Офсетная антенна что это
Перейти к содержимому

Офсетная антенна что это

  • автор:

Офсетные спутниковые антенны

Офсетная спутниковая антенна Супрал

Лето.

Офсетная спутниковая антенна наиболее распространена в индивидуальном приеме спутникового телевидения, хотя в настоящее время используются и другие принципы построения наземных спутниковых антенн. Офсетная спутниковая антенна является как бы вырезанным сегментом параболы. Фокус такого сегмента 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 прямофокусной спутниковой антенной (осесимметричной).

Офсетная спутниковая антенна

И те, и другие антенны имеют свои достоинства и недостатки. У прямофокусной спутниковой антенны более эффективно используется площадь зеркала. Офсетная спутниковая антенна имеет такую же эффективную площадь, как прямофокусная спутниковая антенна с диаметром, равным размеру офсетной спутниковой антенны по меньшей оси. У типичных антенн физическая площадь используется на 86-90%. С другой стороны, у прямофокусной антенны часть поверхности заслоняется конвертором и элементами его крепления, а у офсетной спутниковой антенны — нет. Поэтому антенны малого диаметра, до 1.5 метра, у которых конвертор может заслонить часть площади больше 10%, делают, как правило, офсетными, а антенны больших размеров чаще бывают прямофокусными.
Самый большой плюс офсетной спутниковой антенны в том, что ставиться он почти вертикально, поэтому вода и снег не накапливаются в нем. Еще есть одна особенность использования офсетных спутниковых антенн большого диаметра в северных широтах — их не всегда можно опустить на достаточно малый угол места. К тому же, на эти антенны можно клеить всевозможные наклейки, для придания им индивидуального дизайна.

Цены на офсетные спутниковые антенны

Представленные ниже офсетные спутниковые антенны предназначена для приема сигналов с геостационарных спутников в Ku-диапазоне (10.7-12.75ГГц). Спутниковый конвертор (облучатель) в комплекте не поставляется. Обеспечение заданных параметров рефлектора обеспечивается контролем геометрических параметров при изготовлении.

Офсетная спутниковая тарелка (антенна)

Офсетная спутниковая тарелка (антенна)

Офсетные антенны – самые распространенные антенны среди индивидуальных пользователей спутникового телевидения. Материал их изготовления, как правило – алюминий. Он легче, чем сталь и не подвергается коррозии. Такая антенна представляет собой несимметричную вырезку из параболоида вращения с особым облучателем в его фокусе. Она образуется пересечением цилиндра и параболоида, имеющих параллельные оси.

Строение и технические характеристики

Зеркало офсетной антенны эллиптической формы и почти копирует поверхность Земли. Электрическая ось антенны, как правило, на 20-30 градусов выше геометрической оси, что устраняет затенение облучателем (конвертером) и его опорами, повышая коэффициент полезного использования. Офсетная антенна обладает повышенной устойчивостью при ветре за счет того, что облучатель антенны установлен ниже центра ее тяжести.

Зеркало офсетной антенны крепится почти вертикально. Это не позволяет атмосферным осадкам, влияющим на качество приема, собираться в антенной чаше.

Такие антенны принимают сигналы С и Ku-диапазона (в линейной и круговой поляризации). Однако, возможен и комбинированный сигнал и сигнал в Ка-диапазоне.

Особенности антенны

Офсетная антенна имеет, схожую с прямофокусной, эффективную площадь, если сравнивать по диаметру меньшей оси. Однако, у последней часть поверхности заслоняет конвертер и его крепления, а у офсетной — нет. Поэтому антенны малого диаметра, до 1,5 метра обычно офсетные. Также в такой тарелке не скапливаются осадки, так как её размещают под меньшим углом к земле. С другой стороны, уязвимым становится конвертер, который приходится делать герметичным, иначе осадки его могут испортить.

Почти горизонтальное крепление офсетной тарелки

Крепление прямофокусной тарелки

Преимущества

  • Поверхность антенны не заслоняется конвертером и его креплениями.
  • Имеет небольшие размеры.
  • Осадки не скапливаются в антенной чаше.
  • Обладает повышенной устойчивостью приема сигнала
  • Обладает повышенной устойчивостью при ветре
  • Тарелка с нижним фокусом не требует большого угла подъема.
  • Простая в установке за счет того, что стоит почти вертикально.
  • Есть возможность подключения добавочного конвертера.

Недостатки

  • Требует обработки герметиком из-за «смотрящего» вверх конвертера, на который могут попадать осадки.

