial yang tinggi, televisi satelit diterima. Karakteristik antena yang paling penting adalah gain dan pola radiasi.

Gain antena parabola tergantung pada diameter paraboloid: semakin besar diameter cermin, semakin tinggi gain.

Ketergantungan penguatan antena parabola pada diameter diberikan di bawah ini.


Peran penguatan antena parabola dapat dianalisis menggunakan bola lampu (Gbr. 6.7, a). Cahaya tersebar merata ke ruang sekitarnya, dan mata pengamat merasakan tingkat penerangan tertentu yang sesuai dengan kekuatan bola lampu.


Namun, jika sebuah sumber cahaya ditempatkan pada fokus paraboloid dengan penguatan 300 kali (Gbr. 6.7, b), sinarnya, setelah dipantulkan oleh permukaan paraboloid, akan sejajar dengan sumbunya, dan warnanya kekuatannya akan setara dengan sumber dengan daya 13.500 watt. Mata pengamat tidak dapat melihat iluminasi seperti itu. Pada properti ini, khususnya, prinsip pengoperasian lampu sorot didasarkan.

Dengan demikian, antena paraboloid, secara tegas, bukanlah antena dalam pemahamannya tentang transformasi kekuatan medan elektromagnetik menjadi tegangan sinyal. Paraboloid hanyalah reflektor gelombang radio, memusatkannya pada fokus, di mana antena aktif (pengumpan) harus ditempatkan.

Pola antena (Gbr. 6.8) mencirikan ketergantungan amplitudo kekuatan medan listrik E, yang dibuat pada titik tertentu, pada arah ke titik ini. Dalam hal ini, jarak dari antena ke titik ini tetap konstan.

Peningkatan gain antena memerlukan penyempitan lobus utama pola radiasi, dan mempersempitnya menjadi kurang dari 1 ° mengarah pada kebutuhan untuk memasok antena dengan sistem pelacakan, karena satelit geostasioner berosilasi di sekitar posisi stasionernya di orbit. Peningkatan lebar pola radiasi menyebabkan penurunan gain, dan karenanya penurunan daya sinyal pada input penerima. Berdasarkan ini, lebar optimal lobus utama dari pola radiasi adalah


lebarnya adalah 1 ... 2 °, asalkan antena pemancar satelit disimpan di orbit dengan akurasi ± 0,1 °.

Kehadiran lobus samping dalam pola radiasi juga mengurangi penguatan antena dan meningkatkan kemungkinan menerima interferensi. Dalam banyak hal, lebar dan konfigurasi pola radiasi bergantung pada bentuk dan diameter cermin antena penerima.

Karakteristik paling penting dari antena parabola adalah akurasi bentuk. Itu harus mengulangi bentuk paraboloid revolusi dengan kesalahan minimal. Akurasi bentuk menentukan penguatan antena dan pola radiasinya.

Hampir tidak mungkin membuat antena dengan permukaan paraboloid sempurna. Setiap penyimpangan dari bentuk nyata cermin parabola dari yang ideal mempengaruhi karakteristik antena. Terjadi kesalahan fase, yang menurunkan kualitas gambar yang diterima, dan penguatan antena menurun. Distorsi bentuk juga terjadi selama pengoperasian antena: di bawah pengaruh angin dan curah hujan; gravitasi; sebagai akibat dari pemanasan yang tidak merata dari permukaan oleh sinar matahari. Dengan mempertimbangkan faktor-faktor ini, deviasi total yang diizinkan dari profil antena ditentukan.

Kualitas bahan juga mempengaruhi karakteristik antena. Untuk pembuatan parabola, baja dan duralumin terutama digunakan.

Antena baja lebih murah daripada antena aluminium, tetapi lebih berat dan lebih rentan terhadap korosi, sehingga perawatan anti-korosi sangat penting bagi mereka. Faktanya adalah bahwa lapisan logam dekat permukaan yang sangat tipis berpartisipasi dalam pantulan sinyal elektromagnetik dari permukaan. Jika rusak karena karat, efisiensi antena berkurang secara signifikan. Lebih baik untuk terlebih dahulu menutupi antena baja dengan lapisan pelindung tipis dari beberapa logam non-ferrous (misalnya, seng), dan kemudian mengecatnya.

