|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Параболічні антени для СТВ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени телевізійні Зацікавившись прийомом СТВ, радіоаматори, як правило, купують для цього готовий комплект апаратури. До нього зазвичай входить параболічна антена (ПА) невеликого діаметра (0,9...1,2 м). Одним із перших кроків модернізації системи є придбання антени більшого діаметра. Але антени великого діаметра дуже дорогі, тому багато хто намагається виготовити ПА в домашніх умовах. У радіоаматорській літературі публікувалися статті про виготовлення ПА, наприклад [1], але не враховувалися деякі чинники. Справа в тому, що при конструюванні антен потрібно враховувати параметри опромінювача, що входить до складу конвертера. Ця стаття спрямована на систематизацію даних щодо конструювання ПА та застосування їх до наявних умов. Існує безліч видів НВЧ-антен - параболічні, фазовані решітки, на основі лінз Френеля і т.д. Стосовно умов домашнього виготовлення рекомендуються ПА з огляду на простоту їх виготовлення. Можливі два варіанти виконання ПА: - шляхом виклеювання на матриці; - паянням з мідного дроту та сітки (т.зв. сітчасті антени). Кожна з антен має свої переваги та недоліки. До переваг першої відноситься простота контролю форми при виготовленні, до другої - менші маса і парусність. Насамперед потрібно визначити, який опромінювач є в наявності у радіоаматора. Звернемося до рис.1 та визначимо, які параметри характеризують антену. По-перше, це її діаметр d (як правило, їм і задаються на початку розрахунку). Найкоротша відстань від фокусу антени (у фокусі розташовується опромінювач конвертера, або друге дзеркало у разі дворефлекторної системи) до .рефлектора антени називається фокусною відстанню f. Глибина дзеркала h – найбільша відстань від площини розкриття рефлектора S до самого рефлектора антени. Кут апертури Ф - кут, під яким видно площину розкриття дзеркала антени S з її фокусу F. При цьому вони пов'язані наступними співвідношеннями.
Відношення f/d визначає параметри опромінювача. Зазвичай f/d лежить у межах 0,3...0,5. Чим більше це відношення, тим менше h і тим менша витрата матеріалів виготовлення ПА (при деякій втраті коефіцієнта посилення Ку). Якщо ви маєте опромінювач з f/d=0,3 і хочете знизити витрати, то придбайте опромінювач з f/d=0,5, а найкраще придбати опромінювач із змінним f/d.
Спочатку за формулою (2) обчислюють залежність від х (приймає значення від 0 до d/2) і складають таблицю. Значення переносять на міліметрівку і будують параболу. Далі її наклеюють на лист сталі завтовшки 5 мм і випилюють по лінії параболи. Таким чином виходить ніж (необхідно суворо дотримуватись його форми, тому що від цього великою мірою залежить кінцевий результат і якість ПА). Потім, відповідно до рис.2, слід підібрати стрижень 2 і підшипник 1 відповідних розмірів (3 - ніж). При цьому ніж укорочують на половину діаметра 2 стрижня і приварюють до нього співвісно. Відповідно до рис.3 виготовляють каркас із сталевого прутка діаметром 8...10 мм (зварюванням). При цьому ребра 2 приблизно вигинають ножем. На вершину каркаса вварюють підшипник. Встановлюють каркас на рівній площадці, при цьому під підшипник 1 (рис.3) необхідно вертикально встановити трубу 4 з внутрішнім діаметром, більшим за діаметр підшипника 1. Весь простір під каркасом заповнюється щебенем або битою цеглою. Встановивши на підшипник шайбу 4 (рис.2) діаметром, трохи більшим ніж діаметр підшипника, і висотою, що дорівнює товщині майбутньої ПА (наприклад для ПА діаметром 2 м товщина дорівнює 25 мм), вставляють у підшипник ніж. Замішують бетонний розчин цемент-пісок до густої консистенції, накладають на каркас і вирівнюють ножем. Висушують отриману матрицю протягом 3...5 діб. На третю добу (при сухій погоді) затирають тріщини, що утворилися, алебастром і зачищають наждачним папером, контролюючи якість поверхні ножем. Слід зауважити, що якщо ви плануєте використовувати матрицю неодноразово, помістіть між нею та землею два-три шари руберойду, щоб вона не руйнувалася від вологи. Також не раджу використовувати рекомендацію [2] з виготовлення матриці з глини, т.