Antenă de satelit

În domeniul telecomunicațiilor , prin antenă parabolică se înțelege în mod obișnuit o antenă echipată cu un reflector parabolic care poate fi utilizată atât în transmisie cât și în recepție ca toate antenele conform principiului reciprocității.

Pentru recepție, este echipat cu un element receptor care încorporează un amplificator cu zgomot redus (LNA) și adesea un convertor de frecvență . În acest caz, elementul integrat se numește convertor de bloc cu zgomot redus (LNBC sau LNB).

Când este utilizată în transmisie, antena parabolică este echipată cu un element de transmisie numit iluminator sau alimentator.

Principalele caracteristici ale acestei categorii de antene sunt directivitatea ridicată și, în consecință, „ câștigul ” : ^[1] Aceste cantități depind de raportul dintre diametrul său efectiv și lungimea de undă utilizată în recepție-transmisie: cu cât raportul este mai mare câștig "și directivitate. Antenele mici de recepție (diametre de ordinul a 60 cm) sunt utilizate, de exemplu, pentru a primi transmisii de televiziune de la sateliții de telecomunicații plasați pe orbita geostaționară . Antenele satelitare mai mari sunt utilizate în sistemele de legături radio , în timp ce cele cu diametre care depășesc chiar și mai mult de 30 m sunt utilizate pentru comunicațiile dintre sateliți și stațiile lor de control la sol, de exemplu, în rețelele de satelit .

Tipuri de antene satelitare

Prime-focus

Antena cu focalizare primară

Reflectorul cu focalizare primară se obține prin secționarea unui paraboloid cu un plan perpendicular pe axa sa.

Focalizarea este pe axă cu antena și, prin urmare, în centrul acesteia. Prin urmare, LNB pentru a prelua semnalele care vin de la satelit este montat în corespondență cu centrul discului. Din punct de vedere comercial, acestea au în general un diametru mai mare decât compensările.

Datorită dimensiunilor lor mari, reflectoarele de focalizare primară sunt mai puțin sensibile la neregulile mici ale suprafeței, dar datorită unghiului de deschidere mai mic, necesită o precizie mai mare în instalare și vizare decât decalaje mai frecvente. Poziția de montare mai orizontală decât decalajele facilitează colectarea ploii sau a zăpezii pe disc, afectând negativ recepția semnalului.

Mai mult, LNB și brațele sale de sprijin acoperă cu o parte umbra a semnalului provenit de la satelit, care, prin urmare, nu atinge suprafața reflectorului.

Reflector offset

Antena tipică offset

Offset-ul este un tip de reflector foarte popular, de exemplu, pentru recepția de televiziune prin satelit .

În general este realizat din oțel , aluminiu sau material plastic realizat conductiv, obținut de la suprafața unui paraboloid mai mare tăiat dintr-un plan care nu este perpendicular pe axa paraboloidului în sine. Prin urmare, focalizarea paraboloidului, unde va fi localizată antena LNB, nu este în corespondență cu centrul reflectorului, ci este deplasată cu un unghi decalat față de verticala parabolei.

Spre deosebire de focalizarea principală , în reflectorul offset semnalul de la satelit lovește întreaga suprafață a reflectorului care nu este acoperită de umbra convertorului LNB sau de brațele care îl susțin. Suprafața antenelor offset de pe piață este de obicei eliptică.

Unghiul de deplasare este în general în jur de 20-25 de grade; prin urmare, aceste reflectoare sunt montate mai vertical decât focalizările prime . Acest lucru reduce posibila acumulare de zăpadă și, prin urmare, riscul de deformare din cauza greutății.

Reflector toroidal

Detaliu al antenei toroidale gregoriene cu numeroase LNB-uri (banda K _u )

Reflectoarele toroidale sunt parabole particulare a căror suprafață de reflexie este studiată astfel încât să nu aibă un singur punct de focalizare, ci mai degrabă o linie în care focalizarea este formată în funcție de unghiul de incidență al semnalului. Se folosește, de exemplu, la recepția sateliților așezați în diferite poziții.

