4. Апертурные антенны

Это один из самых распространенных типов антенн и используются они, как самостоятельные антенны, так и как облучатели для линзовых и зеркальных антенн. Для получения большей направленности волноводный излучатель превращают в рупорную антенну. Наиболее распространенными являются секториальные - 3.2 а,б., пирамидальные и конические рупоры. Форма главного лепестка амплитудной ДН рупорной антенны зависит от угла раствора рупора. Исследования показали, что при постоянной длине рупора наибольшая направленность излучения для секториальных рупоров получается при углах раствора рупора, которые соответствует следующим фазовым ошибкам на краях раскрыва: Ф = 3/4 в плоскости Н, Ф= /2 в плоскости Е. Рупоры с такими значениями максимальных фазовых ошибок получили название оптимальных. Размеры оптимального Н-плоскостного секториального рупора связаны между собой соотношением:

Lн_опт = а²_р/3,

где Lн_опт, а_р - оптимальная длина и ширина раскрыва рупора. Ширина луча такого рупора на уровне 0.5 по мощности (рад) рассчитывается по формуле:

в плоскости Н ------ 2^н_0.5 = 1.4/а_р

в плоскости Е ------

Коэффициент направленного действия оптимальных секториальных рупоров рассчитывается так:

D = 4S/²/

Здесь S - площадь раскрыва рупора, см2;  - КИП раскрыва, равный 0.64. Пирамидальный рупор может быть клиновидным или остроконечным.

5. Зеркальные параболические антенны

Зеркальные антенны - представляют собой совокупность металлического рефлектора (зеркала) и облучателя (рупора). Принцип действия зеркальных антенн состоит в том, что в проводящем покрытии рабочей поверхности зеркала падающие от источника излучения электромагнитные волны СВЧ диапазона наводят (индуцируют) токи, а эти токи в свою очередь индуцируют вторичные электромагнитные волны. Наиболее распространены зеркала в виде параболоида вращения, усеченного параболоида и параболического цилиндра. Такая конфигурация зеркал связана с тем, что необходимо создать такую конфигурацию токов текущих по поверхности (в тонком скин-слое), чтобы вторичные электромагнитные волны фокусировались в круглый волновод

6. Антенны для приёма передач снтв и их свойства

Использование приёмных антенн позволяет собирать электромагнитную энергию с некоторой площади (эффективной площади антенны) и концентрировать её в сечении волновода. Для передач сигналов СНТВ используются диапазоны частот: на ретранслятор спутника подаются сигналы на частоте 14 ГГц и выше, а на Землю передаются сигналы в двух диапазонах частот (10.9-11.7) ГГц или (11.7- 12.5) ГГц. В приёмную станцию входят три конструктивно разделённые части: антенно-фидерное устройство (антенна, облучатель, поляризатор), внешний блок (малошумящий усилитель и частотно-понижающий конвертор) и внутренний блок (ресивер). Антенна и внешний блок устанавливается вне помещения. Размещение антенны вне помещения связано с тем, что передатчик ретранслятора, установленного на спутнике имеет ограниченную мощность – не более 250 Вт. При большей мощности передатчика будут иметь место сильные помехи для соседних спутников, которые располагаются на геостационарной орбите достаточно плотно.

Рис. 4 Конфигурация осесимметричной антенны

Для СНТВ в настоящее время, в основном применяют не осесимметричные антенны (см. рис. 3), а так называемые офсетные антенны (см. рис. 4), у которых приемный конический рупор 2 находится не на оси параболоида зеркала антенны 1, а вынесен из потока СВЧ мощности, падающей на зеркало антенны.

Рис. 5 Конфигурация офсетной антенны

Приемный конический рупор находится в одном блоке с конвертером 3, так что этот весь блок часто называют блоком конвертера. При этом поверхность зеркала антенны является уже не параболоидом вращения, а вытянутым параболоидом, у которого длины двух взаимно перпендикулярных хорд (вертикальной и горизонтальной) не равны. При этом вертикальная хорда имеет большую длину. Офсетная конструкция антенны имеет три преимущества перед осевой конструкцией. Первое из них - приемная рупорная коническая антенна не экранирует излучение от спутника, падающее на параболическое зеркало, второе – облучатель не подвергается действию отраженных волн (выше качество согласования рупора с зеркалом), третье - при таком расположении приемной рупорной антенны большая ось параболического зеркала практически вертикальна, что облегчает поиск спутника. Расположение зеркала антенны близкое к вертикальному значительно уменьшает вероятность налипания снега на ее рабочую поверхность .Эти четыре преимущества сопровождают появившийся недостаток – возросла сложность изготовления зеркала антенны. Зеркало антенны изготавливают из алюминия или стали с покрытием из меди. Более современными являются антенны со стальными зеркалами, которые меньше привлекают внимание воров – сдатчиков цветных металлов. На поверхность стальной основы зеркала наносится слой гальванической меди. Толщина этого слоя превосходит толщину скин-слоя в несколько раз. На частоте толщина скин-слоя для меди составляет 0.65 мкм. При толщине медного покрытия рабочей поверхности зеркала 10 мкм величина омических потерь в зеркале составляет 0.03 dB, а при толщине, равной 5 мкм величина омических потерь в зеркале составляет 0.04 dB.