Dengan antena aluminium, masalah ini tidak muncul. Namun, mereka agak lebih mahal. Industri ini juga memproduksi antena plastik. Cermin mereka dengan lapisan logam tipis dapat mengalami distorsi bentuk karena berbagai pengaruh eksternal: suhu, beban angin, dan sejumlah faktor lainnya. Ada antena mesh yang tahan terhadap beban angin. Mereka memiliki karakteristik bobot yang baik, tetapi telah membuktikan diri mereka buruk ketika menerima sinyal Ki-band. Dianjurkan untuk menggunakan antena tersebut untuk menerima sinyal C-band.

Antena parabola pada pandangan pertama tampak seperti sepotong logam kasar, namun demikian memerlukan penanganan yang hati-hati selama penyimpanan, transportasi dan pemasangan. Setiap distorsi bentuk antena menyebabkan penurunan tajam dalam efisiensinya dan penurunan kualitas gambar di layar TV. Saat membeli antena, Anda perlu memperhatikan adanya distorsi pada permukaan kerja antena. Kadang-kadang terjadi bahwa ketika anti-korosi dan pelapis dekoratif diterapkan pada cermin antena, itu "mengarah" dan berbentuk baling-baling. Anda dapat memeriksanya dengan meletakkan antena di lantai yang datar: ujung-ujung antena harus menyentuh permukaan di mana-mana.

Penerimaan sinyal televisi satelit dilakukan oleh penerima khusus, yang merupakan bagian integral dari antena. Antena parabola adalah yang paling populer untuk transmisi profesional dan amatir dari satelit, karena sifat paraboloid revolusi untuk memantulkan sinar datang pada bukaannya, sejajar dengan sumbu, ke satu titik, yang disebut fokus. Bukaan adalah bagian bidang yang dibatasi oleh tepi paraboloid revolusi.

Sebuah paraboloid revolusi, yang digunakan sebagai reflektor antena, dibentuk dengan memutar parabola datar di sekitar porosnya. Parabola adalah tempat kedudukan titik-titik yang berjarak sama dari titik tertentu (fokus) dan garis lurus tertentu (directrix) (Gbr. 6.1). Titik F adalah fokus dan garis AB adalah directrix. Titik M dengan koordinat x, y adalah salah satu titik parabola. Jarak antara fokus dan direktriks disebut parameter parabola dan dilambangkan dengan huruf p. Maka koordinat fokus F adalah: (p/2, 0). Titik asal koordinat (titik 0) disebut titik sudut parabola.

Menurut definisi parabola, segmen MF dan PM adalah sama. Menurut teorema Pythagoras MF^2 =FK^2+ MK^2. Pada saat yang sama FK = x - p/2, KM = y dan PM = x + p/2, maka (x - p/2)^2 + y^2 = (x + p/2)^2.

Mengkuadratkan ekspresi dalam tanda kurung dan membawa suku-suku serupa, kita akhirnya memperoleh persamaan kanonik parabola:

y^2 = 2px, atau y = (2px)^0,5. (6.1)

Menurut rumus klasik ini, jutaan antena telah dibuat untuk menerima sinyal televisi satelit. Ada apa dengan antena ini?


Sejajar dengan sumbu paraboloid, sinar (gelombang radio) dari satelit, yang dipantulkan dari aperture ke fokus, melewati yang sama (panjang fokus). Secara konvensional, dua balok (1 dan 2) jatuh pada area bukaan paraboloid pada titik yang berbeda (Gbr. 6.2). Namun, sinyal yang dipantulkan dari kedua sinar melewati jarak yang sama ke fokus F. Artinya jarak A+B=C+D. Jadi, semua sinar yang dipancarkan oleh antena pemancar satelit dan ke mana cermin parabo diarahkan


loid, terkonsentrasi dalam fase pada fokus F. Fakta ini dibuktikan secara matematis (Gbr. 6.3).