În acest fel, cu o singură antenă este posibil să colectați semnalul de la sateliți separați. Evident, pentru fiecare poziție a satelitului se va forma un focar diferit, în corespondență cu care va fi necesar să se monteze LNB corespunzător. Unghiul optim pentru recepție poate varia în funcție de modele și de designul suprafeței de reflexie de la 15 ° -20 ° până la 40 ° -45 °. Evident, „câștigul” acestei antene este „răspândit” de-a lungul liniei focarelor și apoi distribuit între diferitele LNB-uri odată ce cel neutilizat a fost scăzut pentru distanța dintre ele.

Antena gregoriană

Exemplu de antenă gregoriană

Antenele gregoriene sunt antene parabolice particulare care au o dublă reflexie. O primă reflecție parabolică transmite semnalul către focalizarea paraboloidului primar. Un al doilea reflector (concav) plasat în mod corespunzător înainte de focalizare focalizează semnalul către iluminatorul plasat în centrul primului reflector parabolic. ^[2]

Antena Cassegrain

Exemplu de antenă Cassegrain

Antenele Cassegrain sunt similare cu cele gregoriene. Singura diferență este că reflectorul secundar este plasat după focalizarea primară. Aceasta implică faptul că pentru a focaliza semnalul către iluminator, de asemenea, plasat în acest caz în centrul primului reflector parabolic, forma acestuia trebuie să fie convexă. Antenele toroidale cu un unghi mai mare sunt în general de tip gregorian , adică au o suprafață dublă reflectantă pentru a optimiza linia de formare a focarelor. ^[2]

Componente

Convertor cu nivel redus de zgomot (LNB)

Antena de recepție efectivă nu este antena parabolică, ci dispozitivul mic montat în față cu un suport: LNB . Acesta primește semnalul reflectat de oglindă, îl convertește la o frecvență mai mică și îl trimite la decodor , sau mai general la un convertor A / D.

Vas parabolic

Discul parabolic, numit reflector, este necesar pentru recepția semnalelor de la satelit, mai ales atunci când acesta din urmă este extrem de departe de suprafața pământului (cum ar fi, de exemplu, în sateliții pentru difuzarea TV care, pe orbita geostaționară, sunt la mai mult de 42.000 km de centrul pământului și, prin urmare, la cel puțin 36.000 km de suprafața acestuia), astfel încât semnalul care ajunge pe Pământ este extrem de slab, deoarece este puternic atenuat de atmosferă.

Cantitatea de energie pe care o poate primi suprafața LNB (câțiva centimetri pătrați) este destul de mică; din acest motiv nu este îndreptat direct spre satelit, ci spre antena parabolică. Pe de altă parte, acesta din urmă este îndreptat direct spre satelit, de unde primește unda electromagnetică care constituie semnalul de televiziune ; întrucât oglinda parabolică are o suprafață mult mai mare decât LNB, primește o cantitate mult mai mare de energie; datorită formei paraboloide (un solid de rotație obținut din rotația unei parabole în jurul axei sale), reflectă într-un singur punct, numit foc , toate radiațiile electromagnetice (în aproximarea razelor opticii geometrice ) pe care le primește de la satelit. Poziționat în acest punct, LNB va primi toată puterea semnalului colectată de oglinda parabolică, care va fi suficient de mare pentru a fi detectată în mod adecvat și apoi procesată de decodor, care primește semnalul de la LNB prin intermediul cablului coaxial care se conectează cele două subsisteme.

De exemplu, lumina plasată în fața unei oglinzi plate se va reflecta în diferite direcții; dacă, pe de altă parte, poziționăm sursa de lumină în corespondență cu focalizarea unei parabole , razele vor fi reflectate într-o singură direcție, paralel una cu alta. Ceva similar se întâmplă în recepție: toate razele care vin dintr-o direcție paralelă cu axa parabolei vor fi reflectate spre focalizare; acesta este modul în care reflectorul parabolic colectează energia electromagnetică primită de la satelit și o transmite către LNB.

