66Представляем приборы

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Универсальная совмещенная 2C – 2Ku насадка для приемной спутниковой системы


Геннадий Алешин Теле-Спутник - 7(141) Июль 2007 г.


Использование единой антенной системы спутникового телевидения для приема сигналов в C-диапазоне (3,4-4,2 ГГц) и Ku-диапазоне (10,5-12,75 ГГц) дает возможность без существенных затрат увеличить число программ, принимаемых индивидуальными приемными установками. Для российских пользователей интерес может представить система, позволяющая осуществлять прием сигналов спутниковых трансляций в C-диапазоне, имеющих круговую (правую и левую) поляризацию, и в Ku-диапазоне — путем электромагнитных волн с линейной поляризацией.
Компания «Юниторг» (г. Москва) предлагает доступный способ модернизации любительской спутниковой приемной установки, который может быть применен для антенн различных конструкций. Представленное для тестирования изделие — универсальная 2C-2Ku насадка — является широкополосным совмещенным C/Кu облучателем, предназначенным для приема волн двух линейных поляризаций Ku-диапазона и работающим совместно с моноблоком C-диапазона. Отличительными особенностями этого устройства являются:

  • возможность использования со стандартными типами имеющихся на российском рынке C-моноблоков и фланцевых универсальных Ku-конвертеров;
  • совместимость по конструкции с прямофокусными и офсетными отражателями;
  • возможность приема сигнала в C-диапазоне (круговая поляризация) и Ku-диапазоне (линейная поляризация);
  • высокая оперативность выбора поляризаций сигнала, осуществляемого переключением управляющего напряжения в С-диапазоне, подаваемого на моноблок, а в Ku-диапазоне — на универсальный конвертер;
  • широкополосность и хорошая развязка по поляризациям.

Область применения насадки — дооборудование имеющихся моноблоков C-диапазона для расширения их возможностей и обеспечения работы в Ku-диапазоне на двух линейных поляризациях.

Конструкция насадки 2C-2Ku

Универсальная 2C-2Ku насадка представляет собой волноводную конструкцию, основой которой является круглый волновод С-диапазона диаметром 54 мм. Сбоку к волноводу С-диапазона на расстоянии 54 мм от раскрыва присоединен круглый волновод Кu-диапазона диаметром 19 мм, заканчивающийся фланцем С-120. На фланец Ku-волновода может быть установлен любой универсальный конвертер, имеющий присоединительный фланец C-120. Для присоединения насадки к моноблоку С-диапазона предусмотрено крепление с помощью обжимной муфты и хомута. Конструкция зажима позволяет применять моноблоки с установочным диаметром 65-67 мм, то есть практически любые из распространенных на российском рынке.
Внутри волновода С-диапазона расположен селективный экран, представляющий из себя диэлектрическую пластину, на поверхность которой нанесены проводящие элементы в виде диполей. Сама пластина, имеющая форму эллипса, механически закреплена внутри волновода. Угол между направлением оси C-волновода и плоскостью пластины составляет 45 градусов.
В волноводе С-диапазона за селективным экраном расположен металлодиэлектрический деполяризатор, содержащий шесть прямоугольных диполей. В волновод Ku-диапазона помещен диэлектрический стержень. На входной раскрыв насадки устанавливается защитная пластиковая крышка. Для тестирования были представлены два типа защитных крышек: с закрепленным на ней диэлектрическим цилиндром (диаметром 15 мм и длиной 35 мм) или без него. Моноблок ориентируется относительно насадки так, чтобы диполи металлодиэлектрического деполяризатора насадки были параллельны направлению, вдоль которого располагалась штатная пластина-деполяризатор моноблока (под углом 45 градусов к зондам C-диапазона). В комплекте с насадкой были предоставлены офсетный рефлектор с одной цилиндрической канавкой и стандарный осесимметричный рефлектор, содержащий три канавки. Благодаря наличию трехточечного крепления насадки к рефлектору достигается необходимая механическая жесткость конструкции.
Встроенные в волновод элементы обеспечивают развязку волноводных трактов C- и Ku-диапазонов и преобразование поляризаций электромагнитных волн.
В С-диапазоне селективный экран совместно с металлодиэлектрическим деполяризатором действуют совместно, заменяя штатную пластину-деполяризатор моноблока, обеспечивая прием волн в круговой поляризации. Крестообразные диполи селективного экрана являются резонансными для волны Кu-диапазона. Волна Ku-диапазона обеих линейных поляризаций принимается апертурой волновода C-диапазона, отражается от селективного экрана и направляется диэлектрическим стержнем в волновод Ku-диапазона. Хорошая отражательная способность этого экрана обусловлена достаточно плотным расположением резонансных полосковых диполей.
Диэлектрический цилиндр, установленный на защитной крышке, предназначен для улучшения согласования и повышения уровня развязки в C-диапазоне. В Ku-диапазоне введение цилиндра изменяет амплитудное распределение в раскрыве, влияя на условия приема сигнала в ортогональных линейных поляризациях.

