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Antenne parabolique

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Antenne parabolique

Actuellement, la réception directe de télévision par satellite (SNTP) en tant qu'antenne est la plus utilisée des deux principaux paraboloïdes de rotation:

axisymétrique et offset. La complexité de la fabrication d'un réflecteur parabolique oblige à rechercher des conceptions d'antennes alternatives, plus technologiquement avancées en production et en autoproduction. Ces modèles comprennent un réflecteur plat de zone de Fresnel (Fig. 6.17).

Auguste Jean Fresnel (1788–1828), physicien français, l'un des fondateurs de l'optique ondulatoire, étudie la diffraction de la lumière en utilisant la méthode de scission du front d'onde en zones annulaires, baptisée plus tard en son nom.

Par son principe de fonctionnement, l’antenne de la zone de Fresnel (ZAF) est très différente des antennes couramment utilisées, qui reposent sur un réflecteur parabolique. La description de l'antenne et la méthode de calcul ont été compilées par V. Nikitin (Moscou) et l'auteur de ce livre.

Le réflecteur d’antenne de Fresnel est une surface annulaire concentrique conductrice située dans le même plan. Sous l'influence de l'onde incidente du 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 rotation, reflétant tous les rayons dans la direction du foyer. Il est possible de choisir une telle largeur de chaque anneau de l'antenne zonale et la distance qui les sépare, de sorte que les signaux du rayonnement secondaire provenant des lignes médianes de chaque anneau en un point donné de l'espace coïncident en phase. Pour cela, il suffit que les distances entre les lignes médianes des anneaux et le point spécifié diffèrent par la longueur

signal d'onde - l dans . Ce point par analogie avec un paraboloïde peut être appelé un foyer. Le foyer, comme dans une antenne parabolique, est l’irradiateur.

Sur la fig. 6.18 montre une section (vue de côté) de la partie supérieure du disque central de l'antenne et du premier anneau. Si le foyer est un point situé à une distance f d’un plan avec des anneaux, les signaux émis par les points centraux des anneaux coïncideront en phase au foyer avec les valeurs suivantes des distances entre les arêtes 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 décalage entre les signaux émis par le bord du disque et son centre, ainsi que par les bords de la piste et leur milieu, n’est que de 1/4 de la longueur d’onde.

Ainsi, le calcul de ZAF se limite à choisir 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 à calculer les rayons intérieur et extérieur des anneaux en fonction de la longueur d'onde l , le répéteur utilisant la formule (6.2). La distance f n'est pas critique

et il est choisi dans la gamme de 500 ... 1000 mm (pour les antennes de gros diamètres).

Les signaux qui rayonnent sur les bords de la piste diffèrent en phase par rapport aux signaux émis par le cercle (situés au milieu de l'anneau), ce qui fournit une réponse en phase . Les larges anneaux fournissent une antenne large bande . Étant donné que les rayons de la piste 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 répéteur satellite, vous avez besoin de la taille appropriée des anneaux. Cependant, les calculs montrent que ce n'est pas le cas.

Si les rayons des anneaux sont calculés pour la gamme 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 ), puis, pour les plages de fréquences minimale et maximale, les cercles correspondant à l’égalité des phases des signaux seront situés à la surface des anneaux.

Dans l'onglet. 6.2, 6.3 montre les résultats du calcul de la taille du ZAF pour les plages de fréquences spécifiées. Dans la formule (6.2), des nombres de rayons consécutifs ont été substitués aux n valeurs (les nombres pairs correspondent aux rayons internes, les nombres impairs aux rayons externes et r1 au rayon du disque central). La distance f du disque central au foyer F est choisie pour être 1000 mm . La largeur des anneaux diminue également lentement . Les radioamateurs ne sont pas obligés de créer une FAMF à part entière . Dans les cas où une antenne parabolique d'un diamètre de 90 cm , dans la construction de ZAF, il peut être limité à cinq anneaux (le cinquième anneau correspond aux rayons r10 et r11). Dans le même temps, pour la gamme de fréquences 10,7 ... 11,7 GHz, le diamètre du ZAF 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 du calibre pour la longueur d'onde moyenne de toute la bande de radiodiffusion Ki (10,7 ... 12,75 GHz), ces cercles "en phase" s'étendent au-delà de la surface des anneaux. Par conséquent, on n'obtient pas une sommation de signaux en mode commun sur une plage aussi étendue.

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, vous pouvez créer un disque central avec un rayon 50 mm et la largeur de chaque anneau est égale à 20 mm . Dans ce cas, le cercle en phase est situé approximativement au milieu de l'anneau.

L’antenne de zone est de forme plate, elle est donc beaucoup plus technologique dans les conditions de fabrication amateur. Une telle antenne peut être constituée d’un gros morceau de plastique pelliculé ou par gravure, ou en découpant les interstices entre les anneaux. Il peut également être fabriqué en étiquetant des anneaux de papier d'aluminium ou de feuilles planes sur une feuille de getinaks , de textolite, de plexiglas, de panneaux de fibres de bois (panneaux de fibres de bois). Pour réduire la charge de vent dans la base diélectrique de l'antenne, un nombre arbitraire de trous est percé.

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 qui tombe sur la bande d'antenne n'est pas dirigée vers l'alimentation. Dans des conditions de signal faible, une perte même d'un gain de 2 dB entraîne un bruit et une perte de couleur sur le signal. Pour compenser le manque de gain, le CJSC doit augmenter le diamètre de la toile de l’antenne, mais avec une puissance de répéteur satellite suffisante et des angles d'élévation élevés (moins affectés par le bruit thermique de la Terre) pour un point de réception donné, cette antenne donne de bons résultats.

Le convertisseur peut être fixé dans le focus ZAF de la même manière que pour une antenne parabolique à focale directe .