к. цей матеріал при просушуванні дає багато тріщин і отримана матриця недовговічна. Далі приступають до виклеювання антени. Існує безліч способів виконання цього процесу. Наведемо кілька порад. По-перше, якщо ви виклеюєте антену великого діаметру, то пам'ятаєте три недоліки, властиві їй - велика вага, опір вітру та невисоку міцність. Для спрощення виготовлення поділіть антену (точно) на 6...8 секторів (при цьому врахуйте форму з'єднання, скріплення). У цьому випадку матрицю також можна зробити у вигляді сектора, але все ж таки краще виготовити її повністю, т.к. на ній можна буде виклеювати офсетні антени. Для міцності збільште товщину рефлектора та армуйте його радіальними ребрами із сталевого дроту. Як матеріал для виклеювання ПА зазвичай беруть склотканину, нарізану смугами, і епоксидний клей. Можна скористатися методикою, описаною в [1], дещо спростивши її. Спочатку на вимиту з милом матрицю наносять розділювальну суміш, як яку використовують автомобільне масло (кращий результат виходить, якщо перед цим натерти матрицю рівним шаром мастики для паркету). У шайбу 4 (рис.2) щільно вставляють трубу, яку нещільно надягають іншу шайбу з дюралюмінію, висота якої дорівнює товщині рефлектора. Далі наносять шар смоли (не пошкодивши розділювальну суміш) і накладають шматки склотканини, розгладжуючи їх та прибираючи бульбашки повітря. Звичайно, бажано використовувати металізовану склотканину, але можна використовувати і звичайну, зважаючи на малодоступність першої. Надалі (після виготовлення) необхідно обклеїти рефлектор шматками алюмінієвої фольги, вирізаними сектороподібно. Все ж таки перший варіант, з армованою склотканиною, кращою через кращу якість поверхні. Інший варіант формування струмопровідної поверхні полягає в нанесенні на поверхню, що відбиває ПА фарб, до складу яких входять металопорошкові основи (сріблянка і т.п.). Довівши товщину рефлектора до необхідних розмірів, гайки приформовують для його кріплення. Можна також раму, до якої кріпиться рефлектор, приварити до радіальних ребрів жорсткості, якими кріпиться рефлектор. Рефлектор можна кріпити болтами через наскрізні отвори, просвердлені в ПА після її висихання. Антени невеликого діаметра можна виготовляти з пап'є-маше (ідея була підказана Р.К.Гайдінова). Як наповнювач беруться газети. Їх замочують у воді та пропускають через м'ясорубку. Додають в отриману масу шпалерний клей як сполучний матеріал. Отриману суміш наносять на матрицю (попередньо нанісши на неї розділову суміш) і вирівнюють її шпателем, формуючи необхідну поверхню. Після висихання антену знімають та покривають струмопровідним шаром та кількома шарами нітрофарби для захисту ПА від атмосферних опадів. Замість газет можна використовувати тканину, як описано в [2], формуючи ПА як і у випадку зі склотканиною, використовуючи як зв'язуючий матеріал шпалерний клей. Другий варіант ПА (сітчастий) описаний [3]. Для неї виготовляють шаблон (рис.4), параметри якого розраховують за формулою (2). По ньому вигинають радіальні параболи з товстого мідного дроту. Товщина дроту вибирається, виходячи з діаметра антени. Наприклад, для антени діаметром 1,5 м беруть дріт діаметром 4...5 мм. Також необхідно виготовити кругові пояси. Діаметр поясів змінюється з кроком 10...30 см. Місця паяння поясів до радіальних параболів обчислюються за формулою (1). Після виготовлення каркаса його обтягують мідною сіткою, яку припаюють до нього. Слід зауважити, що чим більше діаметр ПА, тим товщі провід, з якого її виготовляють, і тим важче його паяти (при використанні дроту діаметром більше 7 мм бажане контактне зварювання).