Pilihan parameter parabola menentukan kedalaman paraboloid, yaitu jarak antara titik dan fokus. Dengan diameter aperture yang sama, paraboloids fokus pendek memiliki kedalaman yang besar, yang membuatnya sangat merepotkan untuk memasang iradiator dalam fokus. Selain itu, dalam paraboloid fokus pendek, jarak dari umpan ke bagian atas cermin jauh lebih sedikit daripada ke tepinya, yang mengarah pada amplitudo yang tidak merata pada umpan untuk gelombang yang dipantulkan dari tepi paraboloid dan dari zona dekat ke atas.

Paraboloid fokus panjang memiliki kedalaman yang lebih dangkal, pemasangan iradiator lebih nyaman dan distribusi amplitudo menjadi lebih seragam. Jadi, dengan diameter bukaan 1,2 m dan parameter 200 mm, kedalaman paraboloid adalah 900 mm, dan dengan parameter 750 mm - hanya 240 mm. Jika parameter melebihi radius bukaan, fokus, di mana umpan harus ditempatkan, terletak di luar volume yang dibatasi oleh paraboloid dan bukaan. Opsi optimal adalah ketika parameternya sedikit lebih besar dari radius aperture.

Parabola adalah satu-satunya elemen penguat dari sistem penerima yang tidak menimbulkan noise sendiri dan tidak menurunkan sinyal dan, akibatnya, gambar. Antena dengan cermin berbentuk paraboloid revolusi dibagi menjadi dua kelas utama: reflektor parabola simetris dan asimetris (Gbr. 6.4, 6.5). Jenis antena pertama biasanya disebut fokus langsung, yang kedua - offset.



Antena offset, seolah-olah, adalah segmen parabola yang dipotong. Fokus segmen semacam itu terletak di bawah pusat geometris antena. Ini menghilangkan naungan area antena yang berguna dengan umpan dan pendukungnya, yang meningkatkan efisiensinya di area cermin yang sama dengan antena aksisimetris. Selain itu, iradiator dipasang di bawah pusat gravitasi antena, sehingga meningkatkan stabilitasnya dalam kondisi berangin.

Ini adalah desain antena yang paling umum dalam penerimaan individu televisi satelit, meskipun prinsip-prinsip lain untuk membangun antena satelit terestrial saat ini digunakan.

Dianjurkan untuk menggunakan antena offset jika ukuran antena hingga 1,5 m diperlukan untuk penerimaan yang stabil dari program satelit yang dipilih, karena dengan peningkatan total area antena, efek bayangan cermin menjadi kurang signifikan.

Antena offset dipasang hampir secara vertikal. Tergantung pada garis lintang geografis, sudut kemiringannya sedikit



sedang berubah. Posisi ini mengecualikan pengumpulan presipitasi atmosfer di mangkuk antena, yang sangat memengaruhi kualitas penerimaan.

Prinsip operasi (pemfokusan) antena fokus langsung (aksisimetris) dan offset (asimetris) ditunjukkan pada gambar. 6.6.

Untuk antena, karakteristik arah sangat penting. Berkat kemampuan untuk menggunakan antena dengan selektivitas spasial yang tinggi, televisi satelit diterima. Karakteristik antena yang paling penting adalah gain dan pola radiasi.

Gain antena parabola tergantung pada diameter paraboloid: semakin besar diameter cermin, semakin tinggi gain.

Ketergantungan penguatan antena parabola pada diameter ditunjukkan di bawah ini.


Peran penguatan antena parabola dapat dianalisis menggunakan bola lampu (Gbr. 6.7, a). Cahaya tersebar merata ke ruang sekitarnya, dan mata pengamat merasakan tingkat penerangan tertentu yang sesuai dengan kekuatan bola lampu.



