План:

1. Спутниковые антенны.

2. Классификация достоинств и недостатков.

3. Модуляция и кодирование.

Спутниковые антенны бывают двух видов: прямофокусные спутниковые антенны и офсетные антенны. Прямофокусные антенны - это когда круглая форма у антенны, а фокус - это там, где собираются лучи, то есть это в центре. Эти антенны большого диаметра, они такие и выпускаются. Начинаются от 120-150 см. Они проще в настройке, но нужен специальный конвертор.

Недостаток прямофокусной антенны в том, что антенна смотрит в спутник, а еще зимой на ней скапливается снег. Массовое распространение получили прямофокусные антенны некоторое время назад, диаметром 180 см, производство было китайское, собирали из отдельных лепестков. И еще один недостаток прямофокусной антенны - это очень плохое качество. У прямофокусной антенны наиболее эффективно используется площадь зеркала. Прямофокусная антенна поднимается на угол и представляет собой чашу.

У офсетных спутниковых антенн круглая форма, их фокус перемещен от своего центра. Офсетные антенны выпускаются любых размеров. Еще один плюс антенны - на них зимой не скапливается снег, она расположена вертикально. К нему подходят недорогие конверторы. Офсетные антенны бывают двух типов: длиннофокусные и короткофокусные. У длиннофокусных антенн фокус находится дальше от антенны. Конверторы для офсетных антенн предназначены для длиннофокусных. Только можно потерять эффективность, если установить конусовидный раструб. Вот это случается очень часто, так как короткофокусные антенны завода Супрал очень распространены. Диаметры этих спутниковых антенн имеют размеры 60, 90 и 120 см. Однако офсетные антенны используют для сигнала C и Ku. Но обычно бывает в наличии и прием Ka сигнала в диапазоне.

Спутниковая антенна является приёмником (или передатчиком сигнала) с искусственного спутника Земли и представляет собой зеркало (рефлектор), к которому присоединено устройство (конвертор), принимающее и преобразовывающее принятый высокочастотный сигнал в менее высокую промежуточную частоту.

Существуют различные типы спутниковых антенн: зеркальные, плоские, шаровидные, рупорные и другие. Они имеют много ценных качеств, но из-за высокой стоимости и сложности при массовом производстве они изготовляются ограниченно. Поэтому, самым распространённым типом спутниковых антенн является «тарелка».

Так как сигнал спутникового вещания имеет очень высокую частоту и по своим физическим свойствам близок к свойствам света, т.е. отражается от зеркальной поверхности и расщепляется на границе разных физических сред (влажность воздуха и др.). Поэтому для того, чтобы усилить сигнал – его нужно сфокусировать в одной точке с помощью большой линзы – зеркальной параболической антенны. После такого усиления сигнал проходит на дальнейшее преобразование.

Спутниковая антенна типа «тарелка» имеет две формы рефлектора: длиннофокусная («мелкая») и короткофокусная («глубокая»).

В системах спутникового приёма чаще всего используют длиннофокусные рефлекторы (как было описано выше такую форму рефлектора описывают термином - «мелкая»).

Параболические зеркальные антенны подразделяются на два типа: Прямофокусные (осесимметричные) и офсетные (облучатель вынесен из фокуса).

Прямофокусные антенны фокусируют весь сигнал в центре рефлектора, представляет классический тип параболоида вращения и это способствует более точной ориентации на выбранный спутник. Обычно такие антенны используются для приёма сигнала в С-диапазоне как более слабого, однако это возможно и в Ku-диапазоне, а также и комбинированный.

Офсетные антенны фокусируют принятый сигнал в стороне от центра рефлектора, т.е. фокусный сегмент 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.

У каждого типа есть свои достоинства и недостатки:

Прямофокусные антенны.

Достоинства:

процесс изготовления очень прост;

низкая цена.