Наступний крок – виготовлення опорно-поворотного пристрою (ОПУ). Усі ОПУ діляться на два види: азимутально-кутові та полярні. Перший тип простіше у виготовленні, оскільки використовує лише дві регулювальні осі (при перенастроюванні з супутника на супутник використовуються обидві). Перша вісь - азимутальна, та її кут обчислюється за формулою
де ф - довгота місця прийому в градусах, Фісз - розташування ІC3 на орбіті в градусах, w - широта місця прийому в градусах. Якщо ви направите антену строго на південь, то для налаштування на заданий супутник по азимуту вам необхідно від А відібрати 180 °. Якщо кут буде позитивним, антену зміщують на величину цього кута у західний бік; якщо негативний – у східну. Кут розташування кутової осі 2 (рис.5) обчислюється за формулою
Конструкція підвіски довільна. Розміри її залежать від діаметра антени. Наприклад, для антени діаметром 1,2м ОПУ виготовляють відповідно до рис.6.
Зазначений тип ОПУ використовується в основному з офсетними ПА та прямофокусними ПА малого діаметра. Так як антени великого формату мають більшу вагу, їх незручно перебудовувати щодо двох осей. Тому їм використовують інший тип ОПУ - полярний (рис.7). У ньому є чотири осі обертання - А (1), РОЗУМ(2), полярна (3) і коригуюча (4). Для орієнтування антени необхідно, щоб площина, якій належать полярна вісь і вісь рефлектора, лежала в площині азимутальної осі 1 і напрямки на південь, позначеного справжнього полудня. Для визначення напрямку вбивають у землю невеликий штир, і кожні 20...30 хвилин відзначають положення тіні, що відкидається штирем. Найкоротша відстань від кінця штиря, вбитого в землю, до лінії, пройденої тінню кінця штиря, є напрямом на південь.
Далі встановлюють кут осі РОЗУМ (2) рівним географічній широті місця прийому в градусах. Встановлюють кут До осі, що коригує (4)
Потім полярну вісь (3) повертають на кут
де ф -довгота місця прийому; Фісз - місце розташування супутника на ДСО (якщо в.д. то (Фісз>0, якщо з.д., то Фісз<0)). Як можна помітити, у разі полярної підвіски для перебудови із супутника на супутник використовується лише полярна вісь (що й назвало цього типу ОПУ). Отже, спрощується переналаштування антени. Діапазон перебудови лежить у межах ±40° щодо південного спрямування. Але за простоту експлуатації платять ускладненням механізму ОПУ. На рис.8 наведено один із численних варіантів полярної ОПУ.
Розміри вказані для ПА діаметром 2 м. До труби 1 приварюється фланець 2. Зверху надягає фланець 3, який вільно обертається навколо своєї осі. У фланцях є отвори 4 для їхньої взаємної фіксації. До верхнього фланця приварюють дві труби 5 діаметром 40 мм і довжиною 60 см. До цих трубок двома болтами кріпиться труба 6 довжиною 80 см. До труби 6 приварюють дві труби 7 діаметром 40 мм і довжиною 25 см. До труб 7 кріпиться трапеція 8 за допомогою гвинтів 12 (трапеція виготовляється із труб діаметром 25...32 мм). До трапеції за допомогою скоб 9, 10 (дуже міцних) кріпиться рефлектор антени, при цьому нижню трубу трапеції вставляють штифт з різьбленням на кінцях, а скобу 10 кріплять до верхньої труби трапеції за допомогою гвинтів 11, якими регулюється коригуючий кут. Кутомісна та полярна осі регулюються за допомогою тальрепів (на малюнку не показані для спрощення). Важливо розмістити їх таким чином, щоб вони були доступні і не заважали доступу до конвертера, що має зворотний опромінювач. Не раджу пристосовувати всілякі позиціонери, актуатори та інші засоби дистанційного налаштування, застосування яких виправдане лише у разі використання малоформатних ПА. Під час виготовлення ПА необхідно забезпечити мінімальний люфт всіх з'єднань, т.к. балаканина антени на вітрі погано позначається на прийомі, а також призводить до швидкого руйнування ОПУ. Для кріплення конвертера до антени відповідно до рис.9 в рефлекторі свердлять три отвори. Виготовляють з дюралюмінію кільце 1 із внутрішнім діаметром, рівним діаметру шийки конвертера. Кільце може складатися із двох частин, що з'єднуються між собою болтами. У кільці свердлять три отвори 3 і нарізають у них різьблення. З дюралюмінію (трубок) виготовляють три штанги 2. Розмір їх підбирається так, щоб кільце 1 відстояло від точки фокусу F на 2...3 див. .
