Виды спутниковых антенн, их конструкция и сравнение

Спутниковые антенны [1] – это неотъемлемая часть современных систем связи и телекоммуникаций. Они позволяют осуществлять передачу и прием сигналов на большие расстояния, обеспечивая высокую скорость передачи данных и качество связи. Существует множество различных видов спутниковых антенн, каждая из которых имеет свои особенности и применения. В данной статье рассматриваются различные виды спутниковых антенн, их конструкция и особенности работы.

Зеркальная прямофокусная (осесимметричная) антенна

Зеркальная прямофокусная (осесимметричная) антенна (рисунок 1) – антенна, форма зеркала которой имеет вид поверхности, образованной вращением параболы вокруг оси. Данное решение позволяет избежать встречного ослабления приходящих радиоволн в точке фокуса. Местоположение облучателя - точка фокуса в передней части антенны на оси симметрии зеркала. При эксплуатации антенны используется большая часть поверхности зеркала, обеспечивая высокое качество спутниковой связи. Зеркальная осесимметричная спутниковая антенна принимает сигнал в диапазонах Ku или C.

Преимущества: простота конструкции.

Недостатки: атмосферные осадки влияют на качество приема и передачи сигнала, неудобство обслуживания.

Рис. 1. Зеркальная прямофокусная (осесимметричная) антенна

Офсетная антенна

Офсетная антенна (рисунок 2) – антенна, зеркало которой имеет форму, несимметрично вырезанную из параболоида вращения цилиндром. Это позволяет разместить конвертор [2] таким образом, чтобы устранить затенение полезной площади антенны облучателем и его опорами, что повышает коэффициент полезного использования, а также смещает центр тяжести, благодаря чему антенна становится более устойчивой к неблагоприятным погодным условиям. Конструкция антенны позволяет применять ее для приема и передачи данных в С, Ku, Ка диапазонах или комбинировать их.

Преимущества: хорошо защищена от неблагоприятных внешних воздействий.

Недостатки: открытый для воздействия влаги конвертер.

Рис. 2. Офсетная спутниковая антенна

Тороидальная спутниковая антенна

Тороидальная спутниковая антенна (рисунок 3) – антенна класса многолучевых зеркальных антенн, формирующих несколько диаграмм направленности в широком секторе. Данный тип антенн содержит два зеркала параболического и тороидально-параболического, получаемого вращением образующего отрезка параболической дуги вокруг оси, перпендикулярной оси параболы. Система рефлекторов сконструирована таким образом, чтобы сигнал с приемопередатчика транслировался на конвертер. Такая конструкция позволяет одновременно улавливать сигнал от большого количества спутников без использования поворотных механизмов.

Преимущества: возможность приема сигнала сразу с нескольких спутников без перемены положения зеркала.

Недостатки: сложность изготовления и настройки.

Рис. 3. Тороидальная спутниковая антенна

Фазированные антенные решетки

Фазированные антенные решетки (рисунок 4) – система излучателей, фазы возбуждающих токов в которых подобраны так, чтобы в заданном направлении получить остронаправленное излучение. Реализация линейных фазовых распределений возбуждения осуществляется путем разбиения раскрыва на большое число отдельных излучателей с независимым управлением фазой возбуждения каждого из них. Посредством изменения фаз возбуждающих токов главный лепесток амплитудной диаграммы направленности антенной решетки перемещается в пространстве по определенному закону. Фазированные антенные решетки нужны для производства компактных антенн спутниковой связи разных диапазонов.

Преимущества: возможность быстрого переключения с одной цели на другую, функционирование даже при выходе из строя одиночных элементов.

Недостатки: ограниченная область сканирования, сложная структура, высокая стоимость.

Рис. 4. Фазированная антенная решетка

Антенна бегущей волны

Антенна бегущей волны – направленное устройство, где бегущая волна принимаемого сигнала проходит вдоль геометрической оси. Излучателем может выступать как сама линия передачи, так и неоднородности вдоль нее, которыми выступают вибраторы на равном удалении друг от друга. Антенна бегущей волны используются в метровых и дециметровых диапазонах волн.

Преимущества: широкополосная, не требует настройки.

Недостатки: коэффициент усиления имеет небольшие значения.

Рис. 5. Антенна бегущей волны

Таблица

Сравнение различных типов антенн