Недостатки:

невозможно крепить на стены домов без длинного выносного крепления (чтобы обеспечить нужный угол подъёма) иначе край антенного зеркала просто упрётся в стену;

сложная настройка и установка;

конвертор установлен на пути прохождения сигнала со спутника, тем самым затеняет часть рефлектора, а это уменьшает общее усиление принятого сигнала;

в антенне скапливаются атмосферные осадки: дождевая вода и снег.

В основном прямофокусная антенна используется для профессионального приёма сигналов со спутника, и при размерах рефлектора более 1,5…2,0 метра.

Офсетные антенны.

Тороидальная спутниковая антенна, помимо двух рефлекторов, может оснащаться несколькими конверторами. Благодаря такой технологии производства тороидальная спутниковая антенна способна принимать сигналы от нескольких спутников одновременно, при этом каждый конвертер будет находиться непосредственно в фокусе спутника, на который он направлен – это большой плюс, так как не нужно устанавливать поворотные устройства для поимки сигнала со спутника.

Внешнее основное зеркало тороидальной антенны отличается от обычной офсетной параболической антенны, так как представляет собой скорее всего не овал, а яйцеподобную форму. За счет такого сложного профиля и отражения от вспомогательного зеркала в пространстве формируется не отдельный точечный фокус, а протяжённая кривая, фокус любой видимой точки геостационарной орбиты.

Тороидальная спутниковая антенна очень сложна в изготовлении и настройке - это, наверно, единственный минус данного типа спутниковых антенн.

Обратите внимание; «тарелка» - это зеркало, на котором происходит отражение на определённый угол (угол отражения определяется изготовителем), то есть офсетная антенна имеет определённый угол отражения сигнала (19…27?)

Интересный факт.

Главным параметром у спутниковых антенн является усиление. Чем больше поверхность рефлектора, тем большее количество излучения он соберёт в фокусе. Соответственно, размеры рефлектора будет определятся подаваемым со спутника сигналом на этот рефлектор: если будет подаваться мощный сигнал со спутника на антенну, то можно выбрать меньший размер рефлектора, а если же сигнал слабый, то рефлектор должен быть наибольший, соответственно. Главное внимание нужно обратить на то, что для надёжного приёма в любую погоду размер рефлектора нужно выбирать наибольший для получения запаса по мощности (во время выпадения атмосферных осадков часть сигнала будет поглащена капельками воды, следовательно, мощность сигнала теряется и для уверенного приёма нужно использовать антенну с большим размером рефлектора).

Современные технологии передачи информации настолько далеко шагнули вперед, что традиционное аналоговое телевидение уходит в прошлое, уступая место спутниковому. И это неудивительно, поскольку в основе спутникового телевидения лежат цифровые технологии, позволяющие наслаждаться превосходным качеством многочисленных каналов. При этом именно спутниковое вещание приходится по душе, как взрослым, так и детям, ведь каждый из них найдет среди обилия передач и фильмов что-то свое. А спутниковое телевидение высокой четкости без труда способно сделать любимым местом отдыха всего семейства уютный диван напротив телевизора.

Среди многочисленных видов и типов спутниковых антенн для приема большого количества каналов принято использовать две основные модели, относящиеся к параболическим антеннам: офсетные (асимметричные) и прямофокусные (симметричные). Наиболее распространена в частном приеме спутникового телевещания именно офсетная спутниковая антенна , представляющая собой асимметричную вырезку из параболоида вращения со специальным облучателем в фокусе самого параболоида. На просвет офсетная антенна представляет собой вытянутый по вертикали эллипс. Полезная площадь антенны при этом не затеняется ни облучателем, ни его опорами по той причине, что фокус сегмента располагается ниже геометрического центра офсетной антенны. В то время как конвертер и крепежные спицы прямофокусной антенны определенную часть отражающей поверхности зеркала затеняют, что не может не сказаться на коэффициенте использования зеркальной поверхности.