Namun, jika sebuah sumber cahaya ditempatkan pada fokus paraboloid dengan penguatan 300 kali (Gbr. 6.7, b), sinarnya, setelah dipantulkan oleh permukaan paraboloid, akan sejajar dengan sumbunya, dan warnanya kekuatannya akan setara dengan sumber dengan daya 13.500 watt. Mata pengamat tidak dapat melihat iluminasi seperti itu. Pada properti ini, khususnya, prinsip pengoperasian lampu sorot didasarkan.

Dengan demikian, antena paraboloid, secara tegas, bukanlah antena dalam pemahamannya tentang transformasi kekuatan medan elektromagnetik menjadi tegangan sinyal. Paraboloid hanyalah reflektor gelombang radio, memusatkannya pada fokus, di mana antena aktif (pengumpan) harus ditempatkan.

Pola antena (Gbr. 6.8) mencirikan ketergantungan amplitudo kekuatan medan listrik E, yang dibuat pada titik tertentu, pada arah ke titik ini. Dalam hal ini, jarak dari antena ke titik ini tetap konstan.

Peningkatan gain antena memerlukan penyempitan lobus utama pola radiasi, dan mempersempitnya menjadi kurang dari 1 ° mengarah pada kebutuhan untuk memasok antena dengan sistem pelacakan, karena satelit geostasioner berosilasi di sekitar posisi stasionernya di orbit. Peningkatan lebar pola radiasi menyebabkan penurunan gain, dan karenanya penurunan daya sinyal pada input penerima. Berdasarkan ini, lebar optimal lobus utama dari pola radiasi adalah



lebarnya adalah 1 ... 2 °, asalkan antena pemancar satelit disimpan di orbit dengan akurasi ± 0,1 °.

Kehadiran lobus samping dalam pola radiasi juga mengurangi penguatan antena dan meningkatkan kemungkinan menerima interferensi. Dalam banyak hal, lebar dan konfigurasi pola radiasi bergantung pada bentuk dan diameter cermin antena penerima.

Karakteristik paling penting dari antena parabola adalah akurasi bentuk. Itu harus mengulangi bentuk paraboloid revolusi dengan kesalahan minimal. Akurasi bentuk menentukan penguatan antena dan pola radiasinya.

Hampir tidak mungkin membuat antena dengan permukaan paraboloid sempurna. Setiap penyimpangan dari bentuk nyata cermin parabola dari yang ideal mempengaruhi karakteristik antena. Terjadi kesalahan fase, yang menurunkan kualitas gambar yang diterima, dan penguatan antena menurun. Distorsi bentuk juga terjadi selama pengoperasian antena: di bawah pengaruh angin dan curah hujan; gravitasi; sebagai akibat dari pemanasan yang tidak merata dari permukaan oleh sinar matahari. Dengan mempertimbangkan faktor-faktor ini, deviasi total yang diizinkan dari profil antena ditentukan.

Kualitas bahan juga mempengaruhi karakteristik antena. Untuk pembuatan parabola, baja dan duralumin terutama digunakan.

Antena baja lebih murah daripada antena aluminium, tetapi lebih berat dan lebih rentan terhadap korosi, sehingga perawatan anti-korosi sangat penting bagi mereka. Faktanya adalah bahwa lapisan logam dekat permukaan yang sangat tipis berpartisipasi dalam pantulan sinyal elektromagnetik dari permukaan. Jika rusak karena karat, efisiensi antena berkurang secara signifikan. Lebih baik untuk terlebih dahulu menutupi antena baja dengan lapisan pelindung tipis dari beberapa logam non-ferrous (misalnya, seng), dan kemudian mengecatnya.

Dengan antena aluminium, masalah ini tidak muncul. Namun, mereka agak lebih mahal. Industri ini juga memproduksi antena plastik. Cermin mereka dengan lapisan logam tipis dapat mengalami distorsi bentuk karena berbagai pengaruh eksternal: suhu, beban angin, dan sejumlah faktor lainnya. Ada antena mesh yang tahan terhadap beban angin. Mereka memiliki karakteristik bobot yang baik, tetapi telah membuktikan diri mereka buruk ketika menerima sinyal Ki-band. Dianjurkan untuk menggunakan antena tersebut untuk menerima sinyal C-band.

Antena parabola pada pandangan pertama tampak seperti sepotong logam kasar, namun demikian memerlukan penanganan yang hati-hati selama penyimpanan, transportasi dan pemasangan. Setiap distorsi bentuk antena menyebabkan penurunan tajam dalam efisiensinya dan penurunan kualitas gambar di layar TV. Saat membeli antena, Anda perlu memperhatikan adanya distorsi pada permukaan kerja antena. Kadang-kadang terjadi bahwa ketika anti-korosi dan pelapis dekoratif diterapkan pada cermin antena, itu "mengarah" dan berbentuk baling-baling. Anda dapat memeriksanya dengan meletakkan antena di lantai yang datar: ujung-ujung antena harus menyentuh permukaan di mana-mana.

Penerimaan sinyal televisi satelit dilakukan oleh penerima khusus, yang merupakan bagian integral dari antena. Antena parabola adalah yang paling populer untuk transmisi profesional dan amatir dari satelit, karena sifat paraboloid revolusi untuk memantulkan sinar datang pada bukaannya, sejajar dengan sumbu, ke satu titik, yang disebut fokus. Bukaan adalah bagian bidang yang dibatasi oleh tepi paraboloid revolusi.

Sebuah paraboloid revolusi, yang digunakan sebagai reflektor antena, dibentuk dengan memutar parabola datar di sekitar porosnya. Parabola adalah tempat kedudukan titik-titik yang berjarak sama dari titik tertentu (fokus) dan garis lurus tertentu (directrix) (Gbr. 6.1). Titik F adalah fokus dan garis AB adalah directrix. Titik M dengan koordinat x, y adalah salah satu titik parabola. Jarak antara fokus dan direktriks disebut parameter parabola dan dilambangkan dengan huruf p. Maka koordinat fokus F adalah: (p/2, 0). Titik asal koordinat (titik 0) disebut titik sudut parabola.

Menurut definisi parabola, segmen MF dan PM adalah sama. Menurut teorema Pythagoras MF^2 =FK^2+ MK^2. Pada saat yang sama FK = x - p/2, KM = y dan PM = x + p/2, maka (x - p/2)^2 + y^2 = (x + p/2)^2.

Mengkuadratkan ekspresi dalam tanda kurung dan membawa suku-suku serupa, kita akhirnya memperoleh persamaan kanonik parabola:

y^2 = 2px, atau y = (2px)^0,5. (6.1)

Menurut rumus klasik ini, jutaan antena telah dibuat untuk menerima sinyal televisi satelit. Ada apa dengan antena ini?

Sejajar dengan sumbu paraboloid, sinar (gelombang radio) dari satelit, yang dipantulkan dari aperture ke fokus, melewati yang sama (panjang fokus). Secara konvensional, dua balok (1 dan 2) jatuh pada area bukaan paraboloid pada titik yang berbeda (Gbr. 6.2). Namun, sinyal yang dipantulkan dari kedua sinar melewati jarak yang sama ke fokus F. Artinya jarak A+B=C+D. Jadi, semua sinar yang dipancarkan oleh antena pemancar satelit dan ke mana cermin parabo diarahkan

loid, terkonsentrasi dalam fase pada fokus F. Fakta ini dibuktikan secara matematis (Gbr. 6.3).

Pilihan parameter parabola menentukan kedalaman paraboloid, yaitu jarak antara titik dan fokus. Dengan diameter aperture yang sama, paraboloids fokus pendek memiliki kedalaman yang besar, yang membuatnya sangat merepotkan untuk memasang iradiator dalam fokus. Selain itu, dalam paraboloid fokus pendek, jarak dari umpan ke bagian atas cermin jauh lebih sedikit daripada ke tepinya, yang mengarah pada amplitudo yang tidak merata pada umpan untuk gelombang yang dipantulkan dari tepi paraboloid dan dari zona dekat ke atas.

