ваний.
Прийом сигналів супутникового телебачення здійснюється спеціальними приймальними пристроями, складовою частиною яких є антена. Для професійного та аматорського прийомів передач з ІСЗ найбільш популярні параболічні антени, завдяки властивості параболоїда обертання відображати падаючі на його апертуру паралельні осі промені в одну точку, звану фокусом. Апаратура - це частина площини, обмежена кромкою параболоїда обертання.
Параболоїд обертання, який використовується в якості відбивача антени, утворюється обертанням плоскої параболи навколо її осі. Параболою називається геометричне місце точок, рівновіддалених від заданої точки (фокуса) і заданої прямої (директриси) (рис. 1). Точка F - фокус і лінія АВ - директриса. Точка М з координатами х, у - одна з точок параболи. Відстань між фокусом і директоркою називається параметром параболи і позначається буквою р. Тоді координати фокусу F наступні: (р/2, 0). Початок координат (точка 0) називається вершиною параболи.
За визначенням параболи відрізки MF і РМ рівні. Згідно з теоремою Піфагора? =FK? + MK?.
У той же час
== х - р/2, КМ=у, РМ=х + р/2,
тоді
(х - р/2)? + У? =(Х + р/2)?.
Зводячи в квадрат вирази в дужках і приводячи подібні члени, остаточно отримуємо канонічне рівняння параболи:
у? =2рх.
За цій класичній формулі зроблені мільйони антен для прийому сигналів супутникового телебачення. Чим же заслужила увагу дана антена?
Паралельні осі параболоїда, промені (радіохвилі) від супутника, відбиті від апертури до фокусу, проходять однакове (фокусна відстань). Умовно два промені (1 і 2) падають на площу розкриву параболоїда в різних точках (рис. 2). Однак відбиті сигнали обох променів проходять до фокусу F однакову відстань. Це означає, що відстань A + B=C + D. Таким чином, всі промені, які випромінює передавальна антена супутника і на яку направлено дзеркало параболоїда, концентруються синфазно у фокусі F. Цей факт доводиться математично (рис. 3).
Вибір параметра параболи визначає глибину параболоїда, т. е. відстань між вершиною і фокусом. При однаковому діаметрі апертури короткофокусні параболоїди володіють великою глибиною, що робить вкрай незручним установку опромінювача у фокусі. Крім того, в короткофокусних параболоїдом відстань від опромінювача до вершини дзеркала значно менше, ніж до його країв, що призводить до нерівномірності амплітуд у опромінювача для хвиль, що відбилися від кромки параболоїда і від зони, близької до вершини.
Довгофокусні параболоїди мають меншу глибину, установка опромінювача є більш зручною і амплітудний розподіл стає більш рівномірним. Так, при діаметрі апертури 1,2 м і параметрі 200 мм глибина параболоїда дорівнює 900 мм, а при параметрі 750 мм - всього 240 мм. Якщо параметр перевищує радіус апертури, фокус, в якому повинен знаходитися опромінювач, розташовується поза об'ємом, обмеженого параболоїдом і апертурою. Оптимальним вважається варіант, коли параметр дещо більше, ніж радіус апертури.
Супутникова антена - єдиний підсилюючий елемент приймальної системи, який не вносить власних шумів і не погіршує сигнал, а отже, і зображення. Антени з дзеркалом у вигляді параболоїда обертання діляться на два основні класи: симетричний параболічний рефлектор і асиметричний (рис. 4, 5). Перший тип антен прийнято називати прямофокусную, другий - офсетними.
Офсетна антена є як би вирізаним сегментом параболи. Фокус такого сегменту розташований нижче геометричного центру антени. Це усуває затінювання корисної площі антени опромінювачем і його опорами, що підвищує її коефіцієнт корисного використання при однаковій площі дзеркала з осесиметричною антеною. До того ж, опромінювач встановлений нижче за центр тяжіння антени, тим самим збільшуючи її стійкість при вітрових навантаженнях.
Саме така конструкція антени найбільш распространенна в індивідуальному прийомі супутникового телебачення, хоча в даний час використовуються і інші принципи побудови наземних супутникових антен.
Офсетні антени доцільно використовувати, якщо для стійкого прийому програм вибраного супутника необхідний розмір антени до 1,5 м оскільки із збільшенням загальної площі антени ефект затінення дзеркала стає менш значним.
Офсетна антена кріпиться майже вертикально. Залежно від географічної широти кут її нахилу трохи змінюється. Таке положення виключає збирання в чаші антени атмосферних опадів, які сильно впливають на якість прийому.
Принцип роботи (фокусува...