Устойчивость офсетной антенны при ветровых нагрузках увеличивается за счет месторасположения облучателя, который устанавливается ниже центра тяжести параболической антенны. Эту особенность следует учитывать при настройке антенны, приняв во внимание тот факт, что у офсетных антенн спутник выше перпендикуляра к плоскости самой антенны на определенный угол. При установке антенны зеркало должно крепиться практически вертикально. Угол наклона может лишь немного меняться из-за особенностей географической широты. Такое вертикальное положение полностью исключает скопление в антенной чаше влаги или снега, наличие которых может негативно повлиять на качество приема. В этом заключается еще одно отличие офсетной антенны от прямофокусной. В последней не применяется повышенная герметизация, поскольку попадание влаги не представляет особой угрозы. А вот офсетная антенна должна быть тщательно обработана герметиком, иначе при малейшем попадании влаги ухудшается качество сигнала.

Самым распространенным материалом для изготовления офсетных антенн является алюминий. Он легче по весу, чем сталь и не подвергается коррозии, однако существенным недостатком можно назвать мягкость материала. При не слишком аккуратном обращении алюминиевая антенна с легкостью деформируется, что негативно скажется на ее характеристике. Приобретая такую антенну, следует обратить внимание на искажение поверхности и возможные дефекты, которые ухудшат работу устройства.

Если выбор остановился на стальной антенне, то не следует забывать о возможной коррозии. При покупке стального зеркала необходимо обратить внимание на качество его окраски. Несмотря на свою легкость, пластиковые зеркала плохи тем, что к ним моментально липнет снег, а со временем они сильно деформируются из-за воздействия ультрафиолета или температурных перепадов.

При покупке тарелки особое внимание следует уделить элементам кронштейна, на который будет смонтирована антенна, и подвески, тщательно проверив их надежность. Необходимо осмотреть и крепеж, особенно если планируется установка антенны на ветреном или высоком месте. Кронштейн закрепляется с помощью саморасклинивающихся болтов. При этом размер самого кронштейна имеет большое значение: конструкция должна позволить направить устанавливаемую антенну в нужном направлении, однако она ни в коем случае не должна упираться краем зеркала в стену.

Следует отметить что, по соотношению «качество – цена» офсетная спутниковая антенна максимально соответствует. Ее стоимость колеблется от 100 до 700 у.е. в зависимости от размера и материала антенны. Единственный вопрос, в котором необходимо определиться перед покупкой, на какой из спутников антенна будет настроена. Поскольку диаметр офсетной антенны напрямую зависит от выбранного оператора. В основном, это тарелки диаметром от 0,6 до 0,9 м, однако для просмотра зарубежных каналов будет нужна антенна диаметром свыше 1,2 метра.

При настройке спутниковой антенны необходимо брать во внимание угол офсетной антенны , представляющий собой угол между электрической и геометрической осями антенны. У прямофокусных антенн он равен нулю, а у офсетных составляет примерно от 20 до 28 градусов. Особого влияния на качество работы антенны величина офсетного угла не имеет, но его значение следует учитывать при настройке. Настройка офсетной антенны в вертикальной плоскости заключается в установке рефлектора на такой угол, который будет равен разности угла места спутника и офсетного угла.

Необходимо отдавать себе отчет в том, что установка офсетной антенны представляет собой весьма сложный и трудоемкий процесс, своевременное и качественное завершение которого по силам лишь опытному специалисту в этом вопросе. Он подберет самое оптимально место для установки антенны и надежно закрепит все спутниковое оборудование, настроив все принимаемые антенной каналы. От клиента потребуется только выбор и приобретение антенны, все остальное предоставьте профессионалам.

Для современного мира характерно развитие информационных технологий быстрыми темпами. Поэтому значительно улучшаются и средства передачи информации. Ведь они должны обеспечивать более высокое качество и скорость обработки данных. Одним из таких направлений, получивших широкое распространение, стала спутниковая связь. Ее применяют во многих отраслях деятельности человека: от больших промышленных разработок и до мелких домашних хозяйств.

Одной из таких разработок является спутниковое телевидение. Сейчас уже очень тяжело найти хотя бы один многоквартирный дом, в котором не было бы установлено как минимум несколько Это неудивительно, ведь за достаточно небольшую плату вы можете получить отличное качество трансляции телевизионных каналов со всего мира.