Стоимость офсетной антенны

Офсетные спутниковые антенны максимально соответствуют соотношению «цена-качество». Их стоимость находится в пределах от 1 500 до 20 000 р. Перед покупкой офсетной антенны необходимо определиться с настройкой на определенный спутник, так как диаметр тарелки антенны напрямую зависит от конкретного оператора. Как правило, диаметр варьируется от 0,6 до 0,9 м.

Офсетная спутниковая антенна

Офсетная антенна для спутникового приема распространена шире, чем другие типы. Рассказываем о конструктивных особенностях, преимуществах, недостатках, принципах установки и стоимости спутниковых тарелок.

Конструкция офсетной антенны и технические характеристики

Офсетная спутниковая антенна представляет собой лишенный симметрии отрезок из параболоида вращения, имеющего облучатель в фокусе, который находится ниже геометрического центра тарелки. Такое расположение препятствует затенению полезной площади зеркала облучателем и его опорами, повышая коэффициент полезного использования. Отражатель эллиптической формы располагается практически вертикально или направлен вниз. Такая форма предупреждает скопление внутри чаши тарелки атмосферных осадков, которые мешают качественному приему сигнала.

Облучатель находится ниже центра тяжести антенны, что увеличивает устойчивость конструкции к ветровым нагрузкам.

Офсетные тарелки принимают сигнал диапазона C, Ku с круговой, а также линейной поляризацией. Доступен прием комбинированного или сигнала диапазона Ка.

Прямофокусная антенна — основной конкурент офсетной тарелки, но в отличие от последней она:

● Оснащена симметричным зеркалом;
● Характеризуется расположением облучателя в фокусе напротив отражателя;
● Позволяет эффективно использовать до 90% площади тарелки;
● Накапливает осадки внутри чаши зеркала;
● Сложна в установке, монтаже.

Вариант офсетной тарелки — перфорированная спутниковая антенна. Ее конструкция не отличается от стандартной офсетной, за исключением наличия множества мелких отверстий, не влияющих на качество приема, так как их диаметр меньше длины проходящей волны. Отверстия уменьшают воздушное сопротивление, а также парусность тарелки, что повышает ее устойчивость к ветровым нагрузкам, воздействию атмосферных осадков.

Особенности офсетных зеркальных антенн

Эффективная площадь офсетной спутниковой антенны схожа с площадью прямофокусной, но превосходит последнюю, благодаря отсутствию затенения конвертером части тарелки. Поэтому антенны диаметром до 1.5 м обычно выполнены по офсетному типу. Их чаша не накапливает осадки, но и не защищает конвертер, поэтому необходимо его герметизировать.

Преимущества офсетной спутниковой тарелки

Офсетная тарелка обладает рядом преимуществ:

● Поверхность зеркала не затенена облучателем и его опорами;
● Фокус отражаемого сигнала смещен в сторону, что помогает его беспрепятственному поступлению на облучатель конвертера;
● Компактные размеры;
● Менее подвержена воздействию осадков, что снижает риск коррозии, повышая износостойкость, долговечность оборудования;
● Характеризуется высокой стабильностью принимаемого сигнала;
● Устойчива к ветровым нагрузкам;
● Отличается простотой установки за счет вертикального положения, не требует постоянного обслуживания;
● Возможно подключение дополнительного конвертера.

Недостатки офсетных параболических антенн

К недостаткам данного типа антенн можно отнести открытый конвертер, требующий обработки герметиком. Также этот вид параболических антенн не всегда можно опустить на требуемый малый угол места при использовании в северных широтах, если тарелка имеет большой диаметр (нижний край тарелки будет «смотреть» в стойку).

Куда установить офсетную тарелку

Эти антенны представляют собой классическую «спутниковую тарелку», состоящую из отражателя, облучателя, штанги, обеспечивающей корректную установку облучателя относительно зеркала, а также кронштейна, используемого для установки тарелки на ровную вертикальную поверхность или мачту.

Высокие технические характеристики, возможность приема сигнала сотовой связи делают офсетные антенны подходящим решением для усиления сигнала мобильной связи при удалении от центральной вышки оператора на расстояние 15 км и более.

Установку оборудования лучше доверить профессионалам в связи со сложностью и высокой стоимостью конструкции.

Перед тем, как приступить к монтажу спутниковой антенны, узнайте уникальный идентификатор спутниковой станции (Site ID). Получить информацию можно у официального дистрибьютора или представителей компании, где была куплена тарелка.

После проведения идентификации станции вычислите предполагаемое местоположение антенны с помощью GPS. Учитывайте тип поверхности (горизонтальная/вертикальная), наличие или отсутствие препятствий на пути проведения сигнала, доступное для обслуживания системы расположение. После подготовительного этапа выберите основание, соответствующее поверхности, на которое будет осуществляться монтаж, и приступайте к поэтапной сборке конструкции.

