3.3 Неосесимметричные (офсетные) антенны.

У антенн Кассегрена контррефлектор – вспомогательное зеркало, а у прямофокусных (осесимметричных) антенн – облучатель и конструктивно связанный с ним малошумящий усилитель-конвертор с узлом крепления закрывают центральную часть основного зеркала, т. е. наиболее важную его область. Наличие в поле излучения антенны конструкций, поддерживающих облучатель (при сравнимых их геометрических размерах с длиной волны), и самого облучателя приводит к дополнительному рассеянию энергии и, как следствие, к уменьшению эффективной площади раскрыва, снижению усиления антенны и появлению боковых лепестков в диаграмме направленности, что особенно проявляется у небольших антенн, диаметр которых меньше одного метра.

Перечисленные недостатки можно почти полностью исключить, применив неосесимметричную (офсетную) антенну (рис.7.)

Как видно, зеркало в этом случае является усечённым параболоидом. Такое несимметричное усечение параболоида позволяет значительно снизить теневое влияние облучателя и реакцию зеркала на облучатель за счёт расположения облучателя вне зоны интенсивного поля зеркала. В то же время смещённый в фокальной плоскости первичный облучатель по-прежнему находится в фокусе теоретического параболоида. Однако он не попадает в основной лепесток диаграммы направленности излучения, так как вообще не закрывает поверхность зеркала. Благодаря этому параметры офсетной антенны очень хорошие, кроме наличия небольшого недостатка – появления у нее перекрестной поляризации электромагнитных волн из-за несесимметричной конструкции.

Рис.7. Конструкция антенн со смещённым облучателем:

1 – основное зеркало, 2 – облучатель.

Кроме того, конструкция офсетной антенны позволяет устанавливать два облучателя-конвертора, располагая их в вертикальной фокальной плоскости. Это даёт возможность вести приём со спутников, находящихся на соседних позициях геостационарной орбиты. Следует отметить еще одно положительное свойство офсетных антенн, дающее им преимущества перед прямофокусными, и особенно важное для пользователей в северных широтах: офсетные и прямофокусные антенны под разными углами места смотрят на ИСЗ. Падающий зимой снег и другие осадки накапливаются в зеркале прямофокусной антенны и могут быть причиной помех, сильного затухания полезного сигнала и даже порой могут привести к прекращению приема. Этого не случается при применении офсетных антенн, так как выпадающие осадки легко соскальзывают с поверхности зеркала или вообще не попадают на нее.

Из-за большого количества функционирующих спутников, постоянно находящихся на геостационарной орбите, предъявляются жёсткие требования к диаграммам направленности как передающих, так и приёмных антенн. Это приводит к необходимости замены широко распространенных двузеркальных антенн Кассегрена и приёмных прямофокусных антенн на классические - офсетные.

4. Принципы построения индивидуальных радиоприёмных устройств спутникового телевидения

Все радиоприёмные устройства (РПрУ) спутникового телевидения построены по супергетеродинной схеме. Индивидуальное радиоприёмное уст­ройство состоит из двух частей: наружного блока, который располагается не­посредственно на антенне, и внутреннего блока - спутникового телевизионного приёмника (ресивера), устанавливаемого возле телевизора. На рис.8. приведена структурная схема РПрУ для приёма телевизионного вещания че­рез спутники-ретрансляторы

Рис.8. Структурная схема наземного радиоприёмного устройства.

Функциональная схема индивидуального приёмного устройства РВСС по­казана на рис.9.

Рис.9. Функциональная схема индивидуального приёмного устройства

Такое конструктивное и схемное построение спутниковых РПрУ обуслов­лено диапазоном частот, в котором работают спутниковые системы. Объясня­ется это следующими соображениями.

Диапазон частот 11,7 - 12,5 ГГц соответствует диапазону волн 2,5 - 2,56 см. Создать в этом диапазоне директорные антенны технически не­возможно. Наиболее эффективной антенной в этом диапазоне волн является зеркальная антенна (параболоид), имеющая большой коэффициент усиления и очень узкую («игольчатую») диаграмму направленности (ДН). Чем больше отношение диаметра раскрыва параболоида к длине волны, тем более остронаправленной формируется ДН и тем больше коэффициент усиления антен­ны. Зеркальные антенны достаточно просты в производстве и относительно дёшевы.

В качестве линий передачи электромагнитной энергии в этом диапазоне могут использоваться только волноводы. Применение других видов линий передачи, в том числе и коаксиального фидера, невозможно, так как электро­магнитные колебания в диапазоне СВЧ в коаксиальных фидерах быстро зату­хают. Однако волноводы в изготовлении достаточно дороги и использование их в бытовых системах спутникового телевидения весьма сложно.