Существует два основных вида этих приборов: прямофокусная и офсетная антенна. Главное их отличие друг от друга заключается в расположении места принимаемого сигнала. Также неодинаковы размеры Так, офсетная антенна имеет небольшие размеры, а точка размещения конвертера (в нее происходит отражение) смещена относительно геометрической оси. Для прямофокусной антенны характерны большие размеры и, соответственно, отражение в точку, размещенную на геометрической оси.

Офсетная антенна работает по принципу отражения сигнала от анфасной части параболы в конвертер. При этом используется только часть всей ветви параболы. Большая офсетная антенна имеет анфасный вид яйца, те, что поменьше - круга. К большим относятся устройства, имеющие размер по минимальному диаметру больше одного метра. К маленьким - меньше ста сантиметров.

Но стоит заметить, что офсетная антенна не может использоваться для приема профессионального телевизионного сигнала. Это объясняется тем, что при отражении на конвертер образуется неровное пятно.

Чтобы устанавливать офсетные не требуется значительных затрат времени и энергии, так как фиксировать эти приборы надо практически вертикально, а это очень упрощает их крепление на балкон или просто на стену дома.

Также данный прибор обладает одним важным преимуществом: любые не задерживаются на отражательной тарелке. Все эти параметры и способствовали широкому распространению подобных устройств для подключения спутникового телевидения.

Офсетные антенны могут быть выполнены из разного материала: пластмассы, стали, сетки, алюминия - все это может стать основой для производства отражающей поверхности. Каждое из этих устройств обладает своими недостатками и преимуществами. Так, например, антенны из пластика сильно подвержены влиянию температур, но значительно легче по весу и удобнее в установке. Стальные, наоборот, тяжелее, но гораздо прочнее и надежнее. Хотя антенны из этого материала обладают одним свойством, которое негативно влияет на прием - они со временем ржавеют.

Современный рынок предоставит вам широкий ассортимент товара, поэтому вы всегда сможете выбрать именно то, что подойдет в конкретном случае.

На данном этапе, нам надо определить, примерный наклон зеркала нашей спутниковой антенны в вертикальной плоскости.

Можно конечно не вычислять данный параметр. Но, знание правильного наклона спутниковой антенны , избавит новичка, при неудачном поиске сигнала, от излишних предположений "правильно ли стоит антенна?". Например, если при настройке, Вы достаточно сильно отклоните зеркало антенны к верху (или к низу). Ведь Вы уже будет иметь визуальное представление, о том, как она должна стоять, и в любом случае, вернете зеркало спутниковой антенны в изначальное состояние, после чего, продолжив поиск.

Хотя, конечно, это не избавит от ручной настройки, но все равно, заметно облегчит весь процесс настройки спутниковой антенны (экономя при этом, еще и время).

Теперь давайте, вычислим, какой наклон будет у офсетного зеркала спутниковой антенны .

Наклон спутниковой антенны - расчет угла наклона

К сожалению, так как наклон спутниковой антенны , напрямую зависит от её диаметра и формы , для того чтобы вычислить этот наклон, увы... надо делать расчет по специальным формулам.

Я не хочу перегружать вашу голову, и так уже, достаточно большим количеством информации. Поэтому, здесь, предложу три способа:

Первый способ. Не делать сейчас ни каких вычислений. Во время настройки вертикального положения антенны, сначала, поставить её в вертикальное положение. Затем, постепенно опускать зеркало вниз (или поднимать), до появления сигнала со спутника. В принципе, так поступают все бывалые настройщики.

Второй способ . Обратить внимание, на угол наклона спутниковых антенн установленных по соседству, к примеру, на этом же доме, или балконах и крышах соседних зданий.

Третий способ . Чтобы сделать расчет угла наклона спутниковой антенны , для этого, использовать какую либо компьютерную программу.

Чтобы было более наглядно, для определения наклона антенны, я воспользуюсь той же программой "Satellite Antenna Alignment".

