Главная Обратная связь

Дисциплины:






Компоненты волновода



Волновод, независимо от того, круглый он или прямоугольный, формирует основу (условия) для передачи волн сантиметрового диапазона. Пригодность таких волноводов можно увеличить путем последующего добавления различных схемных компонентов, которые имеют соответствующие эквиваленты в теории электронных цепей. Например, аттенюаторов, переходных устройств, прерывателей, согласующих и преобразовательных элементов.

В практике конструирования волноводов используется важный принцип, согласно которому при изменении формы волновода волна может быть преобразована с незначительным отражением, если это изменение происходит постепенно.

В качестве примера можно рассмотреть головку облучателя, где круглый волновод рупорного облучателя присоединяется к прямоугольному волноводу соединительной части LNB. Круглый волновод переходит в прямоугольный постепенно на протяжении как минимум четверти длины волны. В месте соединения компонентов волновода обычно используются фланцы. Они точно подгоняются друг к другу, чтобы минимизировать внутренние отражения сигнала и вместе со сжимающими уплотнительными кольцами обеспечить защиту от проникновения влаги.

Наиболее часто встречающимся компонентом является так называемыйразделитель поляризации - ортомод (ОМТ - «Ortho Mode Transducer), показанный на рисунке:


Комплект ОМТ с волновыми адаптерами производства Micro X

По существу, он разделяет один волновод на два и применяется в тех случаях, когда для каких-либо целей требуется два блока LNB. Например, в системах SMATV, принимающих сигналы со спутников Astra, один LNB предназначен для приема каналов с горизонтальной поляризацией, а другой, смещенный на 90° - для приема каналов с вертикальной. Часто работа в двух диапазонах требует двух отдельных блоков LNB, и тогда ОМТ используется, чтобы разделить сигнал, поступающий от общего узла широкополосного облучателя/ поляризатора, для каждого блока LNB. Каждое ответвление ОМТ соответствует тому диапазону частот, для которого оно было предназначено. Некоторые ОМТ состоят из круглых волноводов (так называемый стандарт С120), а некоторые используют прямоугольные волноводы (WR75) или комбинацию обоих видов. Для того чтобы при соединении круглых и прямоугольных частей волновода не возникало отражений сигнала, применяются волноводные адаптеры (переходные устройства). Если вы самостоятельно собираете систему из отдельных комплектующих частей - блоков LNB, рупорных облучателей, поляризаторов и ОМТ, - то следует обращать внимание на тип волновода, применяющийся в каждой составной части, и использовать при необходимости соответствующие адаптеры. Принимая во внимание огромное количество различных компонентов от разных производителей, целесообразно проверить совместимость отдельных частей у поставщика. Здесь все серьезно, как и опоры трубопроводов подвижные, несоответствие компонентов приводит к нерабочей детали.



В устройствах, где важна экономия пространства, заполнение внутреннего объема волновода диэлектрическим материалом позволяет уменьшить площадь поперечного сечения в отношении 1/k^1/2, где k -это диэлектрическая постоянная заполняющего материала.

Существуют много видов облучателей для применения в различных ситуациях. На рисунке представлен трехдиапазоцный облучатель для S-, C- и Ku-диапазонов, объединяющий рупорный облучатель и секции поляризатора для широкополосного приема сигнала:


Широкополосный рупорный облучатель для S-, C- и Ku- диапазонов производства Chaparral Communications со скалярными кольцами

Он позволяет принимать сигналы V- и H-поляризации в S- и Ku-диапазонах, а также левой и правой круговых поляризаций (LHCP и RHCP) в С-диапазоне. При приеме сигнала в S-диапазоне небольшой смещенный антенный вибратор вращается по мере необходимости для того, чтобы принимать сигналы или V-, или H-поляризации. Обеспечивается подключение к трем выходам: блок LNB С-диапазона подсоединяется к фланцу большего WR229 волновода, блок LNB Ku-диапазона - к фланцу меньшего WR75 волновода, а блок LNB S-диапазона может быть подключен с помощью стандартного разъема типа N. Скалярные кольца обеспечивают оптимальное облучение как для мелких, так и для глубоких зеркальных антенн. Существует много других видов комплектации облучателя, разработанных для приема сигналов в нескольких диапазонах от различных спутников.

Облучатели

Антенные системы сантиметрового диапазона имеют две четко выраженные части: рефлектор и источник, который его облучает (головка облучателя или облучатель). Здесь говорится об облучателе, поскольку в некоторых случаях удобно представить антенну как активный излучатель (облучатель), работающий в соединении с пассивным излучателем (рефлектором). Данные термины используются условно со времени появления радиолокации, поэтому может возникнуть впечатление, что они относятся скорее к передаче, чем к приему сигнала.

