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Antenne parabolique

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Antenne parabolique

Actuellement, deux principaux paraboloïdes de révolution sont les plus largement utilisés dans la réception directe de télévision par satellite (SSTP) comme antennes:

axisymétrique et décalé. La laborieuse fabrication d'un réflecteur parabolique nous a obligé à rechercher d'autres conceptions d'antennes, plus avancées technologiquement dans la production et l'auto-fabrication. De telles constructions incluent le réflecteur de zone plate de Fresnel (Figure 6.17).

Auguste Jean Fresnel (1788-1828), un physicien français, l'un des fondateurs de l'optique des ondes, a utilisé la méthode de division du front d'onde en zones annulaires, qui portent son nom, en train d'étudier la diffraction de la lumière.

Le principe de fonctionnement de l'antenne de zone de Fresnel (ZAP) diffère significativement des antennes couramment utilisées, qui sont basées sur un réflecteur parabolique. La description de l'antenne et la méthode de son calcul sont compilées par V. Nikitin (Moscou) et l'auteur de ce livre.

Réflecteur d'antenne Fresnel est une surface annulaire concentrique conductrice, située dans le même plan. Sous l'influence d'une onde incidente d'un champ électromagnétique, selon le principe de Huygens, chaque anneau devient une source de rayonnement secondaire,

Antennes paraboliques plates et sphériques

Antennes paraboliques plates et sphériques

qui est dirigé dans des directions différentes par rapport au paraboloïde de révolution, qui reflète tous les rayons dans le sens de la mise au point. Il est possible de sélectionner la largeur de chaque anneau de l'antenne de zone et la distance qui les sépare afin que les signaux provenant des lignes secondaires de chaque anneau à un certain point dans l'espace coïncident en phase. Pour cela il suffit que les distances entre la ligne médiane des anneaux et le point indiqué diffèrent par la longueur

signaux d'onde - l in . Ce point par analogie avec un paraboloïde peut être appelé un foyer. Dans le foyer, comme dans l'antenne parabolique, il y a un irradiateur.

Dans la Fig. 6.18 représente la coupe transversale (vue de côté) de la partie supérieure du disque central de l'antenne et de la première bague. Si un point est sélectionné comme point focal à une distance f du plan avec des anneaux, alors les signaux émis par les centres des anneaux coïncideront en phase focale aux valeurs suivantes des distances entre les bords des anneaux et le foyer:

Antennes paraboliques plates et sphériques

Les signaux émis par le milieu des anneaux sont en phase avec le signal émis par le centre du disque. Le déphasage entre les signaux, le bord rayonné du disque et son centre, ainsi que les bords de la piste et leur centre, est seulement 1/4 de la longueur d'onde.

Ainsi, le calcul du ZAP est réduit au choix de l'emplacement du foyer F sur l'axe imaginaire de l'antenne, soit la distance f de la nappe d'antenne et le calcul des rayons interne et externe des anneaux en fonction de la longueur d'onde n du répéteur. La distance f n'est pas critique

et il est sélectionné entre 500 et 1000 mm (pour les antennes de grands diamètres).

Les signaux qui rayonnent le bord de la piste diffèrent en phase des signaux que le cercle rayonne (situé au milieu de l'anneau), ce qui assure en phase . Les larges anneaux fournissent des antennes à large bande . Du fait que les rayons de la jauge ZAF dépendent de la longueur d'onde du signal, il peut sembler que l'antenne est à bande étroite et pour chaque fréquence (ou longueur d'onde) du transpondeur satellite, les tailles d'anneau correspondantes seront nécessaires. Cependant, les calculs montrent que ce n'est pas le cas.

Si les rayons des anneaux sont calculés pour une gamme de fréquence moyenne de 10,7 ... 11,7 GHz (longueur d'onde 26,8 mm ) ou 11,7 ... 12,5 GHz (longueur d'onde 24,8 mm ), alors pour les fréquences minimum et maximum des bandes, les cercles qui correspondent à l'égalité des phases des signaux seront situés sur la surface des anneaux.

Dans le tableau. 6.2, 6.3 montre les résultats du calcul des tailles de ZAF pour les bandes de fréquences spécifiées. Dans la formule (6.2), les numéros d'ordre des rayons ont été substitués successivement (les nombres pairs correspondent aux rayons intérieurs, les nombres impairs aux rayons extérieurs et r1 au rayon du disque central). La distance f du disque central au foyer F est choisie égale à 1000 mm . La largeur des anneaux diminue uniformément . Un radio amateur n'a pas besoin de faire une quantité complète de ZAF . Dans les cas où une antenne parabolique avec un diamètre 90 centimètres , dans la construction de ZAP peut être limitée à cinq anneaux (le cinquième anneau correspond aux rayons r10 et r11). Dans ce cas, pour la gamme de fréquences 10,7 ... 11,7 GHz, le diamètre du ZAP est égal à 1098 mm , pour 11,7 ... 12,5 GHz - 1024 mm .

Tableau 6.2.

Antennes paraboliques plates et sphériques

Antennes paraboliques plates et sphériques

Antennes paraboliques plates et sphériques

Si nous calculons les rayons de la piste pour la longueur d'onde moyenne de toute la gamme de diffusion Ki (10,7 ... 12,75 GHz), ces cercles "en phase" s'étendent au-delà de la surface des anneaux. Par conséquent, sur les bords d'une telle gamme de l'addition en phase des signaux ne fonctionne pas.

Antennes paraboliques plates et sphériques

A la suite du calcul, on obtient les rayons des cercles "en phase", où n est le numéro de l'anneau. Le disque central correspond à n = 1. La largeur est choisie arbitrairement. En pratique, il est possible de faire un disque central de rayon 50 mm , et la largeur de chaque anneau est prise égale à 20 mm . Dans ce cas, le cercle en phase est approximativement au milieu de l'anneau.

L'antenne de zone est de forme plate, c'est donc beaucoup plus technologiquement amateur en termes de fabrication. Une telle antenne peut être constituée d'un gros morceau de plastique en feuille ou par gravure, ou en coupant des espaces entre des anneaux. Il peut également être fait en collant des anneaux de feuille ou même d'étain à une feuille de getinax , de textolite, de plexiglas, de tissu de fibre de bois (DVP). Pour réduire la charge de vent dans la base diélectrique de l'antenne, un nombre arbitraire de trous sont forés.

Le principal inconvénient d'une antenne zonale par rapport à une antenne parabolique de même diamètre est un gain plus faible, car toute l'énergie du signal entrant dans la bande d'antenne n'est pas dirigée vers l'illuminateur. Dans des conditions de signal faible, une perte d'amplification, même de 2 dB, entraîne des dommages au niveau du signal et une perte de couleur. Pour compenser la pénurie du facteur de gain du CJSC, il est nécessaire d'augmenter le diamètre de la bande d'antenne, bien qu'avec une puissance de transpondeur satellite suffisante et de grands angles d'élévation (moins de bruit thermique), cette antenne fournit de bons résultats.

Le convertisseur peut être fixé au foyer ZAF de la même manière que pour une antenne parabolique à mise au point directe