Угол наклона антенны

2 Cactus: Классный материал. Можно первоисточник?! Это какраз то что я ищу: куда должен быть направлен конвертор на поверхности антенны. На практике замечаю что некоторые производители антенн (даже брэндовых) направляют конвертор в самый центр антенны, другие чуток пониже. А я вот хочу разобраться куда конкретно надо направлять конвертор. И речь не идёт про специально разработанный облучатель для конкретной антенны, а про самый обыкновенный, ну скажем IBU.

cactus писал(а):
RimaNTSS писал(а): Создаётся впечатление неравномерности облучения

Давайте так... Рассмотрим вот такой рисунок:

Извиняюсь за плохое качество - параболу не было времени вырисовывать поэтому зеркало на рисунке условно. Внизу две главные формулы. Первая это реальное расстояние которое проходит трубка лучей от облучателя к зеркалу, вторая - закон сохранения энергии в трубке лучей.
Рядом с зеркалом реальная ДН облучателя для оффсетной антенны, которую я нормировал (красным показаны нормы мощности). Смысл рисунка в следующем:
Предположим, что на рисунке оффсетная антенна, с углом раскрыва 70* и фокусным расстоянием 481,8мм.
Если направить конвертор центральной осью вдоль зелёной пунктирной линии (это биссектриса угла раскрыва), то центральная ось ДН конвертора окажется на этой линии и при условии что ДН симметрична относительно оси, она одинаково "засветит" обе половины зеркала. Однако если посчитать по приведенным формулам, то мы придём к выводу, что нижний край зеркала будет "засвечен" по уровню -9,6 дБ по мощности, центр зеркала соответственно -0дБ, а верхний край соответственно -13,15дБ. Несложно предположить, что если мы направим конвертор вдоль красной пунктирной линии (в самую глубокую точку), то "засвет" зеркала окажется ещё более неравномерен. А добиться именно равномерного "засвета" можно лишь направив конвертор выше зелёной пунктирной линии.
Извиняюсь, что не описал подробнее, только пришёл домой. Просто посмотрите, подумайте, а завтра я смогу ответить на вопросы, если они возникнут.

serg757 писал(а):А добиться именно равномерного "засвета" можно лишь направив конвертор выше зелёной пунктирной линии.

Похоже что это и есть ключевая фраза, которую я хочу получше понять. А именно, почему направив конвертор выше биссектрисы, получится более равномерное облучение зеркала?
Если можно, перефразируй как нибудь ответ. Спасибо.

Смотрите. У Вас задача получить равномерное распределение поля по поверхности зеркала. Задача скажем сразу невозможная, поэтому считают, что распределение близкое к равномерному будет в случае когда в районе центра зеркала спад амплитуды напряжённости поля на поверхности не превышает -3дБ, а по краям не превышает -10дБ. Далее - практически все бытовые конверторы имеют ДН вида, как я представил на рисунке, шириной по уровню -10дБ в районе 70*. Вроде как при установке такого облучателя по направлению биссектрисы угла раскрыва, мы и должны получить такое вот равномерное распределение, ибо по ДН облучателя видно, что она соответствует этому требованию. Однако при детальном рассмотрении мы увидим, что в пределах ДН облучателя СВЧ волна от раскрыва облучателя до различных точек зеркала проходит пути различной длины. К примеру, от раскрыва облучателя до нижнего края зеркала волна проходит расстояние равное фокусному расстоянию зеркала - в моём примере это 481,8мм, а до верхнего края зеркала - 718мм. А если ты посмотришь на формулу сохранения энергии в трубке, то увидишь, что достигнув зеркала, поле в разных его точках будет иметь разную амплитуду и равномерность распределения, которую мы имели благодаря ДН облучателя, нарушится. И не так страшно если нарушится разность на краях - в центре ведь тоже распределение станет разным - спадающим от максимального в разные стороны зеркала по разному. Поэтому необходимо либо применить облучатель с несимметричной ДН, либо поднять ось облучателя вверх зеркала.

Теперь давайте рассмотрим как проводились вычисления. Дело в том, что это практическая реализация метода, взятого из анализа антенн и получившего название токового метода. Суть состоит в оценке распределения токов по поверхности зеркала, в зависимости от ДН облучателя. Впрочем он активно применяется и при проектировании антенн, когда из начальных условий мы имеем только предполагаемую ЭИИМ спутника и требования к антенне. Но это я уже забежал вперёд. Итак - о расчётах... точнее об оценке распределения.
Итак, имеем ДН облучателя, в дБ, точнее в дБи, но это по традиции уже не упоминают, опуская слово "изотропные"... Кстати, я ранее оговорился, сказав что нормировал эту ДН. Она изначально была нормированной, но представленной в дБи, а для оценки нам необходимо представить её в нормах мощности. Для этого пользуемся действием, обратным логарифмированию х = 10 в степени (дБи/10). В результате получаем ДН, которую я представил на рисунке ранее. Далее по каждому направлению берём корень квадратный из нормы мощности (фактически получаем ток). После этого, по каждому требуемому направлению определяем длину пути трубки лучей. Затем пользуемся формулой закона сохранения энергии в трубке. Для примеру берём три точки, которые нас интересуют в ДН. Это уровни по телесному углу: -35*, 0*, +35*. Соответственно получаем нормированные значения токов: 0,32, 1, и 0,32. Далее рассчитываем расстояния которые проходят трубки лучей от облучателя в три интересующие нас точки зеркала (края зеркала и его центр). Расстояние от облучателя до нижнего края равно фокусному расстоянию 481,8мм (антенна с частично вынесенным облучателем), расстояние до центра зеркала получается 529,5мм, а расстояние до верхнего края - 718мм. Далее рассчитываем нормы токов, которые приходятся на каждую из трёх интересующих нас точек: Нижний край 0,32 / 481,8 = 0,00066; Центр зеркала 1 / 529,5 = 0,002; Верхний край 0,32 / 718 = 0,00044. Теперь опять необходимо нормировать эти значения, чтобы привести их в удобоваримый вид. Максимальное значение - 0,002 принимаем за единицу, а все остальные делим на максимальное и в итоге получаем распределение токов в трёх интересующих нас точек. Нижний край - 0,33; центр - 1; верхний край - 0,22. Теперь осталось перевести эти значения в дБ, чтобы оценить подходят эти значения под требования равномерности или нет.
Для этого возводим эти значения в квадрат (получаем нормы мощности), затем применяем функцию десятичного log и результат умножаем на 10. получаем значения: нижний край -9,6 дБ; центр 0 дБ; верхний край -13,15 дБ.
Можете сами проэкспериментировать. Для начала рекомендую взять известное Вам осесимметричное зеркало и одну из реальных ДН облучателя для осесимметричной антенны. Это упростит задачу ибо направление конвертора там известно априори.
Итак в результате имеется три критерия ориентации конвертора в оффсетных антеннах:
1. Направление в наиболее глубокую точку зеркала или к касательной, параллельной раскрыву зеркала (не путать с излучающим раскрывом).
2. Направление по биссектрисе угла раскрыва.
3. Направление в центр раскрыва зеркала.
Какой из этих критериев избирает производитель... точнее разработчик - одному ему известно...

Ещё один момент. Можно попробовать на конкретной модели антенны проверить насколько критично и в каком диапазоне влияет отворот оси конвертора от его исходного положения. При этом использовать другой конвертородержатель. Но делать это нужно на высоком спутнике, чтобы другая причина (шумы) не привели вас к ложному результату. Вот как лет шесть тому назад на спутнике 90Е мне удалось улучшить сигнал примерно на 3 - 4 % по шкале качества:

На фото видно как конвертородержатель направляет конвертор на самый верх параболы. Это не оптимизация распределения, это метод борьбы с шумами на антеннах, ориентированных на низкие спутники. Правда почему-то не на всех ТР даёт заметный результат, ради которого стоит возиться. Но у меня в то время на ТР 3645, при использовании улучшенного поляризатора, РЛДО и этого приёма, удалось поднять сигнал с 11% до 21% по шкале качества "Опенбокса" SF35...

Если честно, то мне интересен процесс, но совершенно нету желания да и знаний (много чего уже как следует забыто) чтобы сильно углубляться в формулы и прочие теоретические дела. Меня бы полностью устроил конкретный и уверенный ответ на вопрос куда направлять конвертор на приёмной антенне. Я, почему то склоняюсь что точка прицеливания конвертора должна находиться там где биссектриса угла раскрыва антенны упирается в поверхность антенны. Я так же желаю быть уверенным что при таком направлении какраз и получится наилучший приём, тоесть система будет работать максимально хорошо. Почему некоторые производители антенн направляют головки в центр антенны, а не по биссектрисе- это для меня так пока и есть загадка.

RimaNTSS писал(а):Если честно, то мне интересен процесс, но совершенно нету желания да и знаний (много чего уже как следует забыто) чтобы сильно углубляться в формулы и прочие теоретические дела. Меня бы полностью устроил конкретный и уверенный ответ на вопрос куда направлять конвертор на приёмной антенне. Я, почему то склоняюсь что точка прицеливания конвертора должна находиться там где биссектриса угла раскрыва антенны упирается в поверхность антенны. Я так же желаю быть уверенным что при таком направлении какраз и получится наилучший приём, тоесть система будет работать максимально хорошо. Почему некоторые производители антенн направляют головки в центр антенны, а не по биссектрисе- это для меня так пока и есть загадка.

Теперь я уже Вас не понимаю...
Вот смотрите, Strannik принёс на форум программу, объяснил как ей пользоваться, дал рекомендации по настройке антенны и установке в ней облучателя. Если Вы любите практику, так и проверяйте на деле всё, что он написал. Я вполне допускаю, что по его рекомендациям вы сможете настроить антенну и вполне возможно, что на практике положение прицеливания конвертора окажется именно по направлению биссектрисы угла раскрыва. Вам ведь ничто и никто не мешает проверить это, а заодно проверить как будет всё это работать на "высоких" и на "низких" спутниках. Ну а по какой причине изготовители целятся выше - в центр зеркала, я Вам постарался объяснить как мог. Если бы я знал ДН, которые применяются на конверторах, которые ставятся на антенны, и ДН облучателя, с которым разрабатывались антенны, то я бы сказал более, но я этого не знаю. В одной из тем, несколько лет назад Механик приводил облучатель с которым изготавливался "Супрал-0,8" - он был совершенно не похож на применяемые в быту. К сожалению у меня той темы не осталось. :)

Я Юрия Филатова уважаю и очень ценю его программу, тут нет никакого сомнения. Я эту программу использую уже некоторое время и считаю что она наилучший продукт в своём секторе на данный момент. Более того, программе той доверяю и полностью полагаюсь на результаты её расчётов. Я также имел удовольствие высказать некоторые предложения по улучшению вывода данных программы и предложения эти были учтены в последней версии программы.
А вот грызёт меня червь сомнения по поводу того что производители многих антенн, в том числе брэндовых, направляют головку в центр антенны, а не туда, куда по идее головка должна направляться. По этому поводу я уже неоднократно убедится на практике. Я также провёл некотрые сравнительные тесты при стандартном положении головки и при правильном. При этом столкнулся со сложностью производить правдоподобные тесты. на которые потом можно отзываться со 100% уверенностью. Ну, вощем, я тесты ещё буду продолжать и их результатами обязательно делиться позже.
А мои сомнения опять и опять возобновляются после сообщений типа "А добиться именно равномерного "засвета" можно лишь направив конвертор выше зелёной пунктирной линии.", которые я недопонимаю. Это не упрёк!

RimaNTSS писал(а): А мои сомнения опять и опять возобновляются после сообщений типа "А добиться именно равномерного "засвета" можно лишь направив конвертор выше зелёной пунктирной линии.", которые я недопонимаю. Это не упрёк!

Понимаете, если у Вас стоит задача - осветить всю поверхность зеркала фонариком, так, чтобы она к примеру была просто хорошо заметно в ночи, то Вам достаточно направить ось фонарика по зелёной пунктирной линии - она обозначает биссектрису угла раскрыва зеркала. Если же поставить задачу осветить зеркало так, чтобы и центр и края светились одинаково ярко, то Вам придётся приподнять ось фонарика выше зелёной пунктирной линии. Хотя с фонариком не совсем удачный пример. Лучше просто говорить о равномерном распределении амплитуды поля.

RimaNTSS писал(а): А вот грызёт меня червь сомнения по поводу того что производители многих антенн, в том числе брэндовых, направляют головку в центр антенны, а не туда, куда по идее головка должна направляться. По этому поводу я уже неоднократно убедится на практике. Я также провёл некотрые сравнительные тесты при стандартном положении головки и при правильном. При этом столкнулся со сложностью производить правдоподобные тесты. на которые потом можно отзываться со 100% уверенностью. Ну, вощем, я тесты ещё буду продолжать и их результатами обязательно делиться позже.

Я знаю как справляться с такими червями... Тарелку в руки и вперёд - экспериментировать.

Эффект интересный и с ним знакомы многие владельцы "Супралов". Из-за особенности крепления дуги конвертородержателя к зеркалу, многие знают, что если после настройки антенны и окончательного закрепления всех гаек, слегка приподнять дугу конвертородержателя вверх, то качество сигнала ощутимо поднимется. Один мой знакомый, купив "Супрал-120" заметил, что качество сигнала на ХотБёрде не сильно то и отличалось от 90см Супрала. Начали с ним разбираться, вспомнили про этот эффект, экспериментировали весь день, решили на следующий переставить распорки и поднять дугу выше... На утро, придя к товарищу, увидел вместо конвертородержателя сложное механическое устройство, позволяющее перемещать конвертор по всем осям. Он оказывается ночь не спал, а всё кумекал... :D
У меня Супрал-120 работал на 49Е - интернет там уж больно хороший... был. Так вот на нём я такого эффекта не наблюдал... хотя Ку конвертор напрямую устанавливать не пытался, а в мульте Ку-шки все достаточно качественный сигнал давали.
Потом, как -то года через два я заморочился приёмом 90Е на Супрал-90. Возился в основном с ТР 3645 по-моему. Первым же делом попытался использовать этот "известный эффект" Супралов... - не получилось - качество наоборот упало при поднятии дуги, а вот когда я
случайно направил конвертор на верх зеркала - качество поднялось на 3-4% - на фото в этой теме я приводил. Только облучатель другой был. И только позже я понял почему так произошло... То есть очень многое приходит через практику. Так что нужно всё проверять и измерять своими руками.

*SatDX.сlub