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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Antennes paraboliques pour STV. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes de télévision S'étant intéressés à la réception du STV, les radioamateurs acquièrent généralement un ensemble d'équipements prêts à l'emploi pour cela. Il comprend généralement une antenne parabolique (PA) de petit diamètre (0,9 ... 1,2 m). L'une des premières étapes de la mise à niveau du système consiste à acheter une antenne de plus grand diamètre. Mais les antennes de grand diamètre sont très chères, donc beaucoup de gens essaient de faire de la sonorisation à la maison. Dans la littérature amateur, des articles ont été publiés sur la fabrication de PA, par exemple [1], mais ils ne prenaient pas en compte certains facteurs. Le fait est que lors de la conception des antennes, il est nécessaire de prendre en compte les paramètres de l'alimentation, qui fait partie du convertisseur. Cet article vise à systématiser les données sur la conception des AP et à les appliquer aux conditions existantes. Il existe de nombreux types d'antennes micro-ondes - paraboliques, multiéléments, basées sur des lentilles de Fresnel, etc. En ce qui concerne les conditions artisanales, les PA sont recommandés, en raison de la simplicité de leur fabrication. Il existe deux versions de PA : - par collage sur la matrice ; - soudure à partir de fil de cuivre et de treillis (les antennes dites maillées). Chaque antenne a ses propres avantages et inconvénients. Les avantages du premier incluent la facilité de contrôle de la forme lors de la fabrication, le second - moins de poids et de dérive. Tout d'abord, vous devez déterminer quel irradiateur est disponible pour le radioamateur. Passons à la Fig. 1 et déterminons quels paramètres caractérisent l'antenne. Premièrement, il s'agit de son diamètre d (en règle générale, ils sont donnés au début du calcul). La distance la plus courte entre le foyer de l'antenne (l'alimentation du convertisseur est située au foyer, ou le deuxième miroir dans le cas d'un système à deux réflecteurs) et le réflecteur de l'antenne est appelée la distance focale f. La profondeur h du miroir est la plus grande distance entre le plan d'ouverture du réflecteur S et le réflecteur d'antenne lui-même. L'angle d'ouverture Ф est l'angle auquel le plan d'ouverture du miroir d'antenne S est visible depuis son foyer F. De plus, ils sont liés par les relations suivantes.
Le rapport f/d détermine les paramètres de votre illuminateur. Habituellement, f / d est compris entre 0,3 et 0,5. Plus ce rapport est grand, plus h est petit et plus la consommation de matières pour la fabrication du PA est faible (avec une certaine perte de gain Ku). Si vous avez un illuminateur f/d=0,3 et que vous souhaitez réduire vos coûts, achetez un illuminateur f/d=0,5, ou un illuminateur f/d variable est préférable.
Tout d'abord, selon la formule (2), la dépendance de y sur x (en prenant des valeurs de 0 à d / 2) est calculée et un tableau est compilé. Les valeurs résultantes sont transférées sur du papier millimétré et une parabole est construite. Il est ensuite collé sur une tôle d'acier de 5 mm d'épaisseur et découpé selon la ligne de la parabole. Ainsi, un couteau est obtenu (il est nécessaire de respecter strictement sa forme, car le résultat final et la qualité du PA en dépendent en grande partie). Ensuite, conformément à la Fig. 2, vous devez sélectionner la tige 2 et le roulement 1 de dimensions appropriées (3 - couteau). Dans ce cas, le couteau est raccourci de la moitié du diamètre de la tige 2 et soudé à celle-ci coaxialement. Conformément à la Fig. 3, un cadre est constitué d'une barre d'acier d'un diamètre de 8 ... 10 mm (soudure). Dans ce cas, les nervures 2 sont approximativement incurvées le long du couteau. Un roulement est soudé dans le haut du cadre. Le cadre est installé sur une surface plane, tandis que sous le roulement 1 (Fig. 3) il est nécessaire d'installer verticalement un tuyau 4 avec un diamètre intérieur supérieur au diamètre du roulement 1. Tout l'espace sous le cadre est rempli de pierre concassée ou briques brisées. Après avoir installé une rondelle 4 (Fig. 2) sur le roulement avec un diamètre légèrement supérieur au diamètre du roulement et une hauteur égale à l'épaisseur du futur PA (par exemple, pour un PA de diamètre 2 m, l'épaisseur est 25 mm), un couteau est inséré dans le roulement. Le mortier de béton ciment-sable est malaxé jusqu'à l'obtention d'une consistance épaisse, appliqué sur le cadre et nivelé avec un couteau. La matrice résultante est séchée pendant 3 à 5 jours. Le troisième jour (par temps sec), les fissures résultantes sont frottées avec de l'albâtre et nettoyées avec du papier de verre, en contrôlant