Технические характеристики универсальной 2C-2Ku насадки «Юниторг» приведены в таблице 1.


Результаты испытаний

Для тестирования представленного устройства применялась методика сравнительных испытаний. В качестве критерия использовался параметр «качество» сигнала цифровой трансляции, принимаемой антенной системой с различными типами облучателей. Для измерений использовалась прямофокусная параболическая антенна диаметром 180 см (F/D=0,4). Антенная система позволяла осуществлять прием сигнала со спутников «Ямал 201», 90° в.д., и «Экспресс AM22», 80° в.д. (C-диапазон, поляризация волн — круговая) и Astra 19° в.д. (Ku-диапазон — поляризация линейная). Использовались осесимметричные рефлекторы C-диапазона (внешний диаметр — 140 мм, шаг колец — 6 мм, высота — 25 мм, шаг колец — 10 мм) и Ku-диапазона (внешний диаметр — 66 мм, шаг колец — 6 мм, высота колец — 8 мм).
Для регистрации параметра «Качество» цифрового сигнала использовался цифровой спутниковый ресивер Humax VA-Ace+. Считывание значений параметров сигнала осуществлялось вручную (отдельно для каждого транспондера выбранного спутника).
В экспериментах использовались:

  • LNB №1 — конвертер-моноблок С-диапазона GTP-D21A (диаметр волновода облучателя — 59 мм, Tш=15К). В качестве штатного деполяризатора применялась прямоугольная пластина из стеклотекстолита 58х35 мм толщиной 6 мм.
  • LNB №2 — конвертер-моноблок С-диапазона ASTRX C-2031 (диаметр волновода облучателя — 59 мм, Tш=17К). Штатный деполяризатор — прямоугольная пластина из стеклотекстолита 58х35 мм толщиной 6 мм.
  • LNB №3 — конвертер Ku-диапазона Digicom DK-J71 (фланец C-120, универсальный, Kш=0,6 дБ).
В качестве облучателей приемной системы использовались:
  • FH № 1A — универсальная насадка 2С-2Ku («Юниторг») к LNB моноблоку с крышкой, на которой закреплен диэлектрический стержень.
  • FH № 1B — универсальная насадка 2С-2Ku («Юниторг») к LNB моноблоку с крышкой без диэлектрического стержня.
  • FH № 2 — облучатель Ku-диапазона (апертура 19 мм).
Сравнительные измерения эффективности работы приемной системы производились с использованием различных комплектов:
  1. LNB №1 (штатный облучатель+штатный деполяризатор), (LNB №1 + FH №1A) и (LNB №1 + FH №1B). Измерения проводились для сигналов, принимаемых со спутников «Ямал 201», 90° в.д. и «Экспресс AM22», 80° в.д. (C-диапазон, поляризация волн — круговая).
  2. LNB №2 (штатный облучатель+штатный деполяризатор), (LNB №2 + FH № 1A) и (LNB №2 + FH № 1B). Измерения проводились для сигналов, принимаемых со спутников «Ямал 201», 90° в.д. и «Экспресс AM22», 80° в.д. (C-диапазон, поляризация волн — круговая).
  3. (LNB №3 + FH № 2), (LNB №3 + FH № 1A) и (LNB №3 + FH № 1B). Измерения проводились для сигналов, принимаемых со спутника Astra 19 в.д. (Ku-диапазон — поляризация линейная).