Для этого, запустим эту программу, и перейдем на вкладку «Офсетная антенна » (Фото 1 ).

В окошке выбора спутника, выставим тот, на который будет проведена . В данном случае, я выбрал спутник Express AM 22 (Фото 2 ).

Фото 2 Выбираем спутник, на который будет проведена настройка спутниковой антенны .

Выставим размеры зеркала вашей антенны, в ячейки «Ширина антенны », и «Высота антенны » (Фото 3 ).

Фото 3 Указываем размеры офсетного зеркала спутниковой антенны .

Как только мы впишем размеры антенны, возле расположенного ниже изображения, числовой показатель «Требуется наклон антенны », изменит свое значение. В моем случае он равнялся 73.20° (Фото 4).

Фото 4 Наклон спутниковой антенны .

Находясь на месте установки антенны, исходя из того, что, вставлять изначальное положение мы будем только визуально, наклон зеркала спутниковой антенны , проще измерять не от горизонтали, как это сделано в программе, а от полярной оси. Если выражаться более правильными словами, это будет угол деклинации (Declination angle) - то есть угол склонения зеркала спутниковой антенны (Рис 1 ).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПУТНИКОВЫХ АНТЕНН

Спутниковые антенны бывают нескольких типов, в зависимости от области их применения: плоские, параболические, сферические, микрополосковые, рупорные. Одними из самых распространенных и часто применяемых антенн являются параболические антенны, к которым относятся прямофокусная, офсетная и сферическая антенны. Внешний вид и принцип их действия иллюстрируется на рисунке 1.

В соответствии с законами геометрической оптики плоская электромагнитная волна, распространяющаяся перпендикулярно раскрыву антенны, после отражения от параболоидной поверхности (зеркала) попадет в фокус параболоида (рис. 2). В фокусе устанавливается конический рупорный облучатель, совмещенный с поляризатором, к которым, в свою очередь, крепится конвертор.

По своим электрическим параметрам параболоидное зеркало во многом превосходит альтернативные типы антенн.

Одной из основных электрических характеристик любой антенны является коэффициент усиления G, пропорциональный эффективной площади антенны. Эффективная площадь (или диаметр антенны) зависит от мощности приходящей электромагнитной волны, измеряемой в децибелах (дБ) или ваттах (Вт).

Параболические зеркала имеют широкий угол раскрыва и принципиально достижимый высокий коэффициент использования поверхности (0.4-0.7). Это обеспечивает высокий коэффициент усиления при умеренных размерах антенны. Коэффициент использования поверхности параболоидных зеркал определяется многими факторами - затенением зеркала облучателем, неточностью профиля зеркала, несовпадением облучателя с фокусом, неравномерностью распределения поля в раскрыве зеркала и рядом других. Действие этих факторов зависит от исполнения, размеров и конкретной формы антенны.

Параболоидные зеркала различаются, в частности, по величине отношения фокусного расстояния к диаметру раскрыва (f/D). К длиннофокусным относятся антенны с отношением f/D больше 0.5, а к короткофокусным - с отношением f/D менее 0.3. Фокусное расстояние, в свою очередь, связано с глубиной зеркала - чем ближе фокус, тем оно глубже.

Глубина зеркала заметно влияет на электрические параметры антенны. Мелкие зеркала облучаются более равномерно, чем глубокие, что позволяет получить более высокий коэффициент усиления. С другой стороны, широкий раскрыв антенны приводит к увеличению уровня шума.

Короткофокусные антенны находят широкое применение в радиорелейных линиях, где первостепенное значение приобретает вопрос отстройки от помех. Их также удобно использовать в передвижных системах приема.

Для приема телевизионных спутниковых трансляций больше подходят длиннофокусные зеркала. Однако они требуют более точного расчета и настройки облучателя, поэтому, в основном, они производятся для профессионального приема (рис. 3), а в бытовых системах чаще используются антенны с отношением f/D порядка 0.3-0.5 дБ.

К достоинствам параболических антенн следует отнести их широкополосность. Еще одно несомненное достоинство параболических антенн - способность принимать сигналы любой поляризации. Разделение поляризаций, как правило, не сопряжено с потерями мощности. В спутниковых сетях это дает возможность использовать одну частоту дважды.

Недостатками этого типа антенн являются большое количество механических частей и подверженность действию атмосферных факторов. Воздействие ветра может исказить форму зеркала и понизить коэффициент использования поверхности. Это налагает серьезные требования к жесткости конструкции зеркала и опорно-поворотного устройства. На качество приема могут оказать влияние неравномерный обогрев антенны солнечными лучами, коррозия материала и ряд других факторов. Это особенно ощутимо для профессиональных антенн больших диаметров. Серьезной проблемой может стать накопление снега или воды на поверхности зеркала.

Проблема накопления осадков на зеркале может быть решена использованием офсетных зеркал, представляющих собой верхний сегмент параболоида (рис. 4). В северных широтах они располагаются практически перпендикулярно земле, и осадки в них тоже почти не накапливается.

Основным же преимуществом офсетных антенн является меньшее затенение поверхности зеркала облучателем и, как следствие, больший коэффициент использования поверхности (0.6-0.8). Выигрыш особенно ощутим для антенн с небольшим диаметром (рис. 5). Поле в раскрыве офсетной антенны имеет более сложную структуру, чем в раскрыве прямофокусной, что усложняет конструкцию облучателя. В большинстве случаев электрические параметры офсетных антенн несколько хуже, чем у прямофокусных. Однако длиннофокусные офсетные антенны при скрупулезном расчете облучателя могут иметь очень хорошие электрические параметры и использоваться в профессиональных системах.

Парусность конструкции может быть снижена за счет использования сетчатых или перфорированных антенн.

Прием с разных спутниковых позиций в общем случае требует переориентации параболической антенны. По теории зеркальных антенн сектор углов вокруг фокуса, в котором можно принимать сигнал без существенного снижения коэффициента усиления, составляет +30. Именно на такой угол могут различаться спутниковые позиции, с которых можно вести прием на фиксированную антенну без потери уровня сигнала. При большем разнесении позиций необходим поворот зеркала, что приводит к удорожанию подвески.

Задачу многоспутникового приема без механического поворота зеркала можно решить, используя сферические или сферопараболические зеркала. В таких конструкциях облучатель располагается на дуге радиусом r, центр которой совпадает с центром окружности R (рис. 6).

Дуга называется фокальной линией. Если выбрать r более 0.56R, то волна, отраженная от зеркала, будет близка к плоской. Такие антенны находят применение в системах автоматического слежения за объектом (рис. 7). В них используются облучатели, передвигающиеся по фокальной линии, что дает возможность сканирования в широком секторе углов. Аналогичная конструкция может использоваться и для многопозиционного спутникового приема. Только вместо одного подвижного конвертора на фокальной плоскости устанавливаются несколько неподвижных, ориентированных на разные спутниковые позиции.

Сферические зеркала уступают параболическим в точности фокусировки и по ряду других электрических параметров. Однако, в некоторых случаях, они могли бы явиться удобной заменой целому парку неподвижных параболических антенн.

Какая антенна лучше - офсетная или прямофокусная? Каждая антенна хороша для своего применения.

Офсетные антенны характеризуются удобством установки вдоль стены дома. Для них требуется меньший вынос от стены, кроме того, на них не задерживается снег, облучатель не загораживает поверхность зеркала. Размер офсетной антенны оптимален до 1,5-1,8 м.

Прямофокусные антенны имеют хорошие характеристики от 1,5 м, т.к. при таком размере антенны облучатель уже перестает "затенять" поверхность зеркала. У прямофокусной антенны электромагнитное пятно на облучателе не имеет искажений, отраженная электромагнитная волна от любой точки антенны приходит в одной фазе к облучателю. Параболические прямофокусные антенны - это антенны, используемые для профессионального приема.

Ниже приведены примерные соответствия между уровнями сигнала и размерами тарелок:

50 дБ - 60 см

47 дБ - 90 см