la qualité de la surface avec un couteau. Il convient de noter que si vous prévoyez d'utiliser la matrice à plusieurs reprises, placez deux ou trois couches de matériau de toiture entre elle et le sol afin qu'elle ne s'effondre pas à cause de l'humidité. De plus, je ne conseille pas d'utiliser la recommandation de [2] pour faire une matrice d'argile, car ce matériau, une fois séché, donne de nombreuses fissures et la matrice résultante est de courte durée. Procédez ensuite au collage de l'antenne. Il existe de nombreuses façons de mener à bien ce processus. Voici quelques conseils. Tout d'abord, si vous collez une antenne de grand diamètre, souvenez-vous des trois inconvénients inhérents à celle-ci - poids lourd, résistance au vent et faible résistance. Pour simplifier la fabrication, divisez l'antenne (exactement) en 6 ... 8 secteurs (en même temps, tenez compte de la forme de leur connexion, de leur fixation). Dans ce cas, la matrice peut également être réalisée sous la forme d'un secteur, mais il est toujours préférable de la réaliser complètement, car. il sera possible d'y coller des antennes déportées. Pour plus de solidité, augmentez l'épaisseur du réflecteur et renforcez-le avec des nervures radiales en fil d'acier. En tant que matériau pour coller le PA, ils prennent généralement de la fibre de verre coupée en bandes et de la colle époxy. Vous pouvez utiliser la technique décrite dans [1], en la simplifiant quelque peu. Tout d'abord, un mélange de démoulage est appliqué sur la matrice lavée avec du savon, qui est utilisé comme huile automobile (le meilleur résultat est obtenu si la matrice est frottée avec une couche uniforme de mastic pour parquet avant cela). Un tuyau est fermement inséré dans la rondelle 4 (Fig. 2), sur laquelle une autre rondelle en duralumin est posée de manière lâche, dont la hauteur est égale à l'épaisseur du réflecteur. Ensuite, une couche de résine est appliquée (sans endommager le mélange de libération) et des morceaux de fibre de verre sont appliqués, en les lissant et en éliminant les bulles d'air. Bien sûr, il est souhaitable d'utiliser de la fibre de verre métallisée, mais vous pouvez également utiliser de l'ordinaire, en raison de l'inaccessibilité de la première. A l'avenir (après fabrication), il faudra coller sur le réflecteur des morceaux de papier d'aluminium découpés en secteur. Néanmoins, la première option, avec de la fibre de verre renforcée, est préférable en raison de la meilleure qualité de surface. Une autre option pour former une surface conductrice consiste à appliquer des peintures PA sur la surface réfléchissante, qui comprennent des bases de poudre métallique (argent, etc.). Après avoir amené l'épaisseur du réflecteur aux dimensions requises, des écrous sont moulés pour sa fixation. Il est également possible de souder le cadre auquel est fixé le réflecteur aux raidisseurs radiaux avec lesquels le réflecteur est fixé. Le réflecteur peut également être boulonné à travers des trous percés dans le PA après séchage. Les antennes de petit diamètre peuvent être fabriquées en papier mâché (l'idée a été suggérée par R.K. Gaydinov). Les journaux sont considérés comme une charge. Ils sont trempés dans l'eau et passés dans un hachoir à viande. La pâte à papier peint est ajoutée à la masse résultante en tant que liant. Le mélange résultant est appliqué sur la matrice (après y avoir appliqué un mélange séparateur) et nivelé avec une spatule, formant la surface souhaitée. Après séchage, l'antenne est retirée et recouverte d'une couche conductrice et de plusieurs couches de peinture nitro pour protéger le PA des précipitations atmosphériques. Au lieu de journaux, du tissu peut être utilisé comme décrit dans [2], formant du PA comme dans le cas de la fibre de verre, en utilisant de la pâte à papier peint comme liant. La seconde version de PA (mesh) est décrite dans [3]. Un modèle est créé pour cela (Fig. 4), dont les paramètres sont calculés par la formule (2). Des paraboles radiales en fil de cuivre épais sont pliées le long de celui-ci. L'épaisseur du fil est choisie en fonction du diamètre de l'antenne. Par exemple, pour une antenne d'un diamètre de 1,5 m, un fil d'un diamètre de 4 ... 5 mm est pris. Il faut aussi faire des ceintures circulaires. Le diamètre des cordes change par incréments de 10 à 30 cm.Les emplacements pour souder les cordes aux paraboles radiales sont calculés par la formule (1). Une fois le cadre fabriqué, il est recouvert d'un treillis de cuivre à mailles fines, qui y est soudé. Il convient de noter que plus le diamètre du PA est grand, plus le fil à partir duquel il est fabriqué est épais et plus il est difficile de le souder (lors de l'utilisation d'un fil d'un diamètre supérieur à 7 mm, le soudage par contact est souhaitable ).
L'étape suivante est la fabrication d'un dispositif d'orientation (OPU). Tous les OPU sont divisés en deux types : azimut-élévation et polaire. Le premier type est plus facile à fabriquer, car il n'utilise que deux axes de réglage (les deux sont utilisés lors de la reconfiguration de satellite à satellite). Le premier axe est l'azimut et son angle est calculé par la formule
où φ est la longitude du site de réception en degrés, Fsz est la position de IC3 en orbite en degrés, w est la latitude du site de réception en degrés. Si vous dirigez l'antenne plein sud, alors pour syntoniser un satellite donné en azimut, vous devez soustraire 180 ° de A. Si l'angle est positif, l'antenne est décalée de la valeur de cet angle vers l'ouest ; si négatif - à l'est. L'angle d'élévation de l'axe d'élévation 2 (Fig. 5) est calculé par la formule
La conception de la suspension est arbitraire. Ses dimensions dépendent du diamètre de l'antenne. Par exemple, pour une antenne d'un diamètre de 1,2 m, l'OPU est réalisée conformément à la Fig. 6.
Le type d'OPA spécifié est principalement utilisé avec des photodétecteurs offset et des photodétecteurs à mise au point directe de petit diamètre. Les antennes grand format étant plus lourdes, il est peu pratique de les réaligner autour de deux axes. Par conséquent, un autre type d'OPU est utilisé pour eux - polaire (Fig. 7). Il a quatre axes de rotation - A (1), UM (2), polaire (3) et correctif (4). Pour orienter l'antenne, il faut que le plan auquel appartiennent l'axe polaire et l'axe du réflecteur soit dans le plan de l'axe d'azimut 1 et de la direction au sud, marqué au midi vrai. Pour déterminer la direction, une petite épingle est enfoncée dans le sol et toutes les 20 ... 30 minutes, la position de l'ombre projetée par l'épingle est notée. La distance la plus courte entre l'extrémité de la broche enfoncée dans le sol et la ligne traversée par l'ombre de l'extrémité de la broche est la direction vers le sud.
Ensuite, réglez l'angle de l'axe PA (2) égal à la latitude du lieu de réception en degrés. Régler l'angle sur l'axe de correction (4)
Ensuite, l'axe polaire (3) est tourné d'un angle
où f est la longitude du lieu de réception ; Fiss - emplacement du satellite dans l'OSG (si EL alors (Piss>0, si ouest, alors Fiss<0). Comme vous pouvez le voir, dans le cas d'une suspension polaire, seul l'axe polaire est utilisé pour passer de satellite en satellite (ce qui a donné le nom à ce type d'OPU). Par conséquent, le réaccord de l'antenne est simplifié. La plage de réglage se situe à ± 40 ° par rapport à la direction sud. Mais pour la facilité d'utilisation, ils paient avec la complication du mécanisme OPU. La figure 8 montre l'une des nombreuses variantes de l'OPA polaire.
Les dimensions sont indiquées pour un PA d'un diamètre de 2 m.Une bride 1 est soudée au tuyau 2. Une bride 3 est posée sur le dessus, qui tourne librement autour de son axe. Les brides présentent des trous 4 pour leur fixation mutuelle. Deux tubes 5 de diamètre 40 mm et de longueur 60 cm sont soudés à la bride supérieure. Un tube 6 de longueur 80 cm est fixé à ces tubes par deux boulons. Deux tubes 6 de diamètre 7 mm et de longueur 40 cm sont soudés au tuyau 25. Un trapèze 7 est fixé aux tuyaux 8 au moyen de vis 12 (le trapèze est constitué de tuyaux d'un diamètre de 25 ... 32 mm). Un réflecteur d'antenne est fixé au trapèze au moyen de supports 9, 10 (très résistants), tandis qu'une goupille à extrémités filetées est insérée dans le tube inférieur du trapèze, et le support 10 est fixé au tube supérieur du trapèze par au moyen de vis 11, qui règlent l'angle de correction. Les axes d'élévation et polaire sont ajustés à l'aide de longes (non illustrées sur la figure pour plus de simplicité). Il est important de les disposer de manière à ce qu'ils soient accessibles et ne gênent pas l'accès au convertisseur, qui dispose d'une alimentation rétroréfléchissante. Je ne vous conseille pas d'adapter toutes sortes de positionneurs, actionneurs et autres moyens de réglage à distance, dont l'utilisation ne se justifie que dans les cas où des PA de petit format sont utilisés. Dans la fabrication de PA, il est nécessaire d'assurer le jeu minimum de toutes les articulations, car la turbulence de l'antenne dans le vent a un effet néfaste sur la réception et conduit également à la destruction rapide de l'OPA. Pour monter le convertisseur sur l'antenne, conformément à la Fig. 9, trois trous sont percés dans le réflecteur. L'anneau 1 est en duralumin de diamètre intérieur égal au diamètre du col du convertisseur. L'anneau peut être constitué de deux parties reliées par des boulons. Trois trous 3 sont percés dans l'anneau et enfilés dans ceux-ci. Trois tiges 2 sont en duralumin (tubes).Leur taille est choisie de sorte que l'anneau 1 soit à 2 ... 3 cm du point focal F. Des fils sont coupés aux extrémités des tiges et vissés dans l'anneau 1, puis ils sont attachés au réflecteur 4 .
