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Antenne parabolique

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Antenne parabolique

À l'heure actuelle, les deux principaux paraboloïdes de la révolution sont les plus utilisés en réception de télévision directe par satellite (SSTP) comme antennes:

axisymétrique et offset. La lourdeur de la fabrication d'un réflecteur parabolique nous a obligés à rechercher des conceptions alternatives d'antennes, technologiquement plus avancées dans la production et l'auto-fabrication. Ces constructions comprennent le réflecteur à zone plate de Fresnel (Figure 6.17).

Auguste Jean Fresnel (1788-1828), physicien français, l’un des fondateurs de l’optique des ondes, a utilisé la méthode consistant à diviser le front d’onde en zones annulaires, portant son nom par la suite, en train d’étudier la diffraction de la lumière.

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

Réflecteur d'antenne Fresnel est une surface annulaire conductrice concentrique, 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 différentes directions contrairement au paraboloïde de révolution, qui reflète tous les rayons dans la direction du foyer. Il est possible de sélectionner la largeur de chaque anneau de la zone antenne et la distance entre eux afin que les signaux de rayonnement secondaire provenant des lignes médianes de chaque anneau à un certain point de 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 la mise au point, comme dans l'antenne parabolique, il y a un irradiateur.

Dans la fig. 6.18 montre la section transversale (vue latérale) de la partie supérieure du disque central de l'antenne et du premier anneau. 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 dans les valeurs suivantes des distances entre les bords des anneaux et du 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, ne représente que 1/4 de la longueur d'onde.

Ainsi, le calcul de ZAP est réduit au choix de l'emplacement du foyer F sur l'axe imaginaire de l'antenne, c'est-à-dire la distance f de la bande d'antenne et le calcul des rayons interne et externe des anneaux en fonction de la longueur d'onde du répéteur par la formule (6.2). La distance f n'est pas critique

et il est sélectionné entre 500 et 1000 mm (pour les antennes de grand diamètre).

Les signaux qui rayonnent les bords de la jante diffèrent en phase des signaux émis par le cercle (situé au milieu de l'anneau), ce qui assure la mise en phase . Les anneaux larges fournissent des antennes à large bande . Étant donné que les rayons de la jauge ZAF dépendent de la longueur d'onde du signal, il peut sembler que l'antenne soit à bande étroite et que pour chaque fréquence (ou longueur d'onde) du transpondeur du 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 plage de fréquences 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 minimales et maximales des bandes, les cercles correspondant à l’égalité des phases des signaux seront situés à 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 successivement substitués (les nombres pairs correspondent aux rayons intérieurs, les 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 radioamateur n'a pas besoin de faire un montant total de ZAF . Dans les cas où une antenne parabolique de 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 l'on calcule les rayons de la piste pour la longueur d'onde moyenne de toute la plage 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 d'ajout en phase de signaux ne fonctionne pas.

Antennes paraboliques plates et sphériques

À la suite du calcul, les rayons des cercles "en phase" sont obtenus, 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 se situe approximativement au milieu de l'anneau.

L'antenne de zone est de forme plate, elle est donc beaucoup plus technologiquement amateur en termes de fabrication. Une telle antenne peut être constituée d'un grand morceau de plastique en feuille ou par gravure, ou en coupant des espaces entre les anneaux. On peut aussi le faire en collant des anneaux de papier d'aluminium ou même de l'étain sur une feuille de getinax , de textolite, de plexiglas, de tissu de fibres de bois (DVP). Pour réduire la charge du vent dans la base diélectrique de l’antenne, un nombre arbitraire de trous est foré.

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 faibles, la perte d'amplification, même de 2 dB, entraîne des dommages au signal dus au bruit et à la perte de couleur. Pour compenser le manque de facteur de gain du CJSC, il est nécessaire d’augmenter le diamètre de l’antenne, mais avec une puissance suffisante du transpondeur satellite et de grands angles d’élévation (moins de bruit terrestre), cette antenne donne de bons résultats.

Le convertisseur peut être relié au foyer ZAF de la même manière que pour une antenne parabolique à focalisation directe