Discul parabolic este în general realizat din aluminiu sau fier, uneori din material plastic, pentru a reduce costurile și greutatea, acoperit sau încorporând material metalic reflectorizant. Poate fi realizat din plasă pentru a conține greutatea și aderența la vânt, dar deschiderile ochiurilor nu trebuie să depășească o zecime din lungimea de undă minimă care trebuie reflectată. Dimensiunile fizice ale discului trebuie să fie cel puțin comparabile cu lungimea de undă a undei incidente pentru ca reflexia să se producă, altfel discul devine un simplu obstacol pe care valul îl poate ocoli sau urca. În practică, diametrul său este de cel puțin șapte până la zece ori lungimea de undă pe care trebuie să o reflecte, deoarece pentru rapoarte mai mici, din punct de vedere economic și / sau constructiv, există alte tipuri de antene mai convenabile. Astfel, antenele parabolice foarte mari (de exemplu, radiotelescoapele) nu sunt adesea construite pentru a fi utilizate cu lungimi de undă relevante (de asemenea, aici există și alte tipuri de antene mai ieftine), ci pentru a oferi o directivitate mai mare și, prin urmare, "câștig" ("rezoluție" în radioastronomie).

Uneori, planul gurii discului parabolic poate fi acoperit de material dielectric, chiar rotunjit ( radom ), fără a interfera cu propagarea electromagnetică, pentru a evita perturbările atmosferice, cum ar fi acumularea de apă, zăpadă și condens.

Antene parabolice de uz casnic

Arătând

Precizia necesară în indicarea unei antene satelitare depinde de directivitatea acesteia. Calculul poate fi bazat pe criteriul Rayleigh și efectuat conform următoarei formule:

d=1{,}22{\frac {\lambda }{D}}\

{\ displaystyle d = 1 {,} 22 {\ frac {\ lambda} {D}} \}

{\ displaystyle d = 1 {,} 22 {\ frac {\ lambda} {D}} \}

=

\ 1,22c/fD

{\ displaystyle \ 1,22c / fD}

{\ displaystyle \ 1,22c / fD}

unde λ este lungimea de undă utilizată, D este diametrul reflectorului (exprimat în aceeași unitate de măsură) și d este lățimea lobului principal exprimată în radiani, invers proporțională cu directivitatea.

În cazul unui satelit pentru transmisii de televiziune în banda Ku (de ex. Hot Bird ) primit din Italia, avem:

\lambda \approx 0{,}03\;m

{\ displaystyle \ lambda \ approx 0 {,} 03 \; m}

{\ displaystyle \ lambda \ approx 0 {,} 03 \; m}

D\approx 0{,}6\;m

{\ displaystyle D \ approx 0 {,} 6 \; m}

{\ displaystyle D \ approx 0 {,} 6 \; m}

din care rezultă:

d\approx 0{,}05\;rad\;(3^{\circ })

{\ displaystyle d \ approx 0 {,} 05 \; rad \; (3 ^ {\ circ})}

{\ displaystyle d \ approx 0 {,} 05 \; rad \; (3 ^ {\ circ})}

de aceea putem estima că eroarea unghiulară admisibilă este de ordinul unui grad. Cu alte cuvinte, cu cât antena este mai directivă, adică cu cât lobul principal este mai îngust (pentru lambda mică și D mare), cu atât antena de recepție devine mai sensibilă la o posibilă eroare de indicare din direcția exactă de orientare a antenei de transmisie.

Pentru a o putea orienta corect, antena parabolică este montată pe un suport care permite reglarea acesteia în azimut și elevație ; în plus, LNB (în cazul semnalelor de polarizare liniară) poate fi rotit pe axa sa pentru a permite alinierea corectă; este recomandabil să utilizați un instrument de măsurare care vă permite să știți când indicarea și alinierea LNB sunt acceptabile.

Unele decodificatoare sunt echipate intern cu un afișaj care arată în orice moment pe ecranul televizorului care este puterea semnalului primit de antenă, permițând astfel asamblarea corectă (evident, instalatorul ar trebui să poată observa televizorul sau să comunice în timp real cu cei care o văd).