Paraboloid fokus panjang memiliki kedalaman yang lebih dangkal, pemasangan iradiator lebih nyaman dan distribusi amplitudo menjadi lebih seragam. Jadi, dengan diameter bukaan 1,2 m dan parameter 200 mm, kedalaman paraboloid adalah 900 mm, dan dengan parameter 750 mm - hanya 240 mm. Jika parameter melebihi radius bukaan, fokus, di mana umpan harus ditempatkan, terletak di luar volume yang dibatasi oleh paraboloid dan bukaan. Opsi optimal adalah ketika parameternya sedikit lebih besar dari radius aperture.

Parabola adalah satu-satunya elemen penguat dari sistem penerima yang tidak menimbulkan noise sendiri dan tidak menurunkan sinyal dan, akibatnya, gambar. Antena dengan cermin berbentuk paraboloid revolusi dibagi menjadi dua kelas utama: reflektor parabola simetris dan asimetris (Gbr. 6.4, 6.5). Jenis antena pertama biasanya disebut fokus langsung, yang kedua - offset.

Antena offset, seolah-olah, adalah segmen parabola yang dipotong. Fokus segmen semacam itu terletak di bawah pusat geometris antena. Ini menghilangkan naungan area antena yang berguna dengan umpan dan pendukungnya, yang meningkatkan efisiensinya di area cermin yang sama dengan antena aksisimetris. Selain itu, iradiator dipasang di bawah pusat gravitasi antena, sehingga meningkatkan stabilitasnya dalam kondisi berangin.

Ini adalah desain antena yang paling umum dalam penerimaan individu televisi satelit, meskipun prinsip-prinsip lain untuk membangun antena satelit terestrial saat ini digunakan.

Dianjurkan untuk menggunakan antena offset jika ukuran antena hingga 1,5 m diperlukan untuk penerimaan yang stabil dari program satelit yang dipilih, karena dengan peningkatan total area antena, efek bayangan cermin menjadi kurang signifikan.

Antena offset dipasang hampir secara vertikal. Tergantung pada garis lintang geografis, sudut kemiringannya sedikit

sedang berubah. Posisi ini mengecualikan pengumpulan presipitasi atmosfer di mangkuk antena, yang sangat memengaruhi kualitas penerimaan.

Prinsip operasi (pemfokusan) antena fokus langsung (aksisimetris) dan offset (asimetris) ditunjukkan pada gambar. 6.6.

Untuk antena, karakteristik arah sangat penting. Berkat kemampuan untuk menggunakan antena dengan selektivitas spasial yang tinggi, televisi satelit diterima. Karakteristik antena yang paling penting adalah gain dan pola radiasi.

Gain antena parabola tergantung pada diameter paraboloid: semakin besar diameter cermin, semakin tinggi gain.

Ketergantungan penguatan antena parabola pada diameter diberikan di bawah ini.

Peran penguatan antena parabola dapat dianalisis menggunakan bola lampu (Gbr. 6.7, a). Cahaya tersebar merata ke ruang sekitarnya, dan mata pengamat merasakan tingkat penerangan tertentu yang sesuai dengan kekuatan bola lampu.

Namun, jika sebuah sumber cahaya ditempatkan pada fokus paraboloid dengan penguatan 300 kali (Gbr. 6.7, b), sinarnya, setelah dipantulkan oleh permukaan paraboloid, akan sejajar dengan sumbunya, dan warnanya kekuatannya akan setara dengan sumber dengan daya 13.500 watt. Mata pengamat tidak dapat melihat iluminasi seperti itu. Pada properti ini, khususnya, prinsip pengoperasian lampu sorot didasarkan.