Основы радиолокации

Одним из недостатков зеркальных антенн с облучателями является создание облучателем тени, затенение им зеркала в случае, когда он находится на пути луча антенны. В режиме приема область тени представляет собой некоторое пятно на поверхности зеркала непосредственно перед облучателем. В режиме излучения облучатель вместе с элементами его крепления создает препятствие для лучей, исходящих от рефлектора параболической антенны.

Для решения этой проблемы облучатель может быть смещен из фокуса. Такую антенну называют антенной со смещенным облучателем или офсетной антенной. В офсетной антенне облучатель находится в стороне от пути распространения волн так, что искажения диаграммы направленности антенны не происходит. Облучатель направлен вверх относительно оси параболоида, при этом нижняя часть параболоида удаляется из конструкции антенны (Рисунок 1). В результате получается параболоид меньших размеров с увеличенным фокусным расстоянием. Следовательно, облучатель размещается на большем расстоянии от рефлектора и поэтому должен обладать более высокой направленностью для того, чтобы избежать потерь за счет прохождения лучей мимо рефлектора. Поэтому для такой конструкции требуется облучатель больших размеров и, как правило, она сложнее и дороже в изготовлении.

контур
кромки
проекция
апертуры

Рисунок 2. Геометрия офсетной параболической зеркальной антенны

контур
кромки
проекция
апертуры

Рисунок 2. Геометрия офсетной параболической зеркальной антенны

В коммерческих антеннах со смещенным облучателем, таких как спутниковые зеркальные антенны, вырезка из параболоида вращения не круглая, а овальная. Кромка рефлектора эффективной офсетной антенны должна проходить через точки одинаковой плотности мощности излучения облучателя – она может быть овальной или даже яйцевидной с учетом эксцентриситета облучателя. Это можно продемонстрировать, проведя эксперимент с фонариком. Если луч фонарика направлен перпендикулярно поверхности экрана, то форма освещенной части круглая. Если же фонарик освещает экран под некоторым углом, то форма освещенной части имеет яйцевидную форму. Поэтому, например, коммерческая антенна для приема спутникового телевидения имеет ширину 1,25 м и высоту 1,35 м. В проекции эта фигура принимает круглую форму эффективной апертуры (Рисунок 2).

Рисунок 3. Офсетная антенна с рефлектором в виде «апельсиновой кожуры»

Рисунок 3. Офсетная антенна с рефлектором в виде «апельсиновой кожуры»

Такая круглая апертура нежелательна особенно для двухкоординатных радиолокаторов. Для таких радиолокаторов угловой размер луча антенны в азимутальной плоскости должен быть как можно меньше, тогда как в угломестной плоскости этот размер должен иметь заданное значение, как правило, в интервале от 15 до 30 градусов. Следовательно, параболическая антенна при смещенном облучателе – это не просто прямоугольная вырезка из параболоида (как, например, в антеннах, формирующих веерный луч), но имеет более округлую форму. Целью такой конструкции является наиболее эффективное использование поверхности отражателя с как можно меньшей площадью. Поскольку расстояние между облучателем и разными участками поверхности рефлектора для офсетной антенны не является одинаковым, то и плотность излучения на кромке рефлектора, сформированного облучателем с симметричной диаграммой направленности, будет различной. Чем дальше участок поверхности рефлектора от облучателя, тем меньше плотность излучения на нем. По этой причине некоторые участки, находящиеся на внешней (по отношению к облучателю) части рефлектора, вносят меньший вклад в формирование диаграммы направленности антенны. Поэтому участки, вносящие совсем небольшой (в соответствии с заданным при разработке антенны критерием) вклад, могут быть удалены. В результате получается форма рефлектора, напоминающая часть апельсиновой кожуры. Поэтому такие антенны часто называют «антенной апельсиновой кожуры» (в англоязычной литературе – Orange-Peel Antenna ).

Большинство радиолокаторов с параболическими антеннами используют принцип смещенного облучателя. Эта структура имеет еще одно преимущество, заключающееся в том, что высокая мощность передатчика не отражается прямо на облучатель. В антеннах с симметричным расположением облучателя мощность, отражаемая рефлектором, частично возвращается на облучатель, что приводит к ухудшению коэффициента стоячей волны в линии питания антенны. Таким образом, нагрузка выходного каскада передатчика будет ниже при использовании антенны со смещенным облучателем.

Издатель: Кристиан Вольф, Автор: Андрій Музиченко
Текст доступен на условиях лицензий: GNU Free Documentation License
а также Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported License,
могут применяться дополнительные условия.
(Онлайн с ноября 1998 года)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *