Выбор и анализ возможного варианта построения антенны земной станции спутниковой связи, страница 8

Наиболее популярным материалом для изготовления спутниковых антенн является алюминий, он легче стали и не подвержен коррозии, но он мягок, и при неаккуратном обращении (это особенно касается зеркал большого диаметра > 1,2 м) алюминиевые антенны легко деформируются, что весьма пагубно влияет на их характеристики.

Стальные антенны прочнее, дешевле (правда ненамного), но тяжелее и подвержены коррозии, которая снижает их отражающие свойства. Поэтому при покупке стального зеркала стоит обратить внимание на качество окраски.

Пластиковые зеркала легкие, но к ним легко прилипает снег. С течением времени такие антенны подвержены сильным деформациям под действием окружающей среды (резкие перепады температур, ультрафиолет).

Сетчатые антенны устойчивы к ветровым нагрузкам и часто незаменимы при монтаже на большой высоте и в ветреных районах. К тому же они значительно меньше портят «пейзаж», особенно в исторических районах. К сожалению, они показывают более низкие характеристики при приеме сигналов Ku (самого на сегодняшний день популярного) диапазона, и, следовательно, для этого требуется антенна большего диаметра, чем сплошное зеркало, обеспечивающее прием такого же качества. Так как в России сетчатые антенны не производятся, то стоят они обычно дороже своих сплошных «коллег».

Поверхности зеркала придается форма, обеспечивающая формирование нужной диаграммы направленности.

Для закрепления малого зеркала (контррефлектора) в фокусе основного зеркала используются разные виды креплений. В основном применяют штанги, как круглой, так и более сложной формы, выполненные в виде каркасных сооружений (для придания большей прочности). Толщина штанг зависит от размеров антенны и условий эксплуатации, т.к. требуется надежное крепление малого зеркала. В короткофокусных антеннах возможен нетрадиционный способ крепления: контррефлектор поддерживается с помощью радиопрозрачного держателя.

2.4 Разработка облучателя

В классических двухзеркальных антеннах форма ДН облучателя, обычно рупора, во многом определяет характеристики всей антенны. При этом важны как форма основного лепестка в секторе облучения малого зеркала, так и крутизна ДН и уровень боковых

лепестков (УБЛ) вне этого сектора. Высокий КИП при минимальном уровне бокового излучения в ДН антенны получается в том случае, когда распределение амплитуд в раскрыве антенны близко к равномерному с быстрым спадом поля у его краев. Идеализированная форма ДН облучателя имеет вид, показанный на рисунке 2.4.1,а.

Рисунок 2.4.1 – Диаграмма направленности рупора

Степень подъема поля у краев малого зеркала при  определяется в основном значением угла раскрыва параболоида. Чем более короткофокусной является антенна, тем больше должна быть величина соответствующего максимума ДН облучателя.

Весьма существенно, чтобы главный лепесток в пределах облучения малого зеркала  был осесимметричен, так как при этом обеспечивается одинаковая форма ДН антенны во всех плоскостях. Одновременно минимальным окажется уровень поля кроссполяризации. 

Минимальный уровень бокового излучения облучателя обеспечит минимальную утечку энергии облучателя через плоскость раскрыва и соответственно малый уровень излучения в ДН антенны. 

Целесообразной является такая форм ДН облучателя, которая получается  наиболее  естественным путем в обычно используемых рупорных излучателях. Вид такой идеализированной ДН показан на рисунке 2.4.1,б. Поле максимально в главном направлении и круто спадает в стороны от него при минимальной утечке вне сектора облучения малого зеркала.

Можно отметить следующую общую закономерность: чем более широкоугольной является ДН рупора, тем для более короткофокусных антенных систем данный рупор оказывается оптимальным.