Юстировка офсетных антенн. Программа и примеры настройки

Тут обсуждаем спутниковые антенны разных размеров и производителей
Аватара пользователя
strannik
Зарегистрированный Пользователь
Зарегистрированный Пользователь
Сообщения: 1737
Зарегистрирован: 20 апр 2015, 17:03
8
Благодарил (а): 1152 раза
Поблагодарили: 2129 раз
Возраст: 70

Юстировка офсетных антенн. Программа и примеры настройки

Непрочитанное сообщение strannik »

finnua, полностью с вами согласен.
При рассмотрении антенны Супрал-0.9 обязательно вернусь к вашим мыслям.
А если будет время, то напишу, почему Dishchar-ом нельзя не то чтобы определять (программа этого просто не умеет), но и проверять качество антенн.
С уважением, Юрий Филатов (странник)
Аватара пользователя
serg757
Зарегистрированный Пользователь
Зарегистрированный Пользователь
Сообщения: 131
Зарегистрирован: 16 апр 2015, 12:04
8
Благодарил (а): 6 раз
Поблагодарили: 30 раз
Контактная информация:

Юстировка офсетных антенн. Программа и примеры настройки

Непрочитанное сообщение serg757 »

strannik писал(а):Вы несколько заблуждаетесь, считая, что я определяю угол раскрыва зеркала, исходя из положения оси прицеливания облучателя. Видимо это просто ваша трактовка моего утверждения, что ось излучателя должна проходить через точку прицеливания G.
А вот в самой программе положение точки G определяется как точка пересечения биссектрисы вертикального сечения телесного угла раскрыва зеркала AFB с его (зеркала) поверхностью.
► Показать
Аватара пользователя
strannik
Зарегистрированный Пользователь
Зарегистрированный Пользователь
Сообщения: 1737
Зарегистрирован: 20 апр 2015, 17:03
8
Благодарил (а): 1152 раза
Поблагодарили: 2129 раз
Возраст: 70

Юстировка офсетных антенн. Программа и примеры настройки

Непрочитанное сообщение strannik »

serg757 писал(а):Я считаю что не верно определять угол раскрыва зеркала в горизонатальной плоскости по биссектрисе угла раскрыва в вертикальной плоскости. В таком подходе я считаю, заложена ошибка, ибо угол раскрыва определяется жёстко - его осями и положением точки фокуса.
Угол раствора конуса — угол между двумя противоположными образующими
Противоположные образующие для конуса вращения лежат в одной плоскости с осью конуса
Биссектриса угла раствора конуса вращения является его осью.
Линии CF и DF не являются противоположными образующими конуса, т.к. не лежат в одной плоскости с его осью вращения GF, угол между ними меньше угла AFB
Линии MF и NF являются противоположными образующими конуса, т.к. лежат в одной плоскости с его осью вращения GF, угол между ними равен углу AFB
_____________________________________________________________________________________
За приглашение принять участие в разговоре про выбор точки прицеливания конвертера большое спасибо, закончу здесь и присоединюсь к дискуссии о том, что лучше:
- равномерно (или неравномерно) облучать зеркало;
- оптимально собирать энергию сигнала с зеркала, апертуру которого абсолютно равномерно и однородно облучает спутник с ГСО :wink:
С уважением, Юрий Филатов (странник)
Аватара пользователя
strannik
Зарегистрированный Пользователь
Зарегистрированный Пользователь
Сообщения: 1737
Зарегистрирован: 20 апр 2015, 17:03
8
Благодарил (а): 1152 раза
Поблагодарили: 2129 раз
Возраст: 70

Юстировка офсетных антенн. Программа и примеры настройки

Непрочитанное сообщение strannik »

.
Я уже приводил фотографии рабочих моментов обмера зеркала, хочу ещё раз поблагодарить stasalt`а за тщательно выполненную работу, причём, по его утверждению, как на выпрямленном, так и на недеформированном зеркалах.
Однако из попыток stasalt`а обмерить и просчитать антенну Супрал-90 у меня сложилось впечатление, что "заводское" положение фокуса антенны скажем так... не совсем верное.
Рассмотрим "факты":
- Высота и ширина зеркала 1000х900мм. Об этом говорит паспорт антенны, stasalt мерял погнутое и правленное зеркало, кроме того, он, по его словам, проверял на недеформированном зеркале.
- Единственное достоверное измерение глубины зеркала 100.46мм отличается от величины ЕН на высоту буртика (получилось 3.9, и отнять толщину лески 0.4), то есть 3.5мм и толщину второй лески 0.4мм. Таким образом, величина ЕН=96.96мм, а с учётом прогиба нити в перекрестье на половину её толщины - 97.16мм. Эта цифра наименее достоверна, но значительно ближе к истине, чем "круглое" число 100мм.
Произведём рассчёт:Изображение"Неубиенные" цифры 1000 и 900 дали нам угол офсетности 25.84* - это несомненно.
При глубине 97.16мм диаметр исходного параболоида вращения 1800мм, а точка В находится строго в начале координат - это признаки правильного расчёта профиля.
А вот фокусное расстояние 465мм, что на 15мм больше паспортного.

Находим Паспорт СТВ 09-11.zip и начинаем разбираться:
ИзображениеСразу же раскрывается первая загадка - на 26.5* нужно поворачивать чертёж, чтобы АВ стало вертикальным, но это совсем необязательно угол офсетности
Угол офсетности таки 25.8*

Рисунок векторный, по величине АВ=1000 быстро устанавливаем масштаб. Проверяем по подписанному расстоянию 132мм.
Синими линиями выносим рассчётные расстояния, строим точку фокуса F и точку прицеливания G
Кстати, определённая по чертежу глубина зеркала ЕН=97.1мм, то есть мы почти (или точно) угадали в своём рассчёте

Через ось держателя LNB проводим зелёную линию - "заводскую" линию прицеливания.
Из точки В делаем засечку радиуса 450мм и получаем "заводской" фокус (красная буква)
Как видите, реальный профиль зеркала "длиннофокуснее" проектного и имеет меньшую кривизну.
Первый же абзац инструкции
Антенна предназначена для приема сигналов с геостационарных спутников в Ku-диапазоне (10.7-12.75ГГц). Облучатель в комплекте не поставляется. Обеспечение заданных параметров рефлектора обеспечивается контролем геометрических параметров при изготовлении. Антенна не предназначена для передачи сигналов на спутник и требует для этого специальной доработки в заводских условиях
кроме уважительного отношения к одному из лучших производителей спутниковых антенн позволяет сделать два важных вывода:
1. Признаётся тот факт, что антенна на приём и на передачу работает по-разному;
2. В заводских условиях существует технология "доводки" антенны до жёстких требований, которые предъявляются к передающей антенне
finnua писал(а):Все антенны, что я мерял, пробовал проверить программой Dishchar. Везде расчетная глубина зеркала получалась на несколько миллиметров больше. Мне как "железячнику" хорошо знакомо явлние " недоштамповка". Т.е. когда деталь либо недогнута, либо недовытянута. Понятно, что при военной приемке - это брак , а вот в гражданские изделия это нередко пропускалось с оформлением множества бумаг. В этом процессе мне приходилось участвовать неоднократно... Поэтому и предположил, что разница в значениях - это "недоштамповка"
Там более зеркала работают не только при параболической форме отражателя....
Вот и пришло время ещё раз поблагодарить уважаемого finnua за его сообщение, к которому я возвращаюсь в контексте анализа расчётов антенны Супрал, и попросить его поправить меня, если я ошибаюсь в последующих предположениях:
1. Антенна " недоштампована" из-за превышения скорости технологического процесса (скажем, недостаточная степень разогрева исходного листа, малое время выдержки-остывания зеркала между сведёнными матрицей и пуансоном пресса и т.п.), что приводит к естественному уменьшению кривизны антенны за счёт "памяти" металла;
2. Коррекция антенны для работы на передачу навряд ли заключается в перештамповке зеркала (нужно смывать краску с двух сторон, отсутствие "полей" для штамповки...)
3. На заводском стенде точно определяется положение фокуса реального зеркала и при помощи специальной оснастки дорабатывается штанга конвертеродержателя и боковые растяжки и, возможно, устанавливается более "мощный" держатель под двухдиапазонный облучатель с другой точкой прицеливания