Dengan demikian, antena paraboloid, secara tegas, bukanlah antena dalam pemahamannya tentang transformasi kekuatan medan elektromagnetik menjadi tegangan sinyal. Paraboloid hanyalah reflektor gelombang radio, memusatkannya pada fokus, di mana antena aktif (pengumpan) harus ditempatkan.

Pola antena (Gbr. 6.8) mencirikan ketergantungan amplitudo kekuatan medan listrik E, yang dibuat pada titik tertentu, pada arah ke titik ini. Dalam hal ini, jarak dari antena ke titik ini tetap konstan.

Peningkatan gain antena memerlukan penyempitan lobus utama pola radiasi, dan mempersempitnya menjadi kurang dari 1 ° mengarah pada kebutuhan untuk memasok antena dengan sistem pelacakan, karena satelit geostasioner berosilasi di sekitar posisi stasionernya di orbit. Peningkatan lebar pola radiasi menyebabkan penurunan gain, dan karenanya penurunan daya sinyal pada input penerima. Berdasarkan ini, lebar optimal lobus utama dari pola radiasi adalah

lebarnya adalah 1 ... 2 °, asalkan antena pemancar satelit disimpan di orbit dengan akurasi ± 0,1 °.

Kehadiran lobus samping dalam pola radiasi juga mengurangi penguatan antena dan meningkatkan kemungkinan menerima interferensi. Dalam banyak hal, lebar dan konfigurasi pola radiasi bergantung pada bentuk dan diameter cermin antena penerima.

Karakteristik paling penting dari antena parabola adalah akurasi bentuk. Itu harus mengulangi bentuk paraboloid revolusi dengan kesalahan minimal. Akurasi bentuk menentukan penguatan antena dan pola radiasinya.

Hampir tidak mungkin membuat antena dengan permukaan paraboloid sempurna. Setiap penyimpangan dari bentuk nyata cermin parabola dari yang ideal mempengaruhi karakteristik antena. Terjadi kesalahan fase, yang menurunkan kualitas gambar yang diterima, dan penguatan antena menurun. Distorsi bentuk juga terjadi selama pengoperasian antena: di bawah pengaruh angin dan curah hujan; gravitasi; sebagai akibat dari pemanasan yang tidak merata dari permukaan oleh sinar matahari. Dengan mempertimbangkan faktor-faktor ini, deviasi total yang diizinkan dari profil antena ditentukan.

Kualitas bahan juga mempengaruhi karakteristik antena. Untuk pembuatan parabola, baja dan duralumin terutama digunakan.

Antena baja lebih murah daripada antena aluminium, tetapi lebih berat dan lebih rentan terhadap korosi, sehingga perawatan anti-korosi sangat penting bagi mereka. Faktanya adalah bahwa lapisan logam dekat permukaan yang sangat tipis berpartisipasi dalam pantulan sinyal elektromagnetik dari permukaan. Jika rusak karena karat, efisiensi antena berkurang secara signifikan. Lebih baik untuk terlebih dahulu menutupi antena baja dengan lapisan pelindung tipis dari beberapa logam non-ferrous (misalnya, seng), dan kemudian mengecatnya.

Dengan antena aluminium, masalah ini tidak muncul. Namun, mereka agak lebih mahal. Industri ini juga memproduksi antena plastik. Cermin mereka dengan lapisan logam tipis dapat mengalami distorsi bentuk karena berbagai pengaruh eksternal: suhu, beban angin, dan sejumlah faktor lainnya. Ada antena mesh yang tahan terhadap beban angin. Mereka memiliki karakteristik bobot yang baik, tetapi telah membuktikan diri mereka buruk ketika menerima sinyal Ki-band. Dianjurkan untuk menggunakan antena tersebut untuk menerima sinyal C-band.

