Конвертеры для спутниковых антенн

Мало кто знает, что первый Простейший Спутник 4-го октября сошел с носителя, мало чем отличавшегося от межконтинентальной баллистической ракеты. Еще точнее новое изделие было производным от этого мощного оружия, при помощи которого Н. Хрущев в свое время хотел показать Кузькину мать всем врагам социализма. Американцы так были напуганы полетом Гагарина, что немедленно отправили экспедицию на Луну, где, как известно, на обратной стороне находятся базы инопланетян. Шутки шутками, но гонка вооружений зашла так далеко, что вскоре космос был напичкан шпионскими летательными аппаратами. И чтобы спутники не мешали работе друг друга, было решено ввести какие-то единые стандарты, и по территориальному признаку, и по назначению. Сегодня мы рассмотрим, как конвертеры для спутниковых антенн поддерживают требования стандартов, и зачем все это нужно.

Деление конвертеров по частотам

В 1977 году собралась международная конференция, на который были приняты некоторые правила для систематизации спутниковой активности. Естественно, этой процедуре предшествовали многочисленные исследования со стороны всех участников. Изучалось прохождение волн различной длины через атмосферу. Шутка ли, пробить воздух до самой почвы из космоса? К слову сказать, геостационарные спутники парят не так уж и низко над Землей. Почему парят? Потому что Земля вертится неустанно, и чтобы это движение как-то компенсировать, спутнику тоже приходится чуточку двигаться по орбите. На самом деле скорость его огромна, поскольку за 24 часа, он должен сделать полный оборот.

Конвертеры для антенн

Радиус Земли составляет примерно 6370 км. На самом деле форма нашей планеты не то что не круглая, но даже и не эллиптическая. Специалисты говорят, что она больше напоминает грушу, сужающуюся к Северному полюсу, но подходящего тела в геометрии попросту не существует. Поэтому считается, что формой земли является геоид. Это говорится к тому, что когда мы сейчас приведем значение радиуса орбиты, необходимо понимать, что отсчет ведется от условного центра земли, находящегося на пересечении плоскости экватора и оси, соединяющей оба географических полюса. При этом центр массы планеты находится в другом месте, и не стоит путать географические полюсы с магнитными (на которые указывает компас).

Итак, чтобы спутник начал вращаться вокруг Земли, необходимо сообщить ему Первую космическую скорость. При это не забываем, что по орбите аппарат должен двигаться с угловой скоростью вращения планеты. То есть совершать один оборот за 24 часа (23 часа 56 минут). Умные головы подсчитали, что для этого радиус орбиты должен составлять примерно 42160 км при высоте над уровнем моря порядка 35790 км. Поскольку Земля вращается вокруг оси, проходящей через ее полюса, то возможна единственная орбита для геостационарных спутников. И расположена она строго над экватором. Для того, чтобы придать неподвижность относительно Земли спутнику на любой другой орбите, придется постоянно прикладывать достаточно большие усилия и тратить много ресурсов.

Сказанное не значит, что космические аппараты, висящие над экватором на высоте 35790 км, не нуждаются в человеческом внимании. Специальные станции постоянно следят за положением и ориентацией спутников, внося при необходимости коррективы в их движение. Но поправки столь малы, что топлива вполне хватает на долгие годы работы космического аппарата. Теперь мы знаем, почему все тарелки в нашем полушарии смотрят на юг. Не строго по меридиану, но все же в направлении экватора.

Читайте также:  Комнатная ТВ антенна своими руками

Спутниковая антенна

Поскольку нулевой меридиан проходит через ось пассажного прибора Гринвичской обсерватории, находящейся на территории Великобритании, то вся Россия лежит в Восточном полушарии. Список спутников, вещающих на этом пространстве можно найти, например, в Википедии. Не все из них будут видны из любой точки земной поверхности одновременно, поэтому выбирайте провайдера со всей аккуратностью. В противном случае телевизор посмотреть не удастся.

Зачем нужен конвертер для спутниковой антенны

Итак, выбран спутник, который виден над горизонтом в точке установки антенны, теперь пришло время посмотреть телевизор, но не все так просто. Дело в том, что комиссия, которая собиралась в 1977 году — мы уже о ней упоминали, — разбила диапазоны вещания на поддиапазоны. Вот неполный перечень:

  1. L, от 1,4 до 1,7 ГГц.
  2. S, от 1,9 до 2,7 ГГц.
  3. С, от 3,4 до 7 ГГц.
  4. Х, от 7,25 до 8,4 ГГц.
  5. Кu, от 10,7 до 14,8 ГГц.
  6. Ка, от 15,4 до 30,2 ГГц.
  7. К, от 84 до 86 ГГц.

Конвертер для спутниковой антенны

Некоторые частоты задействованы военными. Для телевещания используются диапазоны С и Ku, причем в Европе задействован преимущественно второй из них, а вот на территории России можно встретить оба. Поэтому первое, что мы скажем о конвертерах для спутниковых антенн — они бывают для разных диапазонов. В основном это касается геометрических размеров. Необходимо отметить, что тарелки для разных диапазонов также имеют разный диаметр (в идеале). Чем длина волны меньше (выше частота), тем скромнее габариты спутниковой антенны. Это вызвано особенностями фокусировки электромагнитных волн параболоидами (форма тарелки).

И хотя в магазине продается полный комплект из спутниковой антенны и конвертера для нее, находится немало любителей объять необъятное, которые пытаются поставить рядом два различных устройства для приема радиоволн. Чем это может быть вызвано? Например, имеется два спутника, один из них вещает в диапазоне С, а другой — в Ku. Тогда используя опыт применения тороидальной антенны любители размещают два конвертера нужным образом так, чтобы каждый принимал сигнал с одной из точек небосвода, где расположились упомянутые космические аппараты.

При этом тарелка направляется примерно на экватор. Критерием служит максимум сигнала со спутника на выходе. А затем каждый из конвертеров подстраивается нужным образом. Они перемещаются по направляющей относительно тарелки до тех пор, пока не будет достигнут уверенный прием. Если не совпадает угол линейной поляризации, то производится поворот конвертера спутниковой антенны должным образом. Для круговой поляризации ориентация конвертера относительно собственной оси значения не имеет.

Читайте также:  Какая спутниковая антенна лучше

Поиск сигнала антенной

Для осуществления всех операций используются специальные приборы (Satellite Finder), снимающие сигнал тарелки и оценивающие прием. Принятая информация обоих конвертеров суммируется согласующими устройствами и подается на вход детектора. На экране отображается таблица из спутников, и можно получить данные по принятому сигналу каждого из них. При необходимости база данных пополняется собственными настройками.

Итак, конвертер для спутниковой антенны — это устройство приема электромагнитного сигнала, излученного спутником. Тарелка служит для фокусировки волн на входе конвертера. При этом достигается максимум амплитуды электромагнитного поля в этом месте. Установка двух конвертеров для спутниковой антенны на одну тарелку основывается на том, что все лучи, пришедшие с одного направления собираются в фокальной плоскости. То есть конвертер для спутниковой антенны должен смотреть прямо в центр тарелки и находится в упомянутой плоскости. А что делать, если один космический аппарат вещает на разных частотах? Для этого в продаже имеются совмещенные конвертеры для обоих диапазонов.

При настройке антенны более чем на один спутник, необходимо помнить не только о частотах. Выше мы вскользь упоминали о том, что поляризация сигнала может быть круговой или линейной, но как это учитывается на стороне конвертера? Все гениальное просто. Разница лишь в небольшой детали конструкции.

Конструкция конвертеров для спутниковых антенн

Любой конвертер, независимо от частоты и типа поляризации имеет схожую конструкцию. Вот основные детали:

  • отрезок круглого волновода, один из концов запаян наглухо, второй — служит для приема радиоволн;
  • раструб на открытом конце волновода для улучшения свойств направленности и согласования на всех частотах;
  • электронный блок, через антенны которого принимается сигнал.

В общем любой конвертер, это просто отрезок трубы с раструбом и небольшой металлической коробкой снизу, приделанной намертво. Антенны — это такие штырьки, торчащие в глубине волновода. Вся конструкция покрыта пластиком и спереди имеется круглая крышка, плотно запрессованная на раструб. А теперь о поляризации.

Оказывается, устройство конвертера спутниковой антенны таково, что принимается всегда только линейная поляризация. Если спутник излучает круговую, то в волновод вставляется пластиковая пластина под углом 45 градусов к оси трубы. Этим достигается деполяризация. Многие любители заметили эту маленькую деталь и начали дорабатывать конструкцию под свои нужды. Настройка конвертера спутниковой антенны на нужный тип поляризации производится установкой или снятием этой самой диэлектрической пластины. Изготовить ее можно, например, из пластиковой карты.

Более того, в таком свете становится возможным использование конвертеров в тороидальных антеннах. Просто пластина склоняется на 45 градусов в другую сторону (переотражение меняет круговую поляризацию на противоположную). Чтобы открыть герметичную пластиковую крышку, ее помещают в кипяток, после чего производится попытка снятия. Надевается обратно изделие без особых проблем. Перед тем, как проверить конвертер спутниковой антенны на работоспособность, следует выверить угол установки обыкновенным транспортиром. В случае успешного исхода результат труда можно закрепить небольшим количеством герметика, имеющего адгезию к пластику и металлу.