Переключатель поляризаций 4Ku для приемной спутниковой системы

Задача одновременного приема сигналов спутниковых трансляций Ku-диапазона, которые используют круговую и линейную поляризацию, возникает при использовании моторизованной антенной системы или фиксированной антенны. В первом случае это необходимость приема программ различных спутников, часть из которых ведет вещание в линейной поляризации, а часть — в круговой; во втором — прием сигналов с одного спутника, различные транспондеры которого используют два типа поляризации. Представленное для тестирования устройство — переключатель поляризаций 4Ku, разработано компанией «Юниторг» (г. Москва). Оно предназначено для модернизации любительской спутниковой приемной установки и позволяет осуществлять прием электромагнитных волн в Ku-диапазоне (от 10,7 до 12,75 ГГц), имеющих круговую и линейную поляризации. Это изделие может быть применено совместно с облучателями и конвертерами, имеющими стандартный установочный фланец в составе приемных антенных систем различных конструкций. Для российских пользователей может представить интерес использование этого устройства при приеме программ, вещаемых со спутника Eutelsat W4 / Eutelsat Sesat, 36° в.д., каналов, транслирующихся с европейских спутников Hot Bird, Astra и других. Конструкция и подключение Переключатель поляризаций, или, как его кратко называет производитель, «катушка 4Ku» — это электромеханическое устройство, обеспечивающее прием волн с линейной или круговой поляризацией. Переключатель представляет собой волноводную конструкцию, основой которой является круглый волновод Кu-диапазона диаметром 19 мм, снабженный с двух сторон присоединительными фланцами C120. На фланце, предназначенном для соединения с облучателем, имеется канавка, в которую устанавливается резиновое уплотнительное кольцо. Внутри волновода расположена пластина деполяризатора, которая имеет возможность поворачиваться вокруг оси, совпадающей с продольной осью волновода. В качестве деполяризатора использована металлодиэлектрическая пластина, выполненная из фольгированного стеклотекстолита толщиной 0,2 мм. Длина пластины — 23 мм. Для защиты от климатических воздействий она покрыта лаком. Диэлектрические стойки оси вращения пластины деполяризатора лежат в плоскостях, параллельных плоскости поперечного сечения волновода. На наружной стенке волновода с помощью хомута закреплен электромеханический привод, представляющий собой электромагнитное реле (судя по маркировке — изделие одного из известных азиатских производителей), у которого удалены выводы переключающих контактов. К выводам обмотки реле присоединен полуметровый кабель питания, снабженный разъемом IEC 169-2 male. Через боковую стенку волновода переключателя 4Ku пропущен поводок, механически связывающий пластину деполяризатора и подвижную группу электромагнитного реле. Крепление поводка к пластине обеспечивает поворот пластины деполяризатора при его поступательном движении. Регулировочные упоры, ввинченные в боковую стенку волновода, задают пределы перемещения пластины. Угол между направлениями в поперечном сечении волновода от центра к упорам составляет примерно 45°. Использование серийного изделия (реле) в таком «нештатном» режиме вызывает сомнения в надежности работы всего устройства при климатических воздействиях. Принцип работы устройства состоит в изменении состояния поляризации волны, распространяющейся внутри переключателя, обусловленном наличием пластины деполяризатора. Катушка 4Ku обеспечивает прием сигналов с линейной поляризацией, когда угол между приемным зондом и плоскостью пластины равен 0 или 90°. В этом состоянии питание на обмотку реле не подается. При подаче напряжения 9-18 В на обмотку реле пластина деполяризатора поворачивается на угол 45°, и переключатель поляризации переводится в режим приема сигнала с круговой поляризацией поля. Ток, потребляемый переключателем от источника 12 В, составляет около 40 МА. В сочетании с выбором зонда на конвертере «катушка 4Ku» позволяет осуществить выбор одной из четырех поляризаций (V, H, L, R). Переключатель поляризации 4Ku устанавливается в тракте между облучателем и конвертером. При сборке этих узлов тестируемое устройство располагается так, чтобы прозрачная диэлектрическая стойка оси вращения пластины деполяризатора и приемный зонд конвертера Ku-диапазона были параллельны. При использовании универсального конвертера этому положению соответствует ориентация пластины деполяризатора параллельно вертикальной плоскости поляризации принимаемой волны. Монтажная схема устройства