Антенны

– использование адаптивных антенн;

– уменьшение размеров и стоимости антенн наземных станций;

– применение электронного сканирования.

Приемные антенны

Прием сигналов спутникового телевидения осуществляется специальными приемными устройствами, основной частью которых является антенна, которая бывает различных конструкций. Среди этих антенн получили распространение и планарные антенны, основой которых служит решетка диполей с рефлектором в виде металлического листа, то есть так называемая фазированная антенная решетка (ФАР). Улавливаемые диполями сигналы суммируются и поступают на вход конвертера. Регулируя фазовращателем фазу и амплитуду сигнала, принятого каждым диполем, можно сформировать суммарную диаграмму направленности, как неподвижную, так и изменяющую направление приема – сканирующую. Безинерционное мгновенное электронное сканирование с применением системы слежения позволяет устанавливать такие антенны на подвижных объектах (самолете, ракете или нестационарном спутнике). При этом число электронных фазовращателей равно числу применяемых диполей, из-за чего такие антенны оказываются очень дорогими и применяются лишь в радиолокационной и космической технике, где их большая стоимость может быть оправдана.

Особую популярность и широкое распространение для осуществления приема сигналов со спутников получили в настоящее время так называемые зеркальные антенны.

К зеркальным антеннам относится достаточно широкий класс антенн, в которых формирование диаграммы направленности происходит за счет отражения электромагнитных волн первичных источников – облучателей от металлических зеркал той или иной формы. В простейшем случае зеркало может представлять собой плоскую металлическую пластину достаточно больших размеров. Такая пластина играет роль рефлектора, благодаря которому излучение будет происходить преимущественно по направлению нормали к поверхности зеркала. Несколько более сложным является зеркало в виде двух плоских металлических пластин, чаще всего образующих прямой двугранный угол. Вместе с облучателем, представляющим собой симметричный вибратор, такое зеркало образует так называемую уголковую антенну. Вибратор обычно устанавливается в плоскости биссектрисы двугранного угла, образованного пластинами зеркала, параллельно его ребру. Хорошими направленными свойствами обладают антенны с зеркалом в виде параболоида вращения. Такие антенны имеют узкую диаграмму направленности в двух плоскостях, которая называется диаграммой направленности игольчатого типа. Если нужно иметь антенну, диаграмма направленности которой достаточно узкая в одной плоскости и широкая в другой плоскости, перпендикулярной первой, то в качестве зеркала можно использовать усеченный параболоид вращения. Однако в такой антенне трудно получить диаграмму направленности с большой разницей в ширине диаграмм направленности в одной и другой главной плоскости. Поэтому для реализации «веерной» диаграммы направленности чаще используется зеркало в виде параболического цилиндра с линейным облучателем.

Все приемные антенны собирают энергию сигнала, поступающего на них со спутника. В параболических антеннах фокусировка энергии на облучателе происходит по законам оптики благодаря отражению от поверхности параболического рефлектора. Для спутникового приема можно использовать однозеркальные антенны с осесимметричным или смещенным облучателем и двухзеркальные антенны по схеме Кассегрена с параболическим рефлектором и гиперболическим контррефлектором.

Обычно применяют антенны с круговой поляризацией поля. Антенны для станций телевизионного вещания, обслуживающих небольшой населенный пункт (КУ примерно 35 дБ), обычно бывают однозеркальные. С этой же целью применяют несколько многоэлементных директорных антенн, работающих в параллель (КУ примерно 21–28 дБ). Размеры (диаметр раскрыва) антенн спутникового телевидения 1–2 м.

Параболические антенны

В большинстве случаев для профессионального и любительского приема передач с ИСЗ используют зеркальные антенны, зеркало которых выполнено в виде параболоида вращения, – так называемые параболические антенны. Популярность антенн такого типа обусловлена свойством параболоида вращения отражать падающие на его апертуру (часть плоскости, ограниченная кромкой параболоида вращения) параллельные оси лучи в одну точку, называемую фокусом.

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). На рис. 31 приведены основные параметры параболы (а), определение ее фокуса (б) и сходимость лучей в фокусе параболоида вращения (в). Точка F – фокус, 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.

Рис. 31