Antena parabola pada pandangan pertama tampak seperti sepotong logam kasar, namun demikian memerlukan penanganan yang hati-hati selama penyimpanan, transportasi dan pemasangan. Setiap distorsi bentuk antena menyebabkan penurunan tajam dalam efisiensinya dan penurunan kualitas gambar di layar TV. Saat membeli antena, Anda perlu memperhatikan adanya distorsi pada permukaan kerja antena. Kadang-kadang terjadi bahwa ketika anti-korosi dan pelapis dekoratif diterapkan pada cermin antena, itu "mengarah" dan berbentuk baling-baling. Anda dapat memeriksanya dengan meletakkan antena di lantai yang datar: ujung-ujung antena harus menyentuh permukaan di mana-mana.

Atau-bi-ta satellite-no-sit-name-of-geo-sta-qi-o-nar-noy, jika, dengan rotasi Bumi, apakah satelit selalu terlihat duduk di satu titik yang sama di bumi di atas-no-sti. Seperti or-bi-you untuk-sering digunakan dalam sistem komunikasi dan in-zi-qi-o-ni-ro-va-nia.

Sputnik, seseorang yang Anda lihat di car-tin-ke, yav-la-et-sya simbol-in-scrap program kos-mi-che-sky-kita adalah negara kita -kita. Ini adalah SOYUZ-TM.

Jadi, pada titik tertentu, Anda-melihat-de-la untuk-stav-ka program-kita "Waktu" - dasar-baru-untuk-ma-chi-on- Noah te-le-pro-gram-kita negara.

Nah, di film kartun, kita melihat bagaimana proses pro-is-ho-dit re-da-chi sig-na-la, misalnya, modern-men-but th satellite-no-to-go- tele-vi-de-niya.

Kami-kami-kami-kami-kami-kami-kami dan kami-kami-kami-kami menyebutnya di-rek-tri-kedelai. Mari kita ambil poin di luar itu. Geo-met-ri-che-s-satu tempat untuk diperiksa, sama-dengan-jauh dari di-rivers-tri-sy dan diberikan titik-ki (fo-ku-sa), on-zy-va-et- sya pa-ra-bo-loy.

Jika Anda-apakah ke-kanan-menggulung pada pa-ra-bo-lu ray-chi cahaya, sumbu simetri para-ral-lel-nye, maka semua ray-chi co-be-rut-sya di fo-ku-se pa-ra-bo-ly. Properti ini adalah properti on-zy-va-et-xia op-ti-che dari pa-ra-bo-ly.

Benar dan sebaliknya. Jika memungkinkan untuk menempatkan lam-poch-ku dalam fokus, maka lu-chi, from-ra-ziv-shis dari pa-ra-bo-ly, pergi pa-ral-lel-tetapi, terlebih lagi, gra-ni-tsa light-ta akan menjadi milikku langsung.

Jika Anda memutar pa-ra-bo-lu dari-no-si-tel-tetapi dari sumbu simetrinya, maka lebih baik untuk membaca permukaan rotasi niya kedua-ro-go berturut-turut - pa-ra-bo -lo-id. Karena pada setiap se-che-nii bidang, yang memuat sumbu simetri, adalah satu dan pasangan yang sama-ra-bo-la, maka sifat op-ti-che benar untuk pa-ra-bo-lo-dan -Ya. Jika memungkinkan untuk menempatkan lam-poch-ku dalam fokus pa-ra-bo-lo-and-yes, maka beam-chi, from-ra-ziv-shis dari top-no-sti, go-dut pa- ral-lel-tapi satu sama lain-gu. Kebalikannya juga benar.

Yaitu, properti ini digunakan di satellite-no-ko-vy pa-ra-bo-li-che-sky an-ten-nah. Karena satelit berada di-ho-dit-sya sangat ya-le-ko dari an-ten-na, maka sinar dapat dianggap hampir par-ral-lel-us-mi, dan ketika -em-nick sig-na -la sta-vit-sya dalam fokus pa-ra-bo-lo-i-da.

Informasi tambahan:

Pada la-ty-ni fokus cara "perapian, api". Seperti kata ma-te-ma-ti-che-sky ter-min "fokus"



Memuat...
Atas