Виды спутниковых антенн для персональных компьютеров
Среди множества типов спутниковых антенн широкое распространение получили зеркальные. Раскроем назначение, расскажем о типах зеркал, их особенностях, принципе действия, поможем определиться с выбором подходящего диаметра.
Преимущества спутникового интернета
Как установить спутниковую антенну правильно
Спутниковый интернет обеспечивает доступ к глобальной сети при помощи спутниковой связи. От выбора подходящего комплекта оборудования зависит качество, скорость приема и передачи данных.
Плоские антенны
Плоские антенны сейчас уже не являются экзотикой, хотя и широко распространенными и используемыми их тоже назвать нельзя. Каждый любитель (о профессионалах и речи нет) спутникового телевидения наверняка хоть раз видел плоскую антенну – если не “живьем”, то хотя бы на картинке.
Но, вероятно, далеко не каждый видевший более или менее четко представляет, что к чему в этой плоской антенне относится и за счет чего, собственно говоря, осуществляется прием сигналов.
Что касается сферических антенн, то вполне вероятно будет предположить, что одно даже название – “сферические антенны для спутникового телевидения” – способно вызвать у читателей недоумение. Ну что ж, давайте кратко обо всем по порядку.
Плоская спутниковая антенна фирмы “TechniSat”.
В западной спутниковой прессе вопрос освещается примерно следующим образом и вот в таком ключе: “Понятно, что параболические антенны – прямофокусные и офсетные – очень тривиальны и всем уже давно набили оскомину. Они громоздки – если не физически, то уж визуально точно; в них набирается снег и дождь (в основном это касается прямофокусных), и вообще они начинают морально устаревать.”
Плоские спутниковые антенны фирмы “Galaxis”.
Под влиянием подобных сентенций поневоле создастся впечатление, что именно эти причины и плюс еще одна, самая главная – недовольство домовладельцев внешним видом своих домов, увешанных тарелками антенн, – побуждают инженеров всех стран ломать головы над наилучшим техническим воплощением идеи плоской спутниковой антенны. При этом еще следует учесть, что и в размерах плоская антенна ничуть не уступает параболическим, – например, антенна размером 60х60 см соответствует по своим параметрам приема офсетной антенне диаметром 60 см.
К основным достоинствам плоских антенн прежде всего следует отнести:
- высокую технологичность изготовления, а значит и высокую воспроизодимость параметров;
- снижение ветровых нагрузок примерно на 10-20% по сравнению с зеркальными антеннами;
- возможность электрического управления диаграммой направленности;
- простота перевозки, хранения и установки.
Плоские антенны созданы на основе полосковых излучателей, соединенных параллельно и образуюших таким образом плоскую антенную решетку, способную принимать электромагнитные сигналы. Характерные размеры полосковых излучателей кратны длине волны принимаемого сигнала, все эти маленькие элементы синфазно соединены с собирательными шинами, сведенными к центру антенны, где находится конвертор. Сигналы могут приниматься, грубо говоря, со всех возможных направлений, или, другими словами, плоские антенны обладают большим углом раскрыва и широкой диаграммой направленности со значительными боковыми лепестками. Таким образом, коэффициент направленного действия таких антенн несколько ниже, чем у зеркальных антенн соответствующей площади.
Сферическая спутниковая антенна фирмы “Конкур”
Скажем сразу, не интригуя читателя долго, что эти сферические антенны представляют собой элементарную линзу. Да, центрально симметричную линзу (ЛЦС) из диэлектрика, фокусирующую сигнал со спутника, как и водится, на конвертор, расположенный в точке на концентрической с ЛЦС фокальной плоскости. Здесь уместно провести – для большей наглядности – аналогию с человеческим (да и не только с человеческим) глазом, создающим на сетчатке изображение объектов, попадающих в поле зрения. А поле зрения человека довольно-таки широко, ведь мы видим не только то, что находится прямо перед нами. Так, угол зрения одного глаза по горизонтали равен 940, а по вертикали – 770.
И особенность сферических антенн, их отличие от зеркальных или плоских состоит именно в том, что они многоспутниковые, т.е. на одну такую антенну сразу, одновременно, можно принимать сигналы разных спутников, находящихся в разных точках геостационарной орбиты и даже на различных орбитах – помимо геостационарных еще и на наклонных, высокоэллиптических. И заметьте – никаких позиционеров и актюаторов! Только, конечно, надо не забыть поставить все-таки конверторы для каждого выбранного спутника в соответствующую позицию на “орбите” антенны-сферы. Именно “орбите”, потому что эта антенна – с арматурой крепления и установленными конверторами – выглядит как какая-нибудь планета, Сатурн, например, с кольцами, или Земля все с теми же “нашими баранами” – я имею в виду, конечно же, спутники…
Одна сферическая антенна диаметром от одного до полутора метров способна заменить семь-восемь параболических антенн соответствующих размеров, охватывая по азимуту сектор до 90-125 градусов и по углу места 40-60 градусов.
Конструктивные особенности рефлектора спутниковой антенны
Рефлектор зеркальной параболической антенны напоминает большую, вогнутую внутрь собирательную линзу, фокусирующую рассеянный сигнал в одной точке с последующим его усилением.
Спутниковая антенна, представляющая собой классическую «тарелку» в зависимости от формы рефлектора бывает короткофокусной и длиннофокусной. Последние чаще всего используются для спутникового приема.
Зеркальные параболические антенны бывают прямофокусными (осесимметричными) и офсетными, у которых облучатель смещен в сторону от центральной оси. Прямофокусные тарелки собирают сигнал по центру отражателя, что позволяет точнее навести антенну на выбранный спутник. Фокусный сегмент офсетных антенн расположен в стороне от центра отражателя, благодаря чему облучатель с опорами не перекрывает полезную площадь тарелки. Это позволяет повысить коэффициент полезного использования.
Существуют также тороидальные антенны, имеющие два рефлектора, благодаря чему тарелки этого типа могут принимать сигнал от нескольких спутников одновременно.
Сферический рефлектор
Схож с параболическим зеркалом, имеющим фокусное расстояние, эквивалентное половине сферического радиуса.