Диаграммы, отображающие «качество» сигнала приема цифровых пакетов программы испытаний, приведены на рис.1-6.Для оценки эффективности использования 2C-2Ku насадки с точки зрения получения оптимального значения отношения сигнал/шум при приеме пакетов в C- и Ku-диапазонах применялась методика, изложенная в нашей публикации («Теле-Спутник» №7, 2004». Она позволяет определить абсолютное изменение значения параметра сигнал/шум на основе предварительно произведенной калибровки шкалы «Качество сигнала» ресивера Humax VA-Ace+. Испытания представленной для тестирования компанией «Юниторг 2C-2Ku» насадки показали, что:

  • При приеме сигналов с правой и левой поляризациями в диапазоне частот 3550-3950 МГц (C-диапазон) наблюдается заметный выигрыш по качеству сигнала для моноблока GTP-D21A, имеющего малую длину штатного облучателя. Абсолютный выигрыш по соотношению сигнал/шум составляет 0,5-1,5 дБ. При использовании моноблока с «длинным» рупором облучателя (ASTRX C-2031) выигрыш по сравнению с применением штатного облучателя с диэлектрическим деполяризатором обычной конструкции наблюдается в диапазоне частот 3600-3750 МГц и составляет не более 1 дБ. Зависимости эффективности работы от вида поляризации (правая или левая) не обнаружено.
  • Наличие диэлектрического цилиндра в раскрыве облучателя положительно сказывается при приеме сигналов в C-диапазоне в частотном интервале 3600- 3920 МГц, приводя к дополнительному увеличению отношения сигнал/шум примерно на 0,5 дБ. На верхнем и нижнем краях С-диапазона улучшение качества приема за счет использования этого дополнительного элемента выражено слабее.
  • Использование 2C-2Ku насадки при приеме сигналов в Ku-диапазоне приводит к снижению отношения сигнал/шум на 1,5-3 дБ в сравнении со стандартным облучателем Ku-диапазона. Частотная зависимость относительного снижения отношения сигнал/шум — неравномерная. В частотных интервалах 11470-11570 МГц для волн с вертикальной поляризацией и 11670-11800 МГц для волн с горизонтальной поляризацией уменьшение отношения сигнал/шум при применении 2C-2Ku насадки в сравнении со стандартным облучателем Ku-диапазона незначительно и в пределах точности измерений практически отсутствует. С другой стороны, для сигналов, транслируемых с некоторых транспондеров вертикальной и горизонтальной поляризаций, использование 2C-2Ku насадки приводит к снижению отношения сигнал/шум на 6-8 дБ, что практически приводит к полному отсутствию приема на этих частотах.
  • Влияние наличия диэлектрического цилиндра, устанавливаемого на крышке входного раскрыва 2C-2Ku насадки, в Ku-диапазоне заметно для обоих принимаемых линейных поляризаций. Разница в регистрируемом увеличении отношения сигнал/шум для облучателя, снабженном этим элементом, достигает 3-3,5 дБ. Частотная зависимость этого эффекта — неравномерная (от 0 до 3,5 дБ).
  • В зависимости от типа поляризации (вертикальная или горизонтальная) и частоты сигнала, в Ku-диапазоне заметен эффект неравномерного распределения амплитуды в раскрыве облучателя 2C-2Ku насадки, проявляющийся в относительном угловом смещении максимума принимаемого сигнала (для используемой антенны — 0,2-0,3 градуса). В большей степени этот эффект проявился для сигналов с горизонтальной поляризацией для облучателя без диэлектрического цилиндра, устанавливаемого в раскрыве насадки. Практически это приводит к необходимости подстройки углового положения антенны при приеме сигнала с этих транспондеров. Направление и величина смещения положения оптимальной настройки антенны при приеме сигнала различна для каждого из этих транспондеров. Возможно, что требуемое смещение антенны, приводя к дополнительному изменению поляризации падающей волны, компенсирует вносимое насадкой рассогласование по поляризации на этих частотах.

Тестирование показало, что представленная универсальная 2C-2Ku насадка может использоваться в совмещенных приемных системах C- и Ku-диапазонов и является хорошим компромиссным решением при построении или модернизации любительской спутниковой антенной системы.

Автор благодарен фирме «Юниторг» (г. Москва), предоставившей для тестирования универсальную 2C-2Ku насадку для приемной спутниковой антенны.


 
Теле-Спутник Июль 2007
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт