что такое спутниковая тарелка
Спутниковая антенна. Виды и работа. Применение и особенности
Спутниковая антенна – это устройство, предназначенное для приема радиосигналов транслируемых со спутника. Ее можно встретить довольно часто даже в бытовой жизни, поскольку с ее помощью принимаются радиоволны телевизионных каналов. Посредством специального оснащения оно подключается к телевизору, что позволяет смотреть передачи с более высоким качеством, чем при аналоговой трансляции.
Как работает спутниковая антенна
На орбите находится спутник, который транслирует радиосигналы в направлении поверхности планеты, в результате чего они попадают на различные предметы. Практически все укутано данными сигналами, но далеко не каждый прибор может реагировать на их частоту. Транслируемые лучи, которые передают информацию телевизионных станций, попадают на отражатель устройства, более известный как тарелка. В связи с тем, что он имеет вогнутую форму, все радиоволны отражаются в одном направлении и фокусируются напротив центра. Тарелка собирает все сигналы, которые попадали на ее поверхность, и передает на чувствительное устройство – конвертер. Его головка улавливает и воспринимает радиоволны, после чего преобразовывает их в более привычный сигнал, который в дальнейшем передается на расположенный возле телевизора ресивер. Последний адаптирует трансляцию в формат телевизионных устройств.
Виды антенн по конструкции
Спутниковая антенна является довольно распространенным оборудованием. В серийном производстве можно встретить следующие виды данных систем:
Последние являются довольно редкими, но что касается прямофокусных и офсетных, то они очень популярны. Каждая из данных конструкций имеет свои преимущества и недостатки, о которых необходимо знать, чтобы выбрать для себя оптимальное решение.
Прямофокусная антенна
Такие антенны являются вторыми по популярности после офсетных. Их конструкция подразумевает фиксацию конвертера напротив центра тарелки. Его чувствительный облучатель располагается вниз, направленным на зеркало. Чтобы антенна могла эффективно принимать сигнал и транслировать его на телевизор без помех, важно чтобы при установке конструкция смотрела вверх максимально направлено на спутник.
Такой способ монтажа имеет свои недостатки. В первую очередь, при выпадении осадков влага будет скапливаться прямо в тарелке. Как следствие это активирует коррозийные процессы, и обеспечит ускоренный выход устройства из строя. Кроме этого, наличие в отражателе воды, а также обледенелого снега, снижает эффективность фокусировки сигнала. В результате каналы показывают намного хуже, чем при хорошей погоде.
Используя прямофокусную антенну, ее придется периодически прочищать зимой. Это делать не сложно, но если устройство находится в труднодоступном месте, то могут возникать трудности. Все же эта конструкция имеет и преимущества. В частности, конвертер располагается чувствительной головкой вниз, поэтому он быстро просыхает после попадания влаги. Это исключает его сильное промокание и ранний выход со строя.
Офсетная антенна
Данный тип является самым распространенным, поскольку имеет определенные конструктивные преимущества. Такая спутниковая антенна подразумевает расположение тарелки под минимальным углом к спутнику. В результате, со стороны может казаться, что отражатель смотрит вниз. Это сделано таким образом, чтобы фокусировать принятые на тарелку сигналы немного не по центру на закрепленном конвертере.
Такие системы способны ловить более мощный спутниковый сигнал, поскольку данная конструкция менее чувствительна, чем прямофокусная антенна. Положительным моментом такого устройства является то, что его тарелка не подвержена намоканию и блокировки снегом. Благодаря этому исключается дополнительный уход в зимнее время. Такое расположение конвертеров подразумевает, что они развернуты чувствительной частью к атмосферным осадкам. Производители пытаются компенсировать это и устанавливают специальные козырьки на конверторные головки, но те не могут полностью закрывать от осадков, поскольку в противном случае перекроют возможность восприятия сфокусированного сигнала.
Тороидальные антенны
Такая конструкция встречается реже, но является самой совершенной. Помимо классической тарелки, которая фокусирует сигнал на конвертор, применяется дополнительный элемент фокусировки. Он позволяет лучше воспринимать сигналы. Благодаря этому даже одна спутниковая антенна может одновременно работать с 16-ю конверторами. Каждый из них отвечает за прием сигнала с определенного спутника. При использовании такого устройства количество каналов на телевизоре возрастает многократно.
Все же стоит отметить, что хотя и существует много телеканалов, но подавляющее большинство из них имеет другой язык вещания. Фактически, достаточно наличия 3 конвертеров. Нет особого смысла ставить их больше, поскольку фактически придется оплачивать дорогостоящее оборудование, чтобы просматривать каналы на неизвестных языках.
Такая спутниковая антенна имеет много общего с офсетным типом. В частности у них применяется подобная технология расположения основного отражателя. Единственным отличием тороидальных антенн является установка большего количества конверторов и монтаж дополнительной отражающей поверхности.
Материалы изготовления отражателей
Стоит отметить, что особой разницы насчет того из каких материалов будет изготовлен отражатель нет. Это влияет только на эксплуатационные свойства. В серийном производстве можно встретить тарелки, сделанные из следующих материалов:
Самыми часто встречаемыми являются стальные тарелки. Они прочные, но довольно тяжелые, а кроме этого обладают плохим свойством покрываться ржавчиной спустя несколько сезонов. Если изделие окрашено хорошо, то служит действительно долго, но стоит его немного повредить, как проступают следы коррозии. Зачастую ветки деревьев, которые достают до отражателя, оставляют царапины при ветреной погоде. От таких повреждений ржавчина постепенно распространяется по всей конструкции.
Что касается алюминиевых тарелок, то они не боятся коррозии, но гораздо хуже переносят механическое воздействие. Стоит порыву ветра обрушить конструкцию, как отражатель деформируется, и зачастую повторно его поставить уже не получится. Алюминиевая тарелка стоит дороже стальной, но на самом деле не лучше.
Самым худшим вариантом материала для изготовления отражателей является пластик. Хотя он и покрывается специальным слоем, который увеличивает отбивающие способности радиоволн, а также не боится коррозии, но имеет огромный недостаток – появление пластичности на солнце. Летом зачастую тарелки нагреваются настолько сильно, что становятся мягкими и пластик деформируется. При изменении геометрии отражателя, качество принимаемого сигнала уменьшается. Стоит отметить, что использование полимера является редкостью, и обычно применено на компактных антеннах, которые предназначены для установки в дома на колесах и фургоны.
Выбор места для установки
Чтобы спутниковая антенна обеспечивала качественный прием сигнала без помех, а телевизор показывал чистую картинку, важно провести правильную установку и выбрать лучшее место для монтажа. Для территории России подавляющее большинство спутников, которые транслируют телевизионные сигналы, находятся в Южной стороне. В связи с этим отражатель должен быть ориентирован на юг. В том случае если повернуть тарелку на север, то показ каналов будет осуществляться только несколько часов в сутки, пока на траектории направления отражателя имеется спутник.
Для частного дома провести монтаж на южную сторону не составляет особых затруднений. Что же касается жителей квартир, окна которых выходят на север, то для них оптимальным решение будет установка антенны на крыше. В этом случае потребуется приобрести более длинный коаксиальный кабель.
Помимо выбора правильной стороны, также важно позаботиться о том, чтобы на траектории между отражателем антенны и спутником не было препятствий. Если впереди имеются деревья, по возможности стоит подпилить их ветви, или выбрать для антенны другое место. В том же случае, когда впереди имеется многоэтажный дом, то рассчитывать на эффективный прием сигнала не приходится.
Обязательно нужно позаботиться о том, чтобы место, где монтируется спутниковая антенна, было доступным. Зачастую зимой требуется проводить очистку отражателя от льда и снега, а кроме того периодически может возникать необходимости перенастройки, вследствие изменения положения устройства под воздействием ветра. Гораздо проще добраться к антенне, если она расположена на стене частного дома или на специальном невысоком столбе. Если же она стоит на двухскатной крыше, то зачастую возможность ее обслуживания будет недоступной.
Чтобы сигнал принимался действительно качественно, важно не только задать приблизительное направление, но и рассчитать подходящий азимут и угол места. Сделать это самостоятельно практически невозможно, поэтому приходится работать путем проб и ошибок. Гораздо проще если в распоряжении имеется специализированное оборудование, которое позволяет анализировать качество сигнала. С его помощью удастся изначально выставить отражатель антенны правильно. Кроме этого, отталкиваясь от параметров сигнала на определенной местности, можно подобрать оптимальный диаметр тарелки. При достаточной силе радиоволны, нет смысла переплачивать и устанавливать массивную конструкцию, поскольку и более компактные устройства так же эффективно справяться с задачей.
Как выбрать спутниковую антенну для телевизора
Спутниковая антенна приобретается, как правило, в готовом комплекте решения для конкретного оператора услуг спутникового телевидения. Но когда возникает необходимость самостоятельно выбрать устройство для приема телевизионных программ, потребитель сталкивается не только с сеткой диаметров дефлекторов, но и множеством других характеристики конкретного изделия. Разные виды спутниковых тарелок могут быть одинаковы на вид, но иметь свои особенности эксплуатации и, конечно, отличные друг от друга ценники. На самом деле выбрать оптимальную модель несложно. Главное — знать ключевые особенности отдельных классов устройств для приема высокочастотного радиосигнала.
Устройство и принцип работы спутниковой антенны
Антенна для приема спутникового телевидения состоит из двух основных элементов: это дефлектор для отражения и фокусировки излучения высокой частоты и конвертер, который преобразует волновой сигнал в понятные бытовой электронике колебания напряжения. Все остальные элементы конструкции скорее вспомогательные. Их четкий перечень всегда имеет каждая тарелка для спутникового ТВ.
Все тарелки для телевизора работают достаточно просто. Дефлектор собирает поступающее со спутника излучение и фокусирует его на одной точке. В ней размещается конвертер, устройство преобразования волновой энергии в электрическую. При позиционировании антенного блока его владелец добивается, грубо говоря, совпадения направлений оси фокусировки дефлектора и потока излучения со спутника. Так можно получить максимальную энергию сигнала на выходе конвертера.
Виды спутниковых антенн
Спутниковые телевизионные антенны бывают разных видов, размеров, создаются на нескольких типах отражения.
Круглые
Круглые спутниковые антенны для телевизора считаются классикой. Это оптимальная форма для получения хорошего сигнала с далеко расположенного источника излучения. Круглые тарелки выпускаются во множестве размеров, с несколькими типами стоек и опорных штанг. Поверхность такого изделия сплошная и гладкая.
Офсетные
Офсетная спутниковая антенна имеет овальный отражатель. Такой дефлектор позволяет, при соблюдении некоторых критериев, принимать потоки волн с пары источников излучения. Однако отзывы пользователей, как и мнение специалистов, гласят, что уровень сигнала на выходе офсетной спутниковой антенны при равных условиях ниже, чем у круглой. Это простая физика: у овального дефлектора меньше отражающая поверхность и, следовательно, поток поступающих на конвертер волн.
Многофокусные
Многофокусные антенны выполняют задачу приема сигнала сразу с нескольких спутников. В них устанавливают группу конвертеров. Расчет многофокусной антенны всегда индивидуален. Это может быть классический основной дефлектор и группа резонансных отражателей. Многофокусная спутниковая антенна вполне способна представлять собой торроид с выводами волноводов.
Сетчатые
Эти спутниковые антенны похожи на изогнутую решетку для пикника, к которой приделана опорная стойка и прикручен конвертер. Такие системы работают сразу на двух принципах. Они отражают сигнал и одновременно генерируют его благодаря возникновению резонансных явлений.
Чаще всего такую конструкцию имеют комнатные спутниковые антенны для телевизора. Благодаря сетчатому дефлектору они мало весят. А его особая форма обеспечивает четкую направленность антенны.
Но на практике сетчатые системы (еще называются перфорированные) весьма распространены. Это приемо-передающие спутниковые антенны, где в полной мере используется явление волнового резонанса. Популярны компактные решения для удлинения передачи Wi-Fi сигнала. Есть и очень распространенные системы, состоящие из небольших мобильных сетчатых антенн на стороне абонента и наземных станций излучения сигнала. Это всем известный формат трансляций Т2.
Как правильно выбрать спутниковую антенну по размеру
Размеры спутниковых антенн могут быть разными. Провайдеры вещания стараются предложить абонентам одинаковые условия приема. Некоторые, как МТС, предлагают в разных регионах отличные друг от друга антенные блоки. Другие, например, Телекарта, предоставляют все необходимые данные для самостоятельного выбора модели абонентом. На их официальных сайтах обычно есть таблица, указывающая, какой именно диаметр дефлектора рекомендуется устанавливать в том или ином регионе вещания.
По принципу работы системы понятно, какую роль играют размеры спутниковых антенн. Чем больше отражающая поверхность дефлектора, тем больше волновой энергии он собирает и направляет на конвертер.
Спутниковые сети вещания всегда рассчитываются по средним нормированным параметрам. Так, в зоне оптимального приема абонент может установить стандартную тарелку диаметром 60 см. В областях с низким уровнем сигнала рационально выбрать дефлектор 90 см или больше. Ориентироваться нужно на рекомендации провайдера. Но полностью им следовать не стоит. Расчет оптимальных размеров антенны делается на допущениях:
На практике все не так. На пути сигнала стоят деревья и облачность. На улице может быть плохая погода. Тарелка собирает грязь, выпадающую с осадками и переносимую ветром. Все это ухудшает качество приема.
Материал изготовления тарелки
Сегодня тарелки дефлекторов делают из нескольких материалов. Это алюминий, сталь, пластик, стекловолокно. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.
Алюминий
Самый распространенный и удобный тип спутниковых тарелок. Дефлектор весит достаточно мало, чтобы антенну можно было монтировать силами двух или даже одного человека. При этом тарелка прочная, противостоит ветру и осадкам.
Главный недостаток алюминия — его характер окисления. С любой алюминиевой тарелки со временем слезает защитное покрытие, которое играет не только декоративную роль, но и выполняет задачу достижения нужных характеристик отражающей поверхности. Как следствие, за годы эксплуатации антенна теряет свой привлекательный вид, и у нее ухудшается качество приема.
Сталь
Дефлектор очень массивный. При его установке рекомендуется использовать подъемное оборудование. Понадобятся мощные кронштейны и надежный, прочный участок стены для установки. Но стальной дефлектор идеален: он сам формирует отражающую поверхность. Нанесенная краска только защищает тарелку от коррозии.
Однако со временем, в ходе чистки, из-за действия влаги, перепадов температур и ультрафиолета внешнее покрытие крошится и отслаивается. Дефлектор начинает ржаветь. Не все пользователи обеспечивают ему надлежащий уход и прокраску. Поэтому антенны с неэстетичными ржавыми тарелками — не редкость в облике современных городов.
Пластик
Пластиковый дефлектор крайне легкий. Смонтировать его на стене или крыше не составит никакого труда. При этом разрешается, при условии тщательной герметизации, размещение опорных стоек прямо на наклонных скатах крыш. Антенный блок в целом недорог, не требует ухода. Пластик сохраняет свой внешний вид без особых усилий владельца тарелки.
Но у этой медали самая неприятная обратная сторона: дефлектор непрочный. Он играет, деформируется под порывами ветра и ударами ливня, при этом качество приема сильно меняется. Пластик могут повредить птицы или случайные удары. При большой парусности, легкий дефлектор может сорвать и унести ветер. Поэтому антенны такого типа не пользуются популярностью у потребителей.
Стекловолокно
Дефлектор из стекловолокна — идеален без компромиссов. Материал обеспечивает:
Главный недостаток дефлектора из стекловолокна — его ценник и объем предложений на рынке. Изделия такого класса очень дороги. Кроме этого, сегодня ни один из брендов не наладил массовый выпуск тарелок из текстолита (пропитанной полимерной смолой стеклоткани). Поэтому даже при наличии денег не факт, что удастся без проблем купить самый удобный и функциональный стекловолоконный дефлектор.
В качестве заключения
С развитием технологического прогресса стоимость заменяемого дефлектора для спутниковой антенны постоянно падает. Поэтому на практике от пользователя требуется только одно: он должен внимательно выбрать диаметр тарелки и изучить отзывы покупателей конкретного бренда антенных блоков.
Правильно установленная современная система прослужит достаточно, чтобы моральные бонусы от ее использования с лихвой окупили все финансовые вложения.
Спутниковые антенны: типы, принцип работы, особенности
Характеристики антенн спутниковой связи
Спутниковая антенна — это устройство, которое принимает и передает сигнал, транслируемый искусственными спутниками Земли.
Активная спутниковая антенна — основной узел спутниковой установки, поэтому перед выбором следует детально изучить и оценить параметры ее работы: качество приема сигнала, сложность установки и настройки, эксплуатацию в неблагоприятных условиях. Подобранная верно, она прослужит десятилетия.
С учетом конкретных задач используют разные типы антенн земных спутниковых станций. Несмотря на внешнее сходство, они отличаются по виду, размеру, конфигурации, принципу работы.
Принцип работы спутниковой антенны
Искусственные спутники Земли расположены над экватором на геостационарной орбите.
Рефлектор (отражатель) простой спутниковой антенны собирает радиоволны в одной точке, усиливая сигнал, передаваемый спутником.
Зеркало антенны или рефлектор изготавливают из стали, алюминия, углепластика, стеклопластика, пластмассы. На отражатель наносят антикоррозийное покрытие, устойчивое к воздействию неблагоприятных внешних факторов (осадков, химических веществ).
В фокусе или фокальной плоскости антенны располагается облучатель, основная функция которого — передача принятой волны конвертеру — устройству, преобразующему частоту для транслирования ее на ресивер, который «расшифровывает» спутниковый сигнал.
Еще одна составляющая механизма — опорно-поворотное устройство. Его задача — ручное или моторизованное наведение антенны на спутник, а также обеспечение ее устойчивого положения даже при сильном ветре.
Применение антенн спутниковой связи
Антенны приема спутникового сигнала используют соответственно задачам, которые выполняет та или иная система спутниковой связи.
Востребованными отраслями считаются:
Виды спутниковых антенн
Зеркальная прямофокусная (осесимметричная) спутниковая антенна
Зеркало прямофокусной антенны симметрично. Оно напоминает поверхность, называемую параболоидом вращения, который образован движением параболы вокруг ее оси. Это исключает встречное подавление приходящих радиоволн в центральной точке, помогая им фокусироваться в одной фазе.
Облучатель такой спутниковой тарелки установлен в точке фокусировки, перед зеркалом. Возможно также использование схем с двумя зеркалами, которые хоть и сложнее при изготовлении, настройке, расчетах, но уменьшают шумовую температуру, делают антенну компактнее.
Во время работы прямофокусной антенны задействовано около 90% площади тарелки, так как волна проходит через каждый открытый участок, что важно для стабильного приема спутникового сигнала.
Чем больше диаметр прямофокусной антенны, тем стабильнее принимаемый сигнал. От того, какой спутник задействован при трансляции, зависит необходимый размер устройства, который может составлять от 0.9 до 3.7 м и выше. Прием сигнала ведется чаще в Ku― или C‑диапазоне.
Преимущества : эффективное использование всей площади зеркала, возможность применения конвертера с неплотно прилегающей крышкой за счет его положения (направлен вниз).
Недостатки : скопление осадков в «чаше», загораживание конвертером части зеркала, что приводит к эксплуатации неполной площади тарелки, сложный монтаж.
Офсетная спутниковая антенна
Конструктивно офсетная тарелка представляет собой асимметричный отрезок параболоида вращения, где в нижнем фокусе расположен облучатель. Отражатель, напоминающий по форме эллипс, после сборки расположен практически вертикально или смотрит вниз. Ниже центра тяжести антенны устанавливают облучатель, что повышает сопротивление ветровым нагрузкам.
Такие антенны для приема сигнала со спутника работают в диапазонах С или Ku. Не исключен прием в Ка-диапазоне или комбинация нескольких.
Антенны спутниковой связи до 2.5 метров изготавливают по офсетной схеме, чтобы не затенять зеркало облучателем и усилить прием сигнала.
Преимущества : способны принимать более мощный спутниковый сигнал, не накапливают осадки, так как «смотрят вниз», компактны, просты в установке.
Недостатки : открытый для воздействия влаги конвертер.
Тороидальная спутниковая антенна
Такое устройство способно сформировать сразу несколько лучей (диаграмм направленности) в широком секторе.
Рефлектор этой универсальной спутниковой антенны объединяет признаки параболического и сферического зеркал. Сигнал, который ведущий рефлектор принимает со спутника, отражается на дополнительный, а после этого транслируется на облучатель конвертера. Это помогает обойтись без поворотных устройств (актуатора, мотоподвеса), улавливая сигнал одновременно от большого количества спутников на одну антенну.
Преимущества : два отражателя, возможность приема сигнала сразу с нескольких спутников без перемены положения зеркала.
Недостатки : сложность изготовления и настройки.
Фазированные антенные решетки (ФАР)
ФАР — класс антенн, состоящих из нескольких излучателей, где относительные фазы сигналов изменяются так, что эффективное излучение усиливается в одном желаемом векторе и подавляется в остальных.
Решетка представлена излучающими элементами, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга в одной плоскости. С ними соединены сигналы микроволнового диапазона, совпадающие по фазе, имеющие равные амплитуды.
Сигнал микроволнового диапазона устанавливается задающим генератором, усиливается лампами бегущей волны, транзисторами.
Такой тип нужен для производства компактных антенн спутниковой связи разных диапазонов, которые потом работают как портативные спутниковые терминалы.
Преимущества : возможность быстрого переключения с одной цели на другую, высокий коэффициент усиления, функционирование даже при выходе из строя одиночных элементов.
Недостатки : ограниченная область сканирования, сложная структура, высокая стоимость.
Спутниковая антенна бегущей волны (АБВ)
АБВ — направленное устройство, где бегущая волна принимаемого сигнала проходит вдоль геометрической оси.
Это собирательная линия, где закреплено несколько вибраторов, находящихся равноудаленно.
Эти антенны применяются в диапазонах метровых (VHF), а также дециметровых (UHF) волн для связи со спутниками, находящимися на низких орбитах, получения данных с метеоспутников, телеметрии, для отдельных видов спутниковой связи специального назначения.
Преимущества: широкополосная, не требует настройки.
Недостатки: небольшой коэффициент усиления.
Слабонаправленные спутниковые антенны
Устройства, излучающие свойства которых в любой момент времени практически одинаковы по всем направлениям.
С помощью ССА осуществляется связь через геостационарные или низкоорбитальные спутники, а также они нашли применение там, где нет возможности менять положение, контролировать работу приемного устройства — в спутниковой телефонии, радиовещании, системах спутниковой навигации.
Преимущества: автономность.
Недостатки: высокий уровень шума
В чем разница между прямофокусными и офсетным тарелками
Любая спутниковая тарелка выступает в роли зеркала, потому что сигнал от нее отражается на конвертер. Несмотря на то, что прямофокусные и офсетные тарелки похожи, между ними имеются различия.
У прямофокусной антенны конвертер со стойками мешают поступлению сигнала. Офсетная антенна может собирать волны на облучатель конвертера из-за смещенного в сторону фокуса сигнала, отражаемого рефлектором.
Отражающая поверхность спутниковой тарелки накрыта рефлектором офсетной антенны как козырьком. Прямофокусная антенна напоминает «чашу», поэтому атмосферные осадки попадают на открытое зеркало. Чем выше находится необходимый спутник, тем больше осадков будет собирать нижняя часть отражателя. Поэтому прямофокусную антенну зимой время от времени необходимо очищать от снега, а это сложно, если тарелка находится в труднодоступном месте. Однако при этом облучатель конвертера у нее смотрит ниже горизонта, защищая приемную часть от атмосферных осадков.
У офсетной же антенны конвертер остается «голым», хотя отражатель все же немного наклонен. Поэтому при скоплении влаги на облучателе, во время дождя или снегопада, сигнал становится неустойчивым, иногда пропадает, а зимой конвертер может даже обледенеть.
Еще одно отличие между двумя типами спутниковых тарелок: основная масса офсетной антенны приходится на кронштейн, к которому прикреплена тарелка, а также конвертер с облучателем. Поэтому при порывах ветра офсетная антенна будет устойчивее прямофокусной за счет перемещения центра тяжести к низу конструкции.
Офсетные антенны распространены благодаря своей компактности, неприхотливости при обслуживании, быстрой сборке.