Виды спутниковых антенн
Самыми распространёнными спутниковыми антеннами являются параболические антенны (под ними обычно и подразумевается в обиходе термин “спутниковая антенна”), которые имеют различные типы и размеры.
Приемник сигнала PLL LNB
Конвертер PLL LNB — приемник сигнала, объединяющий функции малошумящего усилителя (МШУ) и понижающего преобразователя частоты.
Устройство функционирует в различных диапазонах частот, поддерживает разные типы поляризации, усиливает отраженный от рефлектора сигнал с последующей его передачей на ресивер. Перед этим PLL LNB преобразует электромагнитные волны диапазона C или Ku, снижая показатели промежуточной частоты. Это необходимо для минимизации потерь сигнала при трансляции его от ресивера по коаксиальному кабелю.
Приемник сигнала образуют три составные части: волновод, который собирает отраженный сигнал, уменьшающая коэффициент шума плата и проводящий излучение к плате зонд.
Цифровое телевидение, высокоскоростной интернет, сотовая связь, навигация GPS, ГЛОНАСС вошли в повседневную жизнь, став незаменимыми. Основное звено этих систем — антенна спутниковой связи. Чтобы помочь вам сделать правильный выбор, мы раскроем типы, принцип работы, особенности спутниковых тарелок, критерии подбора спутникового, а также телекоммуникационного оборудования.
Виды спутниковых антенн
Выбор спутниковой антенны зависит от нужного диапазона частот, необходимого усиления, цены, способов монтажа, а также практического применения. Чтобы помочь вам принять решение, расскажем подробнее о каждом из видов.
Тороидальная антенна
Технология построения и производства тороидальных антенн позволяет принимать до 16 спутников одновременно в пределах 55 градусов, при этом каждый конвертер будет находиться непосредственно в фокусе спутника, на который он направлен. Уверенный прием обеспечивается применением при построении антенны тороидальной формулы приема спутникового сигнала, которая реализуется применением двух рефлекторов (зеркал). Таким образом, сигнал от главного рефлектора отражается в дополнительный и далее непосредственно в облучатель конвертера.
Наличие двух зеркал и скрупулезный подход при проектировании отражающих поверхностей являются главными преимуществами тороидальной антенны над обычной офсетной. Используя эти преимущества, пользователь способен построить мультисистему без применения поворотных устройств. Тем самым, избавляясь от таких недостатков поворотной системы как: медленное переключение между каналами, траслируемыми с разных спутников, что связано с переориентацией антенны, а также воздействие природных являний на работоспособность привода (замерзание механизмов зимой, выход из строя из-за ветровой нагрузки на антенну и т.д.).
Тороидальная антенна объединила в себе возможность единоразовой жесткой установки, как в обычной азимутной схеме, не требующей применения ни актуатора, ни позиционера, так и множественную установку на антенне до 16 конвертеров. Тем самым, скорость переключения каналов с разных спутников равна скорости переключения каналов с одного спутника. Если у вас возникает желание просматривать каналы с нового спутника, то для его приема всего лишь необходимо разместить дополнительный конвертер на крепежной штанге антенны.
Спутниковая антенна бегущей волны (АБВ)
АБВ — направленное устройство, где бегущая волна принимаемого сигнала проходит вдоль геометрической оси.
Это собирательная линия, где закреплено несколько вибраторов, находящихся равноудаленно.
Эти антенны применяются в диапазонах метровых (VHF), а также дециметровых (UHF) волн для связи со спутниками, находящимися на низких орбитах, получения данных с метеоспутников, телеметрии, для отдельных видов спутниковой связи специального назначения.
Преимущества: широкополосная, не требует настройки.
Недостатки: небольшой коэффициент усиления.
Какие бывают спутниковые антенны
Со времён открытия спутниковой связи было создано немало разновидностей волновых приёмников для приёма и передачи сигнала. Каждый из видов нашёл своё наземное применение в зависимости от назначения системы спутниковой связи:
- мобильная связь;
- спутниковая телефония и радиовещание;
- навигация через орбитальную связь;
- интернет;
- метеорология;
- связь с космическими аппаратами;
- телевидение.
Обычным телезрителям в большей мере знакомы устройства зеркального типа (офсетные). Наиболее известное семейство спутниковых антенн, которое представлено в магазинах. Они разнятся формой отражателя, различны по диаметрам, имеют разный коэффициент использования поверхности и принимают в разных диапазонах.
1. Зависимость от погодных условий
Воздействие неблагоприятных атмосферных факторов (дождь, гроза, ветер) часто приводит к ухудшению сигнала.
Рефлектор специального профиля
Чаще всего имеет вид параболического зеркала, имеющего рассчитанное отклонение от поверхности. Формирует диаграмму направленности специальной или любой заданной формы, экономя энергетические ресурсы.
Принцип работы спутниковой антенны
Искусственные спутники Земли расположены над экватором на геостационарной орбите.
Рефлектор (отражатель) простой спутниковой антенны собирает радиоволны в одной точке, усиливая сигнал, передаваемый спутником.
Зеркало антенны или рефлектор изготавливают из стали, алюминия, углепластика, стеклопластика, пластмассы. На отражатель наносят антикоррозийное покрытие, устойчивое к воздействию неблагоприятных внешних факторов (осадков, химических веществ).
В фокусе или фокальной плоскости антенны располагается облучатель, основная функция которого — передача принятой волны конвертеру — устройству, преобразующему частоту для транслирования ее на ресивер, который «расшифровывает» спутниковый сигнал.
Еще одна составляющая механизма — опорно-поворотное устройство. Его задача — ручное или моторизованное наведение антенны на спутник, а также обеспечение ее устойчивого положения даже при сильном ветре.
Спутниковая антенна
Спутниковая антенна — основное звено системы. Она улавливает сигнал, поступающий от искусственных спутников Земли, отражая его по принципу зеркала. Вид, размер, форма тарелки должны быть правильно выбраны для синхронной совместной работы.
В зависимости от типа отражателя спутниковые антенны делятся на офсетные — асимметричные, имеющие смещенный вниз от центра облучатель, а также прямофокусные, где зеркало симметрично, а облучатель располагается в точке фокусировки.
Комплект оборудования для спутникового интернета
Фазированные антенные решетки (ФАР)
ФАР — класс антенн, состоящих из нескольких излучателей, где относительные фазы сигналов изменяются так, что эффективное излучение усиливается в одном желаемом векторе и подавляется в остальных.
Решетка представлена излучающими элементами, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга в одной плоскости. С ними соединены сигналы микроволнового диапазона, совпадающие по фазе, имеющие равные амплитуды.
Сигнал микроволнового диапазона устанавливается задающим генератором, усиливается лампами бегущей волны, транзисторами.
Такой тип нужен для производства компактных антенн спутниковой связи разных диапазонов, которые потом работают как портативные спутниковые терминалы.
Преимущества : возможность быстрого переключения с одной цели на другую, высокий коэффициент усиления, функционирование даже при выходе из строя одиночных элементов.
Недостатки : ограниченная область сканирования, сложная структура, высокая стоимость.
3. Быстрое подключение
Слабонаправленные спутниковые антенны
Устройства, излучающие свойства которых в любой момент времени практически одинаковы по всем направлениям.
С помощью ССА осуществляется связь через геостационарные или низкоорбитальные спутники, а также они нашли применение там, где нет возможности менять положение, контролировать работу приемного устройства — в спутниковой телефонии, радиовещании, системах спутниковой навигации.
Преимущества: автономность.
Недостатки: высокий уровень шума
Особенности спутникового интернета
Спутниковый интернет представляет собой коммуникацию, осуществляемую по радиоканалу с участием искусственных спутников Земли в виде ретрансляторов. Особенность такого соединения — надежное высокоскоростное беспроводное подключение пользователей из удаленных локаций.
Есть 2 способа обмена данными через спутник:
● Асимметричный (односторонний) — данные принимает спутниковый канал, передают — наземные доступные каналы;
● Симметричный (двухсторонний) спутниковые каналы используются как для приема, так и передачи данных.
Недостатки спутникового интернета
Прямофокусная
Этот тип волнового приёмника имеет рабочую зеркальную поверхность в форме сплюснутого параболоида. Такая симметричная геометрия рефлектора позволяет достичь хорошего улавливания радиоволн, поступающих на его поверхность, и максимального перенаправления их на преобразователь. Он крепится на консолях-держателях непосредственно над центральной точкой тарелки.
Типы зеркал спутниковых антенн
Что такое рефлектор и какая антенна называется зеркальной
Рефлектор — один из основных элементов спутниковой антенны, который собирает радиоволны в одной точке, усиливая спутниковый сигнал.
Зеркальной называют антенну, которая, отражая электромагнитную волну от поверхности специального металлического зеркала (рефлектора), формирует в раскрыве электромагнитное поле. Излучатель, расположенный в фокусе зеркала, выступает источником волны. Зеркальные антенны преобразуют сферический или цилиндрический волновой фронт, делая его плоским.
Как выбрать спутниковую антенну
Большинство антенн спутникового телевидения выглядит очень похоже. Особой популярностью пользуются современные тарелки офсетного типа (конвертер находится не в центре купола, а внизу). Отражатели имеют диаметр от 45 до 120 см. Их важным элементом является преобразователь – устройство в передней части тарелки, которое собирает и усиливает отражённый сигнал, доставляя его к спутниковому ресиверу.
Выбирая спутниковую антенну, необходимо в первую очередь учитывать место её установки. Она должна «смотреть» в южную сторону неба, не сталкиваясь с препятствиями. Ими могут быть стена, дымоход, холм, и даже дерево. В связи с этим лучшим местом для антенны будет крыша. Чем сложнее местность, тем больший диаметр антенны необходимо выбирать. Небольшие рефлекторы лучше всего подходят для установки на высоких строениях, так как крупные тарелки на большой высоте более подвержены ветровым нагрузкам.
5. Широкая область применения
Спутниковый интернет работает даже в труднодоступных местах, где отсутствует возможность традиционного подключения.
Материал изготовления
То, из чего состоит спутниковая антенна, а именно конструктивный материал, по сути, не имеет никакого влияния на качество принимаемого сигнала. Главное чтобы он выполнял свою отражающую функцию. Но есть другой важный критерий: спутниковые антенны всегда устанавливаются на открытом воздухе, а значит должны быть стойкими к воздействию различных внешних факторов.
Покрытие тарелки призвано эффективно защищать её от коррозии и в этом плане хорошо зарекомендовали себя антенны из алюминия, они составляют большинство выпускаемых моделей. Но есть у них один незначительный и вполне устраняемый недостаток – определённая мягкость. Порыв сильного ветра способен сорвать чашу антенны с креплений: саморезы, которые идут в комплекте крепежа, могут быть вырваны сквозь мягкий металл и ваша спутниковая тарелка вполне может стать «летающей». Со стороны это может выглядеть комично (летит НЛО), но на деле – опасно, ведь устройство устанавливается на высоте и неизвестно где случится приземление.
Несмотря на это, мы рекомендуем алюминиевые тарелки, но с жёстким креплением. Вы сможете упрочнить крепление самостоятельно, используя в нём более сильные винты и крупные шайбы. Спутниковая тарелка из алюминия даже по истечении нескольких лет будет выглядеть как новая, но обойдётся вам дороже.
Более экономичный вариант – антенна из стали. Сомневаться в её прочности не приходится, срок её эксплуатации – более 10 лет. Если вам покажется этого мало, то не забывайте о том, что прогресс неудержим, и за это время технологии однозначно шагнут вперёд, как это происходит со сжатием информации. Но, покупая стальную тарелку, поинтересуйтесь её защитным покрытием, если оно некачественное – она может заржаветь.
Пластиковые тарелки с металлическим напылением – инновация на рынке спутникового ТВ-оборудования. Вездесущий пластик проник и сюда. Хорошо это или плохо – покажет время. По некоторым наблюдениям – цена этих антенн достаточно высока, а производительность хуже, чем у алюминиевых тарелок, о долговечности говорить не приходится. Так что ничего интересного, кроме лёгкого монтажа.