Облучение части рефлектора/линзы, которую «видит» облучатель или рупорный облучатель, обычно спадает к краям антенны, что позволяет уменьшить амплитуду боковых лепестков по отношению к главному лепестку по крайней мере на 20 дБ. Облучатели, как правило, разрабатываются для обеспечения диаграммы облучения, которая спадает на 15 дБ (номинальное значение) по направлению к внешним краям зеркала относительно центра. Таким образом, большая часть сигнала, принятого любой спутниковой системой, снимается с центральной части антенны. Такое оптимальное уменьшение (спадание) облучения снижает попадание на вход приемной системы внешнего фонового шума, поступающего из-за края зеркала. Фоновый шум, исходящий от теплой земли (или стены) является главной составляющей шума в суммарном шуме приемной системы. Диаграмма распределения облучения зависит от конструкции облучателя, который может принимать различные формы, предназначенные для работы с разными установленными фиксированными диапазонами отношений f/D. Данный вопрос может оказаться важным при соединении составных частей антенных систем от разных производителей. Диапазон значений f/D, при котором облучатель обеспечивает оптимальную работоспособность, указывается в документации производителя.

Квалифицированная разработка антенных систем сантиметрового диапазона требует тщательной экспериментальной работы или применения мощных компьютеров для измерения или моделирования распределений амплитуды и фазы в области облучателя и антенны. Для того чтобы уменьшить ширину главного лепестка диаграммы направленности и снизить амплитуду боковых лепестков, следует получить равномерное распределение фазы вдоль апертуры антенны. Диаграмма направленности облучателя должна также иметь требуемую амплитуду, чтобы правильно облучался рефлектор антенны. В основном применяются следующие правила:

  • равномерное распределение амплитуды дает максимальное усиление;
  • распределение амплитуды, спадающее от максимального в центре к краям зеркала, уменьшает уровень боковых лепестков, но происходит это за счет потери усиления;
  • распределение амплитуды, спадающее от максимального на краях зеркала к центру, дает обострение главного лепестка, но увеличивает амплитуду боковых лепестков и снижает усиление. Это называется обратным спадом распределения.

Если волновод с открытым концом поместить в фокус рефлектора антенны, то мощность, конечно, соберется из открытого конца, но, как и в случае с любой антенной системой с маленькой апертурой, ширина луча будет очень большой, вызывая значительное переоблучение. Апертуру можно увеличить путем расширения (развальцовки) концов волновода, придав им форму гофрированного рупора. Расширение приводит к более равномерному облучению зеркала антенны и способствует согласованию. Волноводы, у которых открытый конец расширен примерно на величину одной длины волны, обычно удовлетворительно облучают параболическую антенну (какстриптиз клуб удовлетворяет желание мужчин). Фланцы или скалярные кольца могут применяться в раскрыве рупора прямофокусных антенн для регулировки (корректировки) диаграммы направленности. Применение длинного рупорного облучателя обеспечивает минимальный уровень боковых лепестков диаграммы направленности, однако обычно принимается компромиссное решение. Происходит это из-за того, что волны вынуждены проходить большее расстояние от внешнего края гофрированного рупора, чем от центра, создавая, таким образом, непредсказуемые фазовые изменения вдоль своей длины. Для корректировки фазы в очень коротких рупорах могут использоваться линзы.

Скалярные кольца

В прямофокусных антеннах регулируемые скалярные кольца обычно применяются для получения оптимального облучения, как для глубоких, так и для мелких антенных зеркал. Скалярный рупорный облучатель в сущности представляет собой трубку волновода с набором окружающих ее колец, глубина которых составляет четверть длины волны. Число колец может меняться, но, как правило, колец бывает от трех до пяти. Обычно они являются регулируемыми для коррекции в широком диапазоне отношений f/D различных антенн (0,35-0,5). Чем мельче зеркало, тем ближе к раскрыву трубки волновода устанавливаются кольца. У меня есть друг автоинструктор акпп, и был у меня опыт установки такого облучателя в его доме. И друг остался доволен, и я поэкспериментировал. При приеме сигнала в С-диапазоне, особенно для глубоких зеркал, величины отношений f/D которых составляют 0,25-0,32, в большинстве случаев требуются специально изготовленные облучатели.


Широкополосный рупорный облучатель для S-, C- и Ku- диапазонов производства Chaparral Communications со скалярными кольцами





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...