Pentru a direcționa corect antena parabolică, trebuie să cunoașteți azimutul și cota necesară, care depind de locație. Deoarece coordonatele localităților italiene variază între 6 și 18 grade longitudine estică și 37 și 47 grade latitudine nordică, nu există valori universale pentru îndreptarea către sateliții flotei Hot Bird , dar vor exista valori diferite Din loc în loc.

Aceste valori pot fi calculate utilizând formule matematice complexe sau deduse aproximativ din tabele preumplute, disponibile pe internet sau publicate în reviste specializate în televiziunea prin satelit.

Formulele pentru calcularea azimutului și a elevației pentru îndreptarea unei antene satelitare către orice satelit (nu doar Hot Bird ) sunt următoarele:

 v1 = 6.612 * cos (LAT) * cos (LONG-SATLONG) -1
v2 = 6.612 * sqrt (1- ( cos (LAT) ^ 2) * ( cos (LONG-SATLONG)) ^ 2)
Cota = atan (v1 / v2)
Azimut = 180 + atan ( tan (LONG-SATLONG) / sin (LAT))
POLARIZARE = - atan ( sin (LONG-SATLONG) / tan (LAT));

unde este:

LONG este longitudinea locului în care este poziționată antena parabolică;
SATLONG este longitudinea satelitului;
LAT este latitudinea locului în care este poziționată antena parabolică;
sqrt este rădăcina pătrată

Constanta 6.612 este egală cu raportul dintre raza unei orbite geostaționare și raza pământului. Formula de mai sus pentru polarizare va trebui corectată în mod corespunzător dacă satelitul considerat transmite cu o polarizare (liniară) care nu este perfect aliniată cu axa Pământului (de exemplu, Hot Bird ).

Țintirea cu motorul

Antena parabolica cu rotor polar

Din moment ce din orice punct de pe pământ, este posibil să se arate numeroase poziții de geostaționari sateliți pentru telecomunicații, este convenabil să se poată orienta antena , astfel încât să - l alinia de fiecare dată cu satelitul , al cărui semnal trebuie să fie primită.

Pentru a face acest lucru, un rotor polar sau un actuator cu piston montat pe stâlp este aplicat antenei satelit pentru a-și deplasa orientarea de-a lungul benzii Clarke .

Inițial era necesar să se acționeze și să se acționeze motorul prin dispozitive speciale numite poziționatoare ; în prezent majoritatea decodoarelor de pe piață sunt capabile să acționeze și să alimenteze direct un rotor, prin cablul coaxial care transportă semnalul de radiofrecvență, prin sisteme de control numite DiSEqC și USALS .

Coordonatele geografice ale Italiei

Antenele parabolice de uz casnic din Italia sunt în general destinate sateliților flotei Hot Bird a operatorului francez de satelit Eutelsat , plasat pe orbită geostaționară la o longitudine de 13 grade est .

Fiind Italia situată geografic la o longitudine cuprinsă între 6 și 18 grade est, sateliții Hot Bird sunt situați aproape pe verticala Italiei. Orbita lor geostaționară este ecuatorială (adică satelitul orbitează exact deasupra ecuatorului ) și fiind Italia la o latitudine de aproximativ 42 de grade nord , pentru a primi de la Hot Bird , o antenă parabolică trebuie îndreptată în direcția sud (cu rotație de câteva grade) în funcție de longitudinea stației de recepție) și înclinat în sus față de orizont cu un unghi aproximativ egal cu colatitudinea locală (90 ° -lat.).

Polarizare

Polarizarea sau înclinarea unei antene parabolice este rotația în jurul axei farfuriei parabolice.

Reglarea înclinării antenei este necesară atunci când satelitul este îndreptat la o longitudine foarte diferită de cea a antenei parabolice, datorită efectului geometric ilustrat de animația din lateral.