В районах, где дуют частые и сильные ветры, где установка проводится на большой высоте, рекомендована антенна из перфорированного металла. Эффект «сита» помогает снизить парусность антенны.
Офсетная
У этой антенны для спутникового ТВ отражающая чаша имеет форму эллипсоида. Радиоволны от спутников, которые отбиваются от рабочего зеркала, концентрируются не в геометрическом центре фигуры, а в её нижнем фокусе. Тарелка с нижним фокусом не нуждается в большом угле подъёма. Такая конструкция зеркала в офсетных спутниковых антеннах позволила добиться более устойчивого приёма, т.к. преобразователь сигнала не отбрасывает тень на поверхность чаши и не вызывает шумов.
Как выбрать правильный диаметр зеркала
Выбор диаметра спутниковой тарелки зависит от уровня мощности спутникового сигнала там, где будет установлена тарелка, т.е. от географического положения. Чем слабее сигнал, тем больший диаметр антенны понадобится для усиления и фокусировки. Чем больше площадь отражающей поверхности, тем большее количество волн попадает на конвертер, а значит сигнал будет сильнее.
Подобрать подходящий диаметр антенны можно по карте покрытия того спутника, на который нужно настроить тарелку. Карта покрытия представляет собой проекцию диаграммы направленности транслируемого со спутника на Землю сигнала.
Выбирайте диаметр тарелки с запасом, чтобы обеспечить бесперебойный прием при возможном воздействии неблагоприятных атмосферных факторов. Учитывайте также разницу между публикуемой и реальной зоной покрытия, которая проверяется практикой. При использовании мультифида также выбирайте большой диаметр антенны.
Прямофокусная (осесимметричная) антенна
Прямофокусная (осесимметричная) антенна является антенной с апертурой в виде параболоида вращения. Диаметр антенны определяет ее усиление и соответственно стабильность приема спутниковых сигналов. В зависимости от используемого геостационарного спутника, диаметры приемных антенн могут быть от 0,9 м до 3,7 м. В фокусе параболического зеркала установлены облучатели. Обычно такие антенны используются для приёма сигналов в C-диапазоне и в Ku-диапазоне.
Параболические антенны используются и для передачи сигналов на спутники. К облучателям спутниковых антенн присоединяют малошумящие усилители (МШУ) с низкими уровнями шумов и конверторы, что позволяет усиливать высокочастотные сигналы непосредственно после облучателей и конвертировать их в сигналы промежуточной частоты. Сигналы промежуточной частоты передаются уже по кабелям, соединенными с конвертерами для дальнейшего усиления и детектирования.
Зеркальная прямофокусная (осесимметричная) спутниковая антенна
Зеркало прямофокусной антенны симметрично. Оно напоминает поверхность, называемую параболоидом вращения, который образован движением параболы вокруг ее оси. Это исключает встречное подавление приходящих радиоволн в центральной точке, помогая им фокусироваться в одной фазе.
Облучатель такой спутниковой тарелки установлен в точке фокусировки, перед зеркалом. Возможно также использование схем с двумя зеркалами, которые хоть и сложнее при изготовлении, настройке, расчетах, но уменьшают шумовую температуру, делают антенну компактнее.
Во время работы прямофокусной антенны задействовано около 90% площади тарелки, так как волна проходит через каждый открытый участок, что важно для стабильного приема спутникового сигнала.
Чем больше диаметр прямофокусной антенны, тем стабильнее принимаемый сигнал. От того, какой спутник задействован при трансляции, зависит необходимый размер устройства, который может составлять от 0.9 до 3.7 м и выше. Прием сигнала ведется чаще в Ku― или C‑диапазоне.
Преимущества : эффективное использование всей площади зеркала, возможность применения конвертера с неплотно прилегающей крышкой за счет его положения (направлен вниз).
Недостатки : скопление осадков в «чаше», загораживание конвертером части зеркала, что приводит к эксплуатации неполной площади тарелки, сложный монтаж.
Назначение и принцип работы спутникового отражателя
Главная задача рефлектора — формирование пучка радиоволн, их фокусировка на облучателе.
Передаваемый со спутника сигнал, попадая на рефлектор, фокусируется в одной точке, где располагается облучатель, после чего отправляется к поляризатору. Последний выделяет сигнал, имеющий конкретную поляризацию (горизонтальную, вертикальную или круговую).
Пройдя через облучатель и поляризатор, спутниковый сигнал попадает на конвертер, где происходит его усиление, устранение помех, преобразование частоты. Затем сигнал отправляется на ресивер, который расшифровывает его, выводя на источник трансляции.
Слабонаправленные антенны
Слабонаправленные волновые приёмники нашли своё применение в тех местах спутникового приёма, где отсутствует возможность постоянно перенаправлять положение приёмного устройства. Антенна дает многошума из за широкой диаграммы направленности. Но для захвата ретранслируемых волн с низкоорбитальных спутников это не критично.
Достоинства и недостатки
Если сравнивать между собой два самых востребованных типа телевизионных спутниковых приёмников – с прямым фокусом и со смещённым, то картина будет следующей.
Параболоидные зеркала с прямым фокусом выпускаются с большей окружностью, чтобы уменьшить помехи от преобразователя. Эти антенны будут полезны тем, кому необходим сильный сигнал, к тому же они отличаются широкополосностью. Но их главный минус кроется в сложности монтажа, который затрудняется громоздкостью тарелки, и требованиями к её размещению. В прямофокусной тарелке неминуемо будут оседать и накапливаться осадки, т.к. она «смотрит» на линию небосклона под тупым углом. Они перекрывают отражающую поверхность, блокируя сигнал, и вызывают её коррозию, пагубно сказывающуюся на рабочей поверхности. Снежной зимой вам придётся часто очищать чашу антенны.
