Параболическая антенна своими руками

На Ютуб выложили дельное видео, поясняющее, что такое параболическая антенна. Сделали скрин, указываем источник www.youtube.com/watch?v=6Cku8eGomec, чтобы авторы получили долю рекламы. Видимое на изображении происходит на 50-х секундах видео. Парабола является линией-местоположением точек, равноудаленных от заданной-фокуса и линии, именуемой директрисой. Физическая особенность параболы: пришедшие с единого направления лучи собираются в фокальной плоскости (плоскость, параллельная директрисе и содержащая на поверхности фокус). Причем, если направление перпендикулярное, точкой приема станет фокус. За счет изложенного происходит многократное усиление сигнала, что используется в спутниковом телевидении. Параболическая антенна, собранная собственноручно, была мечтой радиолюбителей в СССР – в свободной продаже подобных устройств не присутствовало…

Суть работы параболической антенны

Суть работы параболической антенны

Эволюция параболических антенн

Параноидально настроенные люди вели Холодную войну. Для связи со спутником требовалась антенна с невероятным коэффициентом усиления, стандартные модели не подходили. Чтобы шпионить, решили приспособить существующие для локаторов параболические антенны. Смысл уже описан выше. За счет своеобразной формы поверхности получается тонкий луч с невероятным усилением. Возникли две сложности, порожденные одной: как уследить за движущимся космическим аппаратом, как шпион неподвижный геостационарный спутник бесполезен.

Итак, тонкий луч антенны постоянно нацеливается на движущийся спутник. Аппарат меняет непрестанно ориентацию для глаз наблюдателя: вначале обращен первым боком, потом вторым. Следовательно, линейная поляризация для передачи подходит неважно, пришлось бы менять угол наклона антенны, провоцируя лишние вычислительные и энергетические затраты. На спутниках шпионах поляризацию применяли круговую. Как ни смотри, сигнал ловится. НТВ+ используют круговую поляризацию, не приходится конвертер поворачивать в сторону при настройке оборудования. А непосредственно параболоид сориентировать по прямой на спутник требуется, иначе пришедшие лучи в фокальной плоскости соберутся помимо фокуса.

Кстати, указанное свойство используется, чтобы с единственной тарелки набором конвертеров принимать перечень спутников. Располагаются в фокальной плоскости на прямом отрезке стальной арматуры, именуемом мультифидом. Осталось добавить, что размер тарелки выбирается произвольно. В магазине найдется ряд типоразмеров, рекомендуем копировать, изготавливая антенну самостоятельно.

Параболическая антенна

Параболическая антенна

Просто конвертеры рассчитаны на работу с указанными устройствами, действовать иначе – значит, создавать сложности. Вместе с читателями собираемся изучить требования к поверхности. Параболические антенны капризны к форм-фактору, допуски на отклонения от номинальных размеров малы (единицы и доли миллиметра для связного диапазона).

Принцип действия параболической антенны подобен зеркалу, если поверхность окажется неровной, лучи не сойдутся в нужном месте. Точных допусков по памяти не приведем, окунемся в учебник.

Это интересно! Учитель-предметник рассказывал, что в СССР неудачную партию параболоидов выбросили в детские магазины под видом санок. Местные радиолюбители мгновенно разобрали товар.

Требования к самодельной параболической антенне

Договоримся сделать параболическую антенну попроще. Идеально подойдет способ, применяемый на судоверфях. Согласно методике, фигура сечется плоскостями вдоль и поперек, потом для конкретного случая вырезается из стали образующая. В будущем листы корпуса кладутся сверху. Свариваются, образуя часть днища, дальше пойдет корабль. Предлагаем:

  • достать книгу по анадиреклитической геометрии;
  • найти формулу параболоида;
  • решить задачу сечения плоскостями, вдоль и поперек;
  • вырезать из фанеры нужный шаблон;
  • собрать костяк из пересекающихся под прямыми углами досок;
  • обклеить в один слой миткалем, пропитанным типичным клеем герметиком, важно выдержать плавность переходов;
  • подождать, пока формочка станет твердой окончательно;

    Фольга для изготовления антенны

    Фольга для изготовления антенны

  • осторожно покрыть поверхность фольгой;
  • испытать конструкцию (немного весит) с конвертером на любом спутнике;
  • если тест пройден, получилась отличная формочка, при помощи которой легко собрать любое количество параболических антенн.

Ума не приложим, кому сегодня потребовалась самодельная зеркальная параболическая антенна, если азарт не прошел, приступим к реализации мелочей. Миткаль выбран за грубость и тонкость ткани. Обе характеристики важны. Если уверены, что сумеете ровно обклеить костяк другим материалом, используйте талант по назначению. Расчет параболической антенны ведется по формуле:

z = (x2 + y2) / a2;

Как видим, сложность при изготовлении самодельной параболической антенны в поиске параметра а. Значение не слишком важно, но условились следовать заводским моделям, значит, разработать методику определения нужного размера обязаны. В литературе пишут, что фокусное расстояние составляет 0,2 — 0,4 диаметра тарелки. Диаметр типичной тарелки составляет 90 см при фокусном расстоянии 45 – 55 см. Это совпадает с нашими цифрами. Плюс самодельной конструкции: можем выбрать диаметр, фокусное расстояние согласно собственным потребностям. Стараемся копировать заводские модели.

Как связать фокусное расстояние с параметром а, чтобы просчитать координаты для фанерок. Предоставляем ссылку на сайт http://www.teleradio.ru/arials/part2/CHAPTER6/6-1.htm, где присутствует готовый расчет для параболы диаметром 2 метра и фокусным расстоянием 75 см.

Примечание. Если интересно, на указанном ресурсе предлагается изготовить бугор из камней и цемента по шаблону антенны. Параболоид сечется в нулевой точке. Потом из стали изготавливается по координатам лекало. Подвешиваемое за центр вращается над бугром, чтобы придать нужную форму камням. В результате получится многоразовый шаблон, по которому изготовим параболические антенны. На наш взгляд, подобная параболическая антенна выйдет в копеечку. Вес у конструкции большой, в домашних условиях не изготовишь.

Проще создать шаблон из фанеры, обклеить тонкой тканью, потом по мере надобности править шпатлевкой. Подобную работу желающий проделает дома или – для больших экземпляров – в гараже. Шаблон получается мобильным и весит сравнительно мало. Итак, связь фокуса и параметра а… В учебниках даны научные трехэтажные формулы, но не написано, как увязать воедино два простейших значения. Имеется величина р, называется параметром параболы, а фокусное расстояние равно половине. Увяжем формулы с а. Простая математика. Попробуем проверить на данных, приведенных на сайте. Примите к сведению дополнительное уравнение параболы:

z = x2 / 2p;

В этом случае p = 2 х 0,75 = 1,5 метра, а в нулевой плоскости сечения формула имеет вид:

z = x2 / 3;

Чтобы не мучиться, возьмем точку из таблицы на метровом удалении от центра: 1; 0,333 и видим, что все сходитсяк:

4f = a2; откуда находим связь:

а = 2√f.

Самодельная параболическая антенна

Самодельная параболическая антенна

Теперь читатели знают, как соотнести оба уравнения и просчитать ряд плоскостей, чтобы собрать из перекрестий дельный шаблон. Рекомендуем не связываться с каждым миллиметром, чтобы борьба со шпоном не обернулась каторгой. Вместо этого берите ключевые расстояния через каждые 5 см. Потребуется потом обтянуть ровно тканью, смазанной клеем.

Как изготовить по шаблону параболическую антенну

Лекала возможно вырезать с двух сторон относительно тарелки: внешней и внутренней. Читателям внимательным уже понятно, как действовать. Сказали, что проверим шаблон с фольгой, стало быть, обрезка велась внешних частей, получилась вогнутая чаша. Скажем больше: можете взять уже готовую параболическую антенну и по образу и подобию лепить свои в любом количестве. Кто знаком с изготовлением игрушек из папье-маше, уже поняли:

  1. Самодельная параболическая антенна начинается со смачивания чаши и выстилания газетой в один слой.
  2. Тонкая ткань, смоченная клеем, ложится в один слой. Важно не образовать складки и сохранить фактор формы.
  3. Застывший образец аккуратно изымается, с обратной стороны обклеивается слоями, пока не наберет заданную прочность.
  4. Готовая болванка оклеивается тонкой фольгой для создания проводящего слоя и образования зеркала. Готовая конструкция вполне способна к приему спутникового вещания.

Кстати, геометрический фактор выдерживается, не чтобы волны попали в раскрыв, а чтобы попали электромагнитные колебания в одной фазе. Отклонения от формы мгновенно нарушают работоспособность изделия. А что касается раскрыва конвертера, положение не столь критично. Сделать параболическую антенну самостоятельно не просто. Пробуйте, через некоторое время получится дельная конструкция.