приведена на рис. 1 (вид со стороны фланца, присоединяемого к облучателю). В комплект поставки входят необходимые элементы крепежа для соединения фланцев переключателя поляризации и облучателя. Для дистанционного управления переключателем поляризации может использоваться коммутирующий сигнал 0/12 В, формируемый, например, спутниковым ресивером. Учитывая, что не все модели ресиверов имеют порт управления «0/12 В», компания «Юниторг» оснастила тестируемое изделие дополнительным устройством — доработанным DiSEqC переключателем, управление которым может осуществляться любым ресивером. Доработанный DiSEqC переключатель, входящий в комплект поставки, по виду — серийно выпускаемый DiSEqC коммутатор на четыре входа. Схема подключения «катушки 4Ku» с использованием этого дополнительного коммутатора приведена на рис. 2. Конвертер подключается ко входу LNB 1 DiSEqC переключателя. К порту LNB 2 через переходник IEC169 / F подключается кабель управления электромеханическим приводом переключателя поляризации. При выборе порта LNB 2 на управляющую обмотку реле переключателя поляризации подается управляющее напряжение 12 В.Свободные порты LNB 3 и LNB 4 могут использоваться для подключения других антенных систем, например, выхода конвертера C-диапазона. При приеме трансляций, использующих линейно-поляризованные волны, в конфигурации приемной системы меню настройки ресивера выбирается порт DiSEqC. А для приема волн с круговой поляризацией выбирается порт DiSEqC B. Подбор комплектующих, крепежа и качество сборки изделия катушка 4Ku создает впечатление, что это опытный образец кустарного исполнения. Надеемся, что производитель обратит внимание на этот недостаток. Результаты испытаний Для тестирования представленного устройства применялась методика сравнительных испытаний. Для измерений использовалась офсетная параболическая антенна Raven Gemini 50 (60х51см, F/D=0,6). В качестве критерия оценки использовался параметр «Качество» сигнала цифровой трансляции, регистрируемый с помощью бытового спутникового ресивера Humax VA-Ace+. Считывание значений параметров сигнала осуществлялось вручную (отдельно для каждого транспондера выбранного спутника). В экспериментах использовался конвертер Ku-диапазона Digicom DK-J71 (фланец C-120, универсальный, Kш=0,6 дБ).В качестве облучателей приемной системы применялись: • FH № 1 — офсетный облучатель Ku-диапазона («Юниторг»); • FH № 2 — офсетный облучатель Ku-диапазона с диэлектрическим деполяризатором — полимерной прямоугольной пластиной размерами 12х19 мм; • FH № 3 — офсетный облучатель с установленным переключателем поляризации «катушка 4Ku». Измерения эффективности работы приемной системы производились в режимах: 1. Прием сигналов, имеющих линейную поляризацию. Спутник Astra 1, 19° в.д. Облучатели FH № 1 и FH № 3. 2. Прием сигналов, имеющих круговую поляризацию. Спутник Eutelsat W4, 36 в.д. Облучатели FH № 2 и FH № 3. Диаграммы, отображающие «Качество сигнала» приема цифровых пакетов программы испытаний, приведены на рис. 3-5. Результаты испытаний переключателя поляризации «катушка 4Ku» показывают, что: • Вносимое изделием затухание при приеме волн с линейной поляризацией в диапазоне частот 10700-12680 МГц составляет 1,5-2 дБ для случая, когда плоскость поляризации совпадает с плоскостью пластины деполяризатора и не превышает 0,7 дБ, когда угол между плоскостью поляризации плоскостью пластины деполяризатора составляет 90°. Коэффициент затухания зависит от частоты. Зависимость — неравномерная. Максимальное затухание наблюдается на частоте примерно 11 000 МГц. • Применение переключателя поляризации при приеме сигналов с круговой поляризацией в диапазоне частот 11700-12480 МГц практически эквивалентно по эффективности использования для этой цели полимерного диэлектрического деполяризатора, установленного в волноводе облучателя. Наблюдается незначительное улучшение качества приема в диапазоне частот 12180-12210 МГц. Неравномерность частотной характеристики представленного устройства в этом режиме не превышает точности проводимых измерений. Представленный переключатель поляризации может использоваться для приема сигнала в линейной и круговой поляризациях Ku-диапазона совместно с универсальным конвертером фланцевого типа. Отличительным признаком рассматриваемого устройства является простота управления благодаря использованию для переключения типов поляризаций стандартных команд DiSEqC коммутаций. Автор благодарен фирме «Юниторг» (г. Москва), предоставившей для тестирования переключатель поляризаций 4Ku для приемной спутниковой системы.