Типы подвески спутниковых антенн
Кроме размера и формы зеркала, очень важным параметром является тип подвески антенны. Подвеска бывает азимутальной и полярной. Азимутальная — как правило, фиксированная подвеска, антенна при этом настраивается на единственный спутник и жестко фиксируется на кронштейне крепления. Для приема другого спутника должна быть проведена полная перенастройка антенны. Простая и дешевая подвеска.
Полярная — значительно более сложная по конструкции и настройке (см. Т/С №12, 1997 г., стр.42) подвеска и, соответственно, более дорогая. Обеспечивает возможность приема нескольких спутников, находящихся в разных орбитальных позициях, вращением антенны только вокруг одной вертикальной оси.
Чаще всего офсетные антенны имеют фиксированную азимутальную подвеску, а прямофокусные — полярную. Кроме этого, даже если вы хотите принимать несколько спутников, для которых достаточно антенны размером 1.2 м, в полярную систему лучше поставить 1.8 м или хотя бы 1.5 м. Некоторый запас не помешает. В последнее время все чаще появляются офсетные антенны с полярным подвесом и размером до 1.6 м. К сожалению, “нормальных” западных образцов не так много. Российские умельцы научились присоединять “нормальные” офсетные антенны с азимутальным подвесом к самодельным полярным подвесам, но финансовый выигрыш при этом незначительный, хотя для приема 2-3-х хорошо видных спутников это, как нам кажется, и неплохое решение.
Тороидальная спутниковая антенна
Такое устройство способно сформировать сразу несколько лучей (диаграмм направленности) в широком секторе.
Рефлектор этой универсальной спутниковой антенны объединяет признаки параболического и сферического зеркал. Сигнал, который ведущий рефлектор принимает со спутника, отражается на дополнительный, а после этого транслируется на облучатель конвертера. Это помогает обойтись без поворотных устройств (актуатора, мотоподвеса), улавливая сигнал одновременно от большого количества спутников на одну антенну.
Преимущества : два отражателя, возможность приема сигнала сразу с нескольких спутников без перемены положения зеркала.
Недостатки : сложность изготовления и настройки.
Формы спутниковых антенн
Антенны по форме бывают прямофокусные (prime focus) и офсетные (off-set — внецентровая).
Прямофокусные представляют собой “классическую” круглую “тарелку”. Конвертор крепится в центре при помощи нескольких (обычно двух или трех) спиц. При этом конвертор и крепежные спицы затеняют часть отражающей поверхности зеркала, что приводит, естественно, к уменьшению коэффициента использования поверхности антенны. Однако, с ростом диаметра, этот эффект становится все менее значительным. Зимой на зеркало легко намерзают лед и снег, которые очень сильно ухудшают прием. Офсетные (рис. 3) антенны можно очень легко отличить, так как их фокус (место, где размещают конвертор) смещен от центра зеркала вниз. Именно из-за смещенного фокуса при настройке необходимо учитывать, что направление на спутник у офсетных антенн выше перпендикуляра к плоскости антенны на некоторый угол. Для большинства конструкций “офсеток” этот угол составляет ~25-27°. Поэтому офсетные антенны крепятся почти вертикально, на них не налипает снег и не скапливается вода, конвертор и элементы крепления не затеняют антенну.
В силу этих особенностей офсетные антенны очень популярны при диаметре зеркала до ~1.5 м. При больших диаметрах предпочтение отдают прямофокусным антеннам.
Из каких материалов изготавливают отражатели
Зеркало спутниковой антенны изготавливают из алюминия, углепластика, пластмассы, стеклопластика, стали.
Пластик легок, устойчив к коррозии, но зимой легко деформируется под воздействием налипшего снега или льда.
Углепластик также отличается легкостью, повышенной прочностью, устойчивостью к воздействию ультрафиолета. Недостатки материала — высокая стоимость и деформируемость при ударах.
Стальной отражатель доступен по цене, прочен, но такая антенна будет очень тяжёлой и подверженной коррозийным процессам.
Один из лучших вариантов для изготовления спутниковых тарелок — алюминий. Он легкий, устойчивый к коррозии, однако мягкий и легко деформируется.
Делайте выбор в пользу того или иного материала, учитывая все плюсы и минусы.
Плоское зеркало
Используется для антенн вибраторного типа, изменяет направление распространения волн в перископной антенне или сканирует диаграмму направленности остронаправленных (например, параболических) антенн.
Система, состоящая из двух плоских зеркал, которые располагаются под углом друг к другу, вместе с облучателем образует антенну уголкового типа.
Мультифокусная спутниковая антенна
Спутниковая мультифокусная антенна от испанского производителя Telesystem предназначенная для приема нескольких спутников в сегменте до 40* градусов. “Мультифокусная” антенна является альтернативой поворотной приемной системе – она надежнее, проще в настройке, работает со всеми ресиверами и кроме того переключение каналов с разных спутников происходит моментально. Примером установки данной антенны может быть прием сигнала с пяти спутников:
У офсетных тарелок целый ряд плюсов:
- они компактнее, но на качестве сигнала это отражается незначительно;
- их проще устанавливать;
- положение их фиксации препятствует скоплению осадков;
- имеют возможность подключения добавочного конвертера.
Небольшое неудобство составляет периодическая очистка конвертера офсетной тарелки от замёрзших осадков, т.к. его приёмная поверхность обращена к небу. Это может затруднять работу устройства зимой.
Общие характеристики
Спутниковая антенна для телевизора – это первое звено во всей домашней спутниковой установке. Выбор её модели заслуживает вашего внимания. Правильно подобранная конструкция прослужет свыше десяти лет. Исключением могут стать редкостные атмосферные условия, такие как торнадо и шторм.
При кажущейся внешней схожести, спутниковые антенны имеют массу конструктивных отличий. Не все устройства для приёма связи со спутника имеют круглую форму и направлены прямо к небу. Существуют сложные решетчатые и многовибраторные антенны, которые имеют разную диаграмму направленности. Для которых допускается высокий уровень шума, т.к. они выполняют не менее важные функции, чем приём телевизионных программ.
1. Высокая скорость
Высокоскоростной доступ к сети с применением специального оборудования обеспечивают обе вышеописанные технологии.