Le gain de l'antenne reçue est calculé par la formule
où Q - facteur d'utilisation de la surface (KPI), pour la plupart des types d'irradiateurs Q = 0,4 ... 0,7 (généralement 0,6); L est la longueur de l'onde reçue. Le tableau résume les données des antennes Ku de trois diamètres sur les gammes les plus utilisées (Q=0,6). Comme nous pouvons le voir, plus la fréquence est élevée, plus le Ku de l'antenne est grand. Mais dans la situation actuelle (les satellites ont une puissance rayonnée effective à peu près égale) avec une atténuation du signal différente sur le trajet satellite-Terre (à des fréquences plus élevées, l'atténuation est plus grande), le signal résultant à l'entrée du récepteur sur différentes bandes est approximativement le même. Un autre fait intéressant est que dans les catalogues de nombreuses entreprises qui négocient en PA, il y a évidemment des Ku surestimés. Vous pouvez le vérifier vous-même en calculant le KU à l'aide de la formule ci-dessus. Tableau 1
Le tableau montre également qu'aux basses fréquences, l'utilisation de PA n'est pas pratique en raison du Ku inférieur par rapport aux réseaux phasés d'antenne. Je vais vous donner quelques conseils. 1. Plus le diamètre du PA est grand, plus son diagramme de rayonnement est étroit, il est donc conseillé d'installer une antenne de petit diamètre à côté d'une grande antenne et de la syntoniser sur un satellite qui a le niveau de signal maximum dans votre région. Ensuite, en remarquant la direction approximative du satellite, pointez la grande antenne dans la même direction. Après avoir reçu le signal, corrigez la position de l'irradiateur au foyer de l'antenne pour la meilleure réception d'image des canaux faibles. Il est possible de simplifier encore la reconfiguration d'une grande antenne en fixant une petite sur sa tranche de manière à ce que les axes de rotation des PA 1, 2 (Fig. 10) soient parallèles. Il est nécessaire d'introduire des vis correctives dans le schéma de montage d'une petite antenne pour prérégler le parallélisme des axes de l'antenne. Après avoir reçu le signal avec une petite antenne, ils passent à une grande.
Pour un réglage fin d'un satellite (même avec un très petit signal), il est très pratique d'utiliser des détecteurs spéciaux, dont les circuits ont été publiés dans la littérature radioamateur. De plus, à cette fin, vous pouvez utiliser un analyseur de spectre (dans la plage de 1 à 2 GHz), en appliquant un signal du convertisseur via un condensateur d'isolement. Dans ce cas, ne pas oublier d'appliquer une tension d'alimentation +14 V au convertisseur. 2. Il est nécessaire de mettre soigneusement à la terre l'antenne et le convertisseur afin d'éviter une panne de l'équipement pendant un orage (à en juger par les statistiques, cela se produit assez souvent). Pour ce faire, enroulez sur le connecteur reliant le câble au convertisseur, 2 ... 3 tours de fil d'un diamètre de 1,5 ... 2 mm et mettez-le à la terre. Le même fil est utilisé pour mettre à la terre (séparément et en parallèle à un circuit) la surface métallique de l'antenne et l'OPU. 3. N'oubliez pas que plus le diamètre de l'antenne est grand, plus sa résistance au vent est grande, il est donc nécessaire de prévoir des mesures pour protéger l'antenne et l'OPU des charges de vent. Utilisez de l'acier laminé de haute qualité pour la fabrication d'OPU. Par exemple, si un PA d'un mètre de long nécessite un tuyau porteur d'un diamètre de 32 ... 40 mm, alors pour un de deux mètres - 120 ... 150 mm. Si possible, installez l'antenne de manière à ce qu'elle soit protégée de l'arrière par un mur. Si possible, évitez de monter l'antenne en hauteur. En conclusion, je tiens à souligner que cet article ne décrit qu'une petite partie des systèmes d'antennes. Je remercie personnellement V.V. Orlov et S.A. Kozlov pour leur aide dans la fabrication de structures métalliques, dont les dessins sont donnés dans cet article. littérature
Auteur : V. Fedorov, p. Léon Tolstoï, région de Lipetsk ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru
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