Deoarece modificând azimutul antenei parabolice, acesta se rotește în jurul unei axe verticale față de sol (adică perpendicular pe circumferința care reprezintă aici Pământul), când azimutul antenei parabolice este variat pentru a indica satelitul, rezultă că polarizarea antenei nu mai este paralelă cu axa terestră (așa cum este în schimb cea a satelitului), ceea ce face dificilă sau imposibilă primirea semnalului.

Prin urmare, este necesar să variați distorsiunea (ultima parte a animației), astfel încât polarizarea antenei să revină să coincidă cu cea a satelitului.

Figura arată cazul antenei parabolice cu o longitudine mai mică decât cea a satelitului, ceea ce implică nevoia de a roti antena parabolică, privind-o „din spate” (adică privind spre satelit) în sens antiorar, adică în direcția opusă celei a satelitului. care apare în animație, în care antena parabolică este văzută „din față”, adică privind din satelit spre antena parabolică.

Utilități de uz casnic

Deoarece acestea sunt implanturi detașabile, nu este necesară nicio permisiune, cu excepția cazului în care constrângerile sunt particulare. Atât proprietarului, cât și chiriașului li se permite să instaleze o antenă parabolică în casa lor, chiar dacă condominiul este echipat cu o antenă centralizată. Legiuitorul a încurajat instalarea de instalații de uz comun, dar nu a impus sancțiuni dacă acestea nu sunt realizate sau utilizate. Cu toate acestea, pentru a reduce impactul antenelor în zonele restricționate, cum ar fi centrele istorice, a permis municipalităților să adopte reglementări mai restrictive.

Notă

^(EN) Straw, R. Dean, Ed. (2000). The ARRL Antenna Book, Ediția a 19-a SUA: American Radio Relay League. pp. 19.15. ISBN 0-87259-817-9 .
^ ^a ^b ( EN ) Harvey Lehpamer, Rețele de transmisie cu microunde: planificare, proiectare și implementare , SUA, McGraw Hill Professional, 2010, pp. 268-272, ISBN 0-07-170122-2 .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre antena satelit

linkuri externe

( EN ) Utilitar pentru calcularea parametrilor de vizare .
( EN ) Un alt utilitar pentru calcularea parametrilor de indicare .
( EN ) Antene parabolice pentru mâncare offset ( PDF ), pe qsl.net .
( EN ) Satellite Finder / Dish Pointing - Instrument care folosește GoogleMap pentru a calcula parametrii de indicare , pe dishpointer.com .

Controlul autorității	GND ( DE ) 4173243-1

[1] (EN) Straw, R. Dean, Ed. (2000). The ARRL Antenna Book, Ediția a 19-a SUA: American Radio Relay League. pp. 19.15. ISBN 0-87259-817-9 .

[Lehpamer-2] ( EN ) Harvey Lehpamer, Rețele de transmisie cu microunde: planificare, proiectare și implementare , SUA, McGraw Hill Professional, 2010, pp. 268-272, ISBN 0-07-170122-2 .

[1]

[2]

V · D · M Antene
Izotrop	Antena izotropă
Omnidirecțional	Coaxial Antenă · Dipol Antenă · Antenă discone · Pliat antenă unipol · antenă sol-plan · elicoidală antenă · antenă J-pol · transmisie Leasă · monopole antena · Antenă cu fir aleatoare · antena cauciuc Ducky · T2FD Antena · Whip Antenă
Direcțional	AWX antena · Beverage antenna · Cantenna · antenă colineare · Fractal Antena · sol dipol · elicoidală antenă · perdea orizontală · antenă Claxon · inversat antena Vee · logperiodica Antena · spiralată , antena · antenă microstrip · antena patch - uri · fazate · antena parabolica · Antenă cu plasmă · antena Quad · antena reflectorizantă · antenă buclă regenerative · antena rombic · segmentat antena · scurtă backfire antenă · antenă Slot · turnichet antena · Vivaldi antenă · antenă Yagi
Pentru aplicații specifice	ALLISS · Ecoantenna · Rectenna · Wullenweber