2. Высокая стоимость
Как работает спутниковая антенна
Телевизионная антенна спутниковой связи используется для приёма телесигнала с космического спутника. Параметры самой тарелки и её конвертера в большой степени определяют то качество изображения и звука, которое выдаст вам спутниковый декодер на экране вашего телевизора. Рассмотрим принцип их действия.
Уровень сигнала, полученного со спутника на земле очень мал в сравнении с его исходным уровнем: затухание порядка 200 дБ. Это и понятно: расстояние, которое отделяет землю от спутника, составляет около 36000 км. Получить сигнал такой силы, чтобы смотреть программы, можно, только если максимально его сконцентрировать. Именно эту функцию выполняет спутниковый волновой приёмник, который является изогнутой поверхностью, называемой в просторечие тарелкой.
Волны, посылаемые спутником на землю, отражаются внутренней поверхностью антенны, подчиняясь законам оптики, и сосредоточиваются в точке, называемой фокусом. В этой точке расположена приёмная головка преобразователя, устройства для конвертации высокочастотных колебаний в кабельный сигнал.
Материал спутниковых антенн
Наиболее популярным материалом для изготовления спутниковых антенн является алюминий, он легче стали и не подвержен коррозии, но он мягок, и при неаккуратном обращении (это особенно касается зеркал большого диаметра >1.2 м) алюминиевые антенны легко деформируются, что весьма пагубно влияет на их характеристики.
При покупке антенны обязательно обратите внимание на наличие дефектов и искажений поверхности антенны. Мятые зеркала и те, которые “повело” винтом, работают значительно хуже нормальных.
Стальные антенны прочнее, дешевле (правда, ненамного), но тяжелее и подвержены коррозии, которая снижает их отражающие свойства. Поэтому при покупке стального зеркала стоит обратить внимание на качество окраски.
Пластиковые зеркала легкие, но к ним легко прилипает снег. С течением времени такие антенны подвержены сильным деформациям под действием окружающей среды (резкие перепады температур, ультрафиолет).
Сетчатые антенны устойчивы к ветровым нагрузкам и часто незаменимы при монтаже на большой высоте и в ветреных районах. К тому же они значительно меньше портят “пейзаж”, особенно в исторических районах. К сожалению, они показывают более низкие характеристики при приеме сигналов Ku (самого на сегодняшний день популярного) диапазона, и, следовательно, для этого требуется антенна большего диаметра, чем сплошное зеркало, обеспечивающее прием такого же качества. Так как в России сетчатые антенны не производятся, то стоят они обычно дороже своих сплошных “коллег”.
Офсетная антенна
Офсетная антенна — это наиболее распространенная в индивидуальном приеме спутникового телевидения, хотя в настоящее время используются и другие принципы построения наземных спутниковых антенн. Офсетная антенна представляет собой несимметричную вырезку из параболоида вращения с облучателем в фокусе параболоида. 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 осесимметричной антенной. К тому же, облучатель установлен ниже центра тяжести антенны, тем самым увеличивая ее устойчивость при ветровых нагрузках.
Зеркало офсетной антенны крепится почти вертикально. В зависимости от географической широты угол ее наклона немного меняется. Такое положение исключает собирание в чаше антенны атмосферных осадков, которые сильно влияют на качество приема. На просвет антенна представляет не круг а эллипс, вытянутый по вертикали. Размеры офсетной антенны обычно приводят в эквиваленте усиления по отношению к прямофокусным. Если по горизонтали данный размер совпадает, то по вертикали он будет, примерно, на 10 % больше.
Обычно офсетные антенны используются для приёма сигнала С и Ku-диапазона (в линейной и круговой поляризации). Однако, возможен и приём сигнала в Ка-диапазоне, а также комбинированный.
2. Автономность
Спутниковый двухсторонний интернет обеспечивает беспроводное подключение, не требующее прокладки оптоволоконного кабеля. Для соединения достаточно спутника и дополнительного оборудования.
Что нужно знать перед покупкой
Перед покупкой поинтересуйтесь, что входит в комплект оборудования спутникового волнового приёмника:
- материалом тарелки (пластик, сталь, алюминий);
- жёсткостью этого материала (его толщиной);
- качеством отражающего покрытия;
- количеством и способом фиксации конвертеров;
- качеством и прочностью рамы;
- коррозионной стойкостью рамы, хомутов и оборудования.
Характеристики антенн спутниковой связи
Спутниковая антенна — это устройство, которое принимает и передает сигнал, транслируемый искусственными спутниками Земли.
Активная спутниковая антенна — основной узел спутниковой установки, поэтому перед выбором следует детально изучить и оценить параметры ее работы: качество приема сигнала, сложность установки и настройки, эксплуатацию в неблагоприятных условиях. Подобранная верно, она прослужит десятилетия.
С учетом конкретных задач используют разные типы антенн земных спутниковых станций. Несмотря на внешнее сходство, они отличаются по виду, размеру, конфигурации, принципу работы.
Параболическое зеркало
Превращает сферическую или цилиндрическую волну в плоскую, что формирует узкую диаграмму направленности при большом размере раскрыва.
Отражатель имеет форму параболоида вращения для сферической волны или параболического цилиндра — для цилиндрической.
Как выбрать спутниковую антенну
Спутниковая “тарелка” в сознании “широких слоев населения” по праву олицетворяет всю спутниковую приемную систему. Конечно, на самом деле любая телевизионная спутниковая система состоит из многих частей, хотя антенна совершенно объективно является чуть ли не самой важной ее деталью. И уж по крайней мере, трудно не согласиться, что антенна — самый большой и заметный элемент приемной системы.
Прежде чем говорить о том, как выбрать спутниковую антенну, необходимо определить: для работы в составе какой приемной спутниковой системы она предназначается. То есть, выбирая спутниковую антенну (как впрочем и другие компоненты приемной системы), вам, для начала, нужно ответить себе на несколько вопросов:
- В зоне покрытия каких спутников вы проживаете, то есть какие спутники вы в принципе можете принимать?
- Какие каналы вас интересуют и какой, исходя из этого, спутник вы хотите смотреть?
- Имеется ли возможность расположить антенну так, чтобы местные “предметы” не закрывали направление на спутник?
- Хотите ли вы смотреть один или несколько спутников?
- Каковы финансовые средства, которые вы хотите вложить в это “предприятие”?
Спутниковая антенна (само зеркало) предназначена для фокусировки на облучатель конвертора параллельного пучка радиоволн, излучаемых спутником. Антенна представляет собой часть параболоида вращения, так как именно такая форма обеспечивает прекрасную фокусировку параллельного пучка излучения.
Телевизионные сигналы передаются со спутников, в диапазонах Ku (~11 ГГц) и С(~4 ГГц), то есть принимаемые сигналы имеют длину волны 27 и 75 мм соответственно. Именно поэтому любое препятствие (плотная облачность, снег, дождь) на пути между вашей антенной и спутником будет ослаблять сигнал и может вообще исключить (если это препятствие — деревья, здания и т. д.) возможность приема программ спутникового телевидения.
Прямофокусная антенна (prime focus). Видимое направление на спутник совпадает с перпендикуляром к плоскости раскрыва антенны
В принципе, если вы еще не забыли, что такое синус, и можете отыскать на географической карте место, где вы находитесь, определить видимое направление на спутник (азимут и угол места) (рис. 1) можно, воспользовавшись формулой 1.
Теперь осталось только взять компас и убедиться, что в этом направлении нет закрывающих спутник препятствий (деревьев, соседних домов или, например, заводской трубы).
- a — азимут;
- b — угол места;
- G1 — ваша географическая долгота;
- G2 — долгота расположения интересующего вас спутника на орбите (западная с минусом);
- W — ваша географическая широта.
Например: для Astra [19,2° E (восточная долгота)] G2=19.2°, а для Intelsat 601 [27,5° W (западная долгота)] G2= -27.5°.
При этом надо учесть, что зачастую не все каналы со спутника идут одинаково хорошо. Кроме этого, необходимо выбирать размер антенны с некоторым запасом, чтобы слабое ухудшение сигнала, вызванное, например, атмосферными явлениями, не приводило к сильному ухудшению телевизионной “картинки”. Поэтому самый безопасный метод — обратиться в фирму, занимающуюся установкой спутниковых систем в вашем городе, и уточнить, насколько хорошо принимаются в вашем регионе интересующие вас каналы и какой диаметр антенны для этого необходим.
Антенны бегущей волны
Это приёмное устройство направленного типа. Сигнал в нём распространяется в виде бегущей волны вдоль геометрической оси конструкции. По своему строению – это собирательная линия, на которой закреплены несколько равноудалённых друг от друга вибраторов. Такая антенна является широкополосной (VHF и UHF волны) и не требует настройки. Распространена у метеорологов и в любительской радиосвязи.
4. Безопасность соединения
В чем разница между прямофокусными и офсетным тарелками
Любая спутниковая тарелка выступает в роли зеркала, потому что сигнал от нее отражается на конвертер. Несмотря на то, что прямофокусные и офсетные тарелки похожи, между ними имеются различия.
У прямофокусной антенны конвертер со стойками мешают поступлению сигнала. Офсетная антенна может собирать волны на облучатель конвертера из-за смещенного в сторону фокуса сигнала, отражаемого рефлектором.
Отражающая поверхность спутниковой тарелки накрыта рефлектором офсетной антенны как козырьком. Прямофокусная антенна напоминает «чашу», поэтому атмосферные осадки попадают на открытое зеркало. Чем выше находится необходимый спутник, тем больше осадков будет собирать нижняя часть отражателя. Поэтому прямофокусную антенну зимой время от времени необходимо очищать от снега, а это сложно, если тарелка находится в труднодоступном месте. Однако при этом облучатель конвертера у нее смотрит ниже горизонта, защищая приемную часть от атмосферных осадков.
У офсетной же антенны конвертер остается «голым», хотя отражатель все же немного наклонен. Поэтому при скоплении влаги на облучателе, во время дождя или снегопада, сигнал становится неустойчивым, иногда пропадает, а зимой конвертер может даже обледенеть.
Еще одно отличие между двумя типами спутниковых тарелок: основная масса офсетной антенны приходится на кронштейн, к которому прикреплена тарелка, а также конвертер с облучателем. Поэтому при порывах ветра офсетная антенна будет устойчивее прямофокусной за счет перемещения центра тяжести к низу конструкции.
Офсетные антенны распространены благодаря своей компактности, неприхотливости при обслуживании, быстрой сборке.
Выбор спутникового телевидения – это возможность иметь огромное количество каналов в разрешении HD и SD. В отличие от кабельного телевидения, спутниковое ТВ доступно везде. Нужна лишь спутниковая антенна и декодер. Монтаж и настройка оборудования имеют доступную цену. А если вы хорошо разбираетесь в электронике, то они вообще не затронут ваш бюджет – делайте все самостоятельно. Если вы решились приобрести готовый пакет спутникового ТВ с оборудованием у российских операторов, то знайте – время от времени они предлагают очень привлекательные акции и рассрочку.
Так или иначе, вам необходима информация о том, какие особенности имеют разные спутниковые тарелки, чтобы подобрать свой вариант.
Почему размер имеет значение
Залог беспроблемного приёма ТВ со спутника – покупка оборудования высокого качества, его правильный монтаж и подбор оптимального размера самой тарелки. Именно с этим, последним пунктом, часто возникают хлопоты. Некоторые телезрители так заботятся об эстетике, что сразу «отметают» решение о большой антенне, а ведь часто именно диаметр антенны является определяющим критерием в зонах с проблемным приёмом сигнала. Чем больше антенна, тем лучше она захватывает сигнал, например, в случае непогоды. Тарелка с диаметром 60 см хоть и выглядит компактно, но не гарантирует отсутствия перебоев с сигналом. Оптимальное решение для стабильного приёма каналов со спутника, если вы располагаете местом – это установить спутниковую антенну с диаметром 80-90 см.