Как корректируется антенна в любительских условиях, поговорим позже.
Последний раз редактировалось strannik 11 мар 2017, 10:17, всего редактировалось 1 раз.
С уважением, Юрий Филатов (странник)
finnua

Юстировка офсетных антенн. Программа и примеры настройки

Непрочитанное сообщение finnua »

"Недоштамповка"- это когда профиль и размеры реального изделия не соответствуют чертежу вследствии либо неправильной настройки оборудования( что встречается крайне редко), либо примененный материал говоря простым языком- более жесткий. С алюминием это почти не возможно, а вот со сталями ситуация противоположная.
( На практике был случай, когда наштамповали винтов М6 с треснутой головкой ТРИ куба!!!- При разборе "полетов" выяснилось, что в обозначении стали была ОДНА лишняя буква, которая ни на что не влияла. Но оказалось. что эта буква означала ненормированное содержание марганца- и его было БОЛЬШЕ чем в нужной стали, что резко ухудшило текучесть материала)
Подобное вполне может встречатся и при штамповке зеркал... К тому же изделия без военной приемки ДАВНО на просторах бывшего СССР делались ПРИБЛИЖЕННО к чертежам. А традиции - великая сила.
Что касается приемных и передающих антенн( не только спутниковых)- то они обратимы ТОЛЬКО в теории. И изготавливали их РАЗДЕЛЬНО- это значит ,что изначально было известно предназначение антенны со всеми вытекающими последствиями
Контроль качества зеркал в производстве врядли будет интересен широкому укругу...
=================================================
strannik писал(а):.
кроме уважительного отношения к одному из лучших производителей спутниковых антенн позволяет сделать два важных вывода:
1. Признаётся тот факт, что антенна на приём и на передачу работает по-разному;
2. В заводских условиях существует технология "доводки" антенны до жёстких требований, которые предъявляются к передающей антенне
Не знаю как в действительности осуществляется "контроль геометрических параметров при изготовлении", но Ваш вывод насчёт технологии доводки антенны, на основании этой фразы, это чистой воды домысел... Равно как и по пункту 1.
Но не это важно. Меня интересует что в Вашем понимании означает фраза:
антенна на приём и на передачу работает по-разному
.
Аватара пользователя
strannik
Зарегистрированный Пользователь
Зарегистрированный Пользователь
Сообщения: 1737
Зарегистрирован: 20 апр 2015, 17:03
8
Благодарил (а): 1152 раза
Поблагодарили: 2129 раз
Возраст: 70

Юстировка офсетных антенн. Программа и примеры настройки

Непрочитанное сообщение strannik »

.
Итак, результаты тестирования антенны Супрал-90 в исполнении stasalt вы найдёте под спойлером
► Показать

Суть этого сообщения заключается в том, что, если сильно задрать ось LNB над точкой прицеливания, то результаты приёма значительно лучше, про что свидетельствуют результаты измерения SNR.
Давайте разбираться.
stasalt писал(а):...антенну, конечно, пришлось двигать по азимуту и немного завалить
Автор публично признаёт, что вместо корректной юстировки LNB (совмещения его фазового центра с геометрическим фокусом параболической антенны и согласованием угловых апертур зеркала и облучателя) он дважды настроил по максимуму сигналов несогласованный с зеркалом по апертуре LNB в двух разных положениях мультифидного псевдофокуса.
Напомню, что офсетные антенны всегда "настраиваются" по критерию максимума сигнала, даже если у них крепление LNB установлено неправильно с геометрической точки зрения!!! А геометрию крепления на Супрале-90 stasalt поменял
stasalt писал(а):Размеры боковых растяжек я не менял пересверлил, отверстие на клюшке что бы уменьшить AF
Посмотрим, что получилось с "доработанным" Супралом. Справа оригинальная фотография, которую сделал stasalt, слева в том же масштабе заводской чертёж, на котором показано, куда переместился узел крