Дипломная работа: Принцип дії прийомної антени

Зміст

Вступ……………………………………………………………………..………...2

1. Методика розрахунок параболічної антени…………………………………..5

1.1 Розташування місця прийому по відношенню до супутника……………...8

1.2 Магнітний азимут……………………………………………………………..9

1.3 Втрати при проходженні сигналу у вільному просторі…………………...10

1.4 Загасання в тропосфері……………………………………………………...16

1.5 Використовуваний коефіцієнт добротності……………………..................20

1.6 Відношення сигнал / шум…………………………………………………...21

1.7 Малошумлячий блок………………………………………………………...23

1.8 Принцип дії феритового поляризатора……………………………………..24

2. Розрахунок параболічної антени……………………………………………..25

2.1 Розрахунок параболічної антени…………………………………………....25

2.2 Розрахунок параболоїда…………………………………………………......26

2.3 Розрахунок діаграми спрямованості……………………………………......28

2.4 Розрахунок прийнятої потужності……………………………….................35

3. Заходи щодо охорони праці та техніки безпеки…………………………….38

Реферат…………………………………………………………………………...40

Висновки…………………………………………………………………………41

Додаток…………………………………………………………………………...42

Перелік посилань………………………………………………………………...43

Вступ

Прийом сигналів супутникового телебачення здійснюється спеціальними приймальними пристроями, складовою частиною яких є антена. Антена – це єдиний посилюючий елемент приймальної системи, який не додає власних шумов та не погіршують сигнал. Для професійного прийомів передач з ІСЗ найбільш популярні параболічні антени. Апертура - це частина площини, обмежена кромкою параболоїда обертання. Антенний параболоїд, строго кажучи, не є антенним в її розумінні перетворення напруженості електромагнітного поля в напругу сигналу. Параболоїд - це лише відбивач радіохвиль, що концентрує їх у фокусі, де і повинна бути розташована активна антена (опромінювач). Паралельні осі параболоїда, промені (радіохвилі) від супутника, відбиті від апертури проходять однакову фокусну відстань і концентруються синфазно у фокусі F. Вибір параметра параболи визначає глибину параболоїда, тобто відстань між вершиною і фокусом. При однаковому діаметрі апертури короткофокусні параболоїди мають велику глибину, що робить незручною установку опромінювача у фокусі. Крім того, в короткофокусних параболоїдах відстань від опромінювача до вершини дзеркала значно менше, ніж до його країв, що призводить до нерівномірності амплітуд у опромінювача для хвиль, що відбилися від кромки параболоїда і від зони, близької до вершини.

Довгофокусні параболоїди мають меншу глибину, установка опромінювача є зручнішою і амплітудний розподіл стає більш рівномірним. Фокус, в якому повинен знаходитися опромінювач, розташовується поза об'ємом, обмеженим параболоїдом і апертурою. Супутникова антена - єдиний підсилюючий елемент приймальної системи, який не вносить власних шумів і не погіршує сигнал, а отже, і зображення. Антени з дзеркалом у вигляді параболоїда обертання діляться на два основні класи: симетричний параболічний рефлектор і асиметричний Перший тип антен прийнято називати прямофокусними|, другий, - офсетними. Офсетна антена є як би вирізаним сегментом параболи. Фокус такого сегменту розташований нижче за геометричний центр антени. Це усуває затінювання корисної площі антени опромінювачем і його опорами, що підвищує її коефіцієнт корисного використання при однаковій площі дзеркала з осесиметричною антеною. До того ж, опромінювач встановлений нижче за центр тяжіння антени, тим самим збільшуючи її стійкість при вітрових навантаженнях. Саме така конструкція антени найбільш розповсюджена| в індивідуальному прийомі супутникового телебачення, хоча нині використовуються і інші принципи побудови наземних супутникових антен.

Офсетна антена кріпиться майже вертикально. Залежно від географічної широти кут її нахилу трохи міняється. Таке положення виключає збирання в чаші антени атмосферних опадів, які сильно впливають на якість прийому.

Для систем зв'язку і віщання необхідно, аби була пряма видимість між супутником і відповідними земними станціями протягом сеансу зв'язку достатньої тривалості. Якщо сеанс не цілодобовий, то зручно, щоб він повторювався щодоби в один і той же час. Тому переважні синхронні орбіти з періодом обертання, рівним або кратним часу обороту Землі навколо осі, зоряній добі (23 г 56,4 хв.) Нині заради виключення перерв зв'язку і віщання, спрощення систем наведення антен земних станцій на ІСЗ і інших експлуатаційних переваг здійснений перехід на використання геостаціонарних орбіт (ГСО) супутників Землі.

Орбіта геостаціонарного ІСЗ - це кругова (ексцентриситет е = 0), екваторіальна (нахил i = 0°), синхронна орбіта з періодом обертання 24 г, з рухом супутника в східному напрямі. Орбіту ГСО ще в 1945 р. розрахував і запропонував використовувати для супутників зв'язку англійський інженер Артур Кларк, відомий згодом як письменник-фантаст. У Англії і багатьох інших країнах геостаціонарну орбіту називають «Пояс Кларка» Орбіта має форму кола, лежачого в площині земного екватора з висотою над поверхнею Землі 35 786 км. Напрям обертання ІСЗ співпадає з напрямом добового обертання Землі. Тому для земного спостерігача супутник здається нерухомим в певній точці небесної півсфери. Суттєвий вплив на властивості каналів зв'язку надає і запізнювання радіосигналу при його розповсюдженні по лінії Земля - ІСЗ - Земля.

1. Методика розрахунку параболічної антени

Для антен особливе значення мають характеристики спрямованості. Завдяки можливості використовувати антени з високою просторовою вибірковістю здійснюється прийом супутникового телебачення.

Найважливішими характеристиками антен є коефіцієнт посилення і діаграма спрямованості. Коефіцієнт посилення параболічної антени залежить від діаметру параболоїда: чим більше діаметр дзеркала, чим вище коефіцієнт посилення. Залежність коефіцієнта посилення параболічної антени від діаметру приведена нижче.

Таблиця 1.1 - Коефіцієнт посилення антени

Діаметр, мм	0,6	0,75	1,0	1,5	2,0	2,5
К, дБ	35,3	37,8	39,8	43,3	45,8	47,7
К, раз	58,4	73,0	97,3	146	194,7	243,3

Діаграма спрямованості антени характеризує залежність амплітуди напруженості електричного поля Е, що створюється в деякійточці, від напряму на цюточку. При цьому відстань від антени до даної точки залишається постійною.

Багато в чому ширина і конфігурація діаграми спрямованості залежать від форми і діаметру дзеркала приймаючої антени. оважною Характеристикою параболічної антени є точність форми. Вона повинна з мінімальними помилками повторювати форму параболоїда обертання. Точність дотримання форми визначає коефіцієнт посилення антени і її діаграму спрямованості. Якість матеріалу також впливає на характеристики антени. Для виготовлення супутникових антен в основному використовують сталь і дюралюміній. Сталеві антени дешевше алюмінієвих, але важче і більш піддаютьсяпідвладні корозії, тому для них особливо важлива антикорозійна обробка. У віддзеркаленні електромагнітного сигналу від поверхні бере участь дуже тонкий приповерхневий шар металу. У разі пошкодження його іржею значно знижується ефективність антени. З алюмінієвими антенами цих проблем не виникає. Існують сітчасті антени, стійкі до вітрових навантажень. Вони мають хороші вагові характеристики, але погано зарекомендували себе при прийомі сигналів Кu - діапазону. Строго кажучи, для визначення розміру приймальної антени слід проаналізувати всю лінію зв'язку, включаючи і лінію зв'язку вгору (від наземного передавача до супутника зв'язку), і лінію зв'язку вниз (від супутника до наземної приймальної станції). На практиці для визначення параметрів обладнання, встановлюваного на місці прийому сигналів, цілком достатньо спрощеного методу розрахунку.

Основна мета розрахунку ліній зв'язку – визначення або перевірка того, наскільки дане устаткування підходить для забезпечення стійкого прийому сигналів від вибраного супутника в заданому місці розташування приймальної системи. Такими параметрами є ефективна ізотропно-випромінювана потужність, робоча частота і смуга пропускання каналу зв'язку. Для ТБ віщання найчастіше використовуються S-|, C-|, Ku-| і Ka-| діапазони частот. Діапазони різних мікрохвильових сигналів і приблизні значення частот діапазонів приведені в таблиці №1.2

Таблиця 1.2 - Діапазони різних мікрохвильових сигналів і приблизні значення частот

Найменування діапазону	P	L	S	C	X	Ku	Ка	K
Діапазон частот, Ггц	0,2-1,0	1,0-2,0	2,0-3,0	3,0-8,0	8,0-10,0	10,0-15,0	17,0-22,0	26,0 -40,0

Можливо, замість проведення власних розрахунків покладатися або на загальний розрахунок ліній зв'язку, який надають оператори супутникового зв'язку, або зосередитися на готових комплектах приймальних систем, призначених для роботи із загальнодоступними супутниками. Такий підхід не є помилковим, але сильно обмежує по багатьом напрямам. Наприклад, загальний розрахунок ліній зв'язку завжди є компромісним і диктує певну якість сигналу.

Чинники впливають на прийом сигналу з супутника

Робота супутникових систем залежить від ряду лави фізичних чинників факторів параметрів, перелік яких приводиться призводить нижче:

- Ефективна ізотропно-випромінювана потужність – ЕІВП.

- Діаметр антени, що діє.

- Коефіцієнт шуму малошумливого блоку або шумова температура.

- Перехідні затухання в хвилеводах і поляризаторах.

- Втрати із-за неточного наведення (націлювання) антени: початкова помилка наведення;

- Втрати поляризації.

- Затухання в умовах дощу для заданої ймовірності здобуття сигналу (номінальне значення 99,5% для середнього року).

- Зростання шумів в осіданнях при прийомі сигналу в Ku- і Ka- діапазонах (дощ, сніг або град).

- Поглинання сигналу в атмосфері киснем і парами води (залежно від вологості).

- Зміна температури

- Параметри приймача (поріг демодулятора)

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--