Коефіцієнт посилення отриманої антени розраховується за формулою
де Q - коефіцієнт використання поверхні (КІП), більшості типів опромінювачів Q=0,4...0,7 (зазвичай 0,6); L - довжина хвилі, що приймається. У таблиці зведені дані про Ку антен трьох діаметрів на діапазонах, що найбільш використовуються (Q=0,6). Як бачимо, що вища частота, то більше вписувалося Ку антени. Але при існуючому положенні (супутники мають приблизно рівну ефективну потужність, що випромінюється) при різному згасанні сигналів на трасі супутник - Земля (на більш високих частотах загасання більше) результуючий сигнал на вході приймача на різних діапазонах приблизно однаковий. Цікавий і той факт, що в каталогах багатьох фірм, що торгують ПА, вказані завищені Ку. Можете перевірити самостійно, порахувавши КУ за наведеною вище формулою. Таблиця 1
З таблиці також видно, що на низьких частотах застосування ПА недоцільно через нижчу порівняно з антенними фазованими гратами Ку. Наведу кілька порад. 1. Чим більший діаметр ПА, тим вже її діаграма спрямованості, тому поруч з великою антеною бажано встановити антену маленького діаметру і налаштувати її на супутник, що має максимальний рівень сигналу у вашій місцевості. Потім, помітивши приблизний напрямок на супутник, направити у тому напрямі велику антену. Прийнявши сигнал, відкоригувати положення опромінювача у фокусі антени на найкращий прийом зображення слабких каналів. Можна ще більше спростити переналаштування великої антени, зміцнивши маленьку її краю таким чином, щоб осі обертання ПА 1, 2 (рис.10) були паралельні. У схему кріплення малої антени необхідно ввести гвинти, що коректують, для попередньої установки паралельності осей антени. Прийнявши сигнал маленькою антеною, перемикаються на велику.
Для точного налаштування на супутник (навіть дуже малий сигнал) дуже зручно застосовувати спеціальні детектори, схеми яких публікувалися в радіоаматорській літературі. Також для цієї мети можна використовувати аналізатор спектру (на діапазоні від 1 до 2 ГГц), подавши сигнал від конвертера через конденсатор. При цьому не слід забувати подати на конвертер напругу живлення +14 Ст. 2. Необхідно ретельно заземлювати антену та конвертер, щоб уникнути виходу з ладу апаратури під час грози (судячи зі статистики, це трапляється досить часто). Для цього намотують на роз'єм, що з'єднує кабель з конвертером, 2...3 витки дроту діаметром 1,5...2 мм і заземлюють його. Таким же проводом заземлюють (окремо та паралельно на один контур) металеву поверхню антени та ОПУ. 3. Не забувайте, що чим більший діаметр антени, тим більший її опір вітру, тому необхідно передбачити заходи щодо захисту антени та ОПУ від вітрових навантажень. Використовуйте для виготовлення ОПУ якісний сталевий прокат. Наприклад, якщо для метрової ПА потрібна труба, що несе, діаметром 32...40 мм, то для двометрової - 120...150 мм. Якщо є можливість, встановіть антену так, щоб її з тильного боку захищала стіна. По можливості уникайте встановлення антени на висоті. На закінчення хочу відзначити, що у цій статті описана лише мала частина антенних систем. Персонально дякую В.В.Орлову та С.А.Козлову за допомогу у виготовленні металоконструкцій, креслення яких наведені в даній статті. література
Автор: В.Федоров, смт. Лев Толстой, Липецької обл.; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Нові LDO-регулятори з функцією відключення та сторожовим таймером ▪ Музичний центр від PIONEER з 40 Гбіт HDD з'явиться наприкінці травня ▪ Новий автомобіль треба провітрювати
▪ розділ сайту Електрика для початківців. Добірка статей ▪ стаття Вілл Роджерс. Знамениті афоризми ▪ статья Які живі організми здатні харчуватися поліуретаном? Детальна відповідь ▪ стаття Складні човни. Особистий транспорт ▪ стаття Електронне реле склоочисника для Жигулів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Зникла клітина з птахом. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page