Сравнительные характеристики антенн с большим и малым диаметром | |
Малый диаметр | Большой диаметр |
имеет небольшой вес, легче крепится, например, к балконным перилам | её монтаж осложняется значительным весом |
не нужны усиленные держатели | занимает больше места |
не скрадывает освещённость | установленная на балконе, может закрывать естественное освещение |
ей сложнее поймать сигнал, но она вряд ли поймает помехи от смежных спутников | легче ловит спутниковый сигнал, но может захватывать помехи от соседних спутников |
более восприимчива к погодным условиям (облака, снег с дождём) | менее восприимчива к погодным условиям |
Вот некоторые рекомендации по размерам антенн:
- стационарная антенна для приёма каналов с одного спутника – диаметр от 55 см до 80 см;
- антенна с одним или большим количеством конвертеров для приёма сигнала с нескольких спутников – диаметр от 80 см до 105 см или больше. Все зависит от того, сколько конвертеров вы планируете установить (один конвертер – один спутник). Если больше, чем два, лучше купить антенну диаметром 90 см;
- тарелка поворотная – диаметр в диапазоне от 80 см до 140 см. Поворотный механизм не является востребованным вариантом.
Применение антенн спутниковой связи
Антенны приема спутникового сигнала используют соответственно задачам, которые выполняет та или иная система спутниковой связи.
Востребованными отраслями считаются:
- Телевидение;
- Интернет;
- Спутниковая телефония и радиовещание;
- Сотовая связь;
- Метеорология;
- Навигация GPS и ГЛОНАСС;
- VSAT-станции;
- Связь с космическими аппаратами.
Как изготавливают зеркала ведущие мировые производители спутниковых антенн
На мировом рынке спутниковых технологий лидируют несколько крупнейших компаний, каждая из которых имеет собственные разработки для производства оборудования, в том числе зеркал для спутниковых антенн.
Рефлекторы Viking SATCOM изготавливают из углеродных сплавов, что обеспечивает надежность, исключительную прочность оборудования. Зеркало состоит из нескольких разборных секций, благодаря чему расширяется отражающая поверхность рефлектора. Это позволяет одновременно собирать сигнал с нескольких направлений и усиливать его.
Компания PROBECOM выпускает отражатели, состоящие из скрепленных по кругу прецизионно сформированных панелей, а также узла ступицы. Защита зеркала от коррозии производится методом горячего цинкования, делая оборудование устойчивым к влиянию негативных факторов внешней среды.
Карбоновые отражатели фирмы SEMATRON имеют высокий коэффициент усиления, покрыты антикоррозийным составом, что обеспечивает исключительную прочность, долговечность, износостойкость оборудования.
Корпорация AvL TECHNOLOGIES производит универсальные цельные углеволоконные высокопрочные рефлекторы с антикоррозийной обработкой.
Спутниковая антенна (тарелка) — это устройство для приёма или передачи и концентрации электромагнитных волн (сигнала), передающихся искусственными спутниками Земли. Электромагнитные волны, передаваемые спутником, достигают принимающей спутниковой антенны, отражаются от зеркала внутренней поверхности антенны и сосредотачиваются в ее фокусе. Наиболее частое применение спутниковых антенн в мире это спутниковое теле- и радиовещание, а также подключение к сети Интернет.
Отражающими поверхностями чаще всего служат металлические зеркала, которые способны обеспечить почти полное отражение попадающих на них волн. Именно этот фактор является ключевым при выборе материала для производства спутниковой антенны. Второй, не менее важный аспект, это характеристики механической прочности и гибкости спутниковой тарелки, что даст ей возможность долгое время сохранять необходимую форму параболы. Соответственно, приоритетными материалами для производства спутниковых антенн служат сталь и дюралюминий.
Тороидальная
Тороидальная тарелка – разновидность многолучевых антенн – это прогрессивное решение, пришедшее на смену зеркалам на поворотных механизмах. Образно выражаясь, – это не просто «тарелка», а целый сервиз, состоящий из большого блюда, блюдца и нескольких чашек-конвертеров. У этой модели два рефлектора (отражателя) и это огромное преимущество для приёма ТВ с разных спутников. До того, как радиоволны попадут на приёмную поверхность преобразующей головки, они дважды подвергнутся отражению: первично попадая на большое зеркало, а от него преломляясь на малое, где фокусируются на нужном преобразователе.
Производители тороидальных антенн гарантируют их комплектацию конвертерами в количестве до шестнадцати штук. Это открывает очень большие возможности для зрителя: перенаведение такого устройства на работу с сигналом от разных спутников теперь можно осуществить, не вставая из своего кресла перед телевизором.
Фазированные антенные решётки – в действительности малоприменимый класс спутникового оборудования. Были популярны в 90-х годах прошлого столетия, чему обязаны фирме Nokia. Имея перечень ограничений, узкополосность, трудоёмкость производства, а отсюда –высокую стоимость, ФАР не используются активно потребителями телеоборудования.
На базе использования управляемых ФАР проводятся разработки подвижных и портативных приёмников спутниковой связи.
Офсетная спутниковая антенна
Конструктивно офсетная тарелка представляет собой асимметричный отрезок параболоида вращения, где в нижнем фокусе расположен облучатель. Отражатель, напоминающий по форме эллипс, после сборки расположен практически вертикально или смотрит вниз. Ниже центра тяжести антенны устанавливают облучатель, что повышает сопротивление ветровым нагрузкам.
Такие антенны для приема сигнала со спутника работают в диапазонах С или Ku. Не исключен прием в Ка-диапазоне или комбинация нескольких.
Антенны спутниковой связи до 2.5 метров изготавливают по офсетной схеме, чтобы не затенять зеркало облучателем и усилить прием сигнала.
Преимущества : способны принимать более мощный спутниковый сигнал, не накапливают осадки, так как «смотрят вниз», компактны, просты в установке.
Недостатки : открытый для воздействия влаги конвертер.
3. Сложность монтажа
Монтаж комплекта спутникового оборудования для интернета стоит доверить специалистам, так как от точности установки антенной системы зависит скорость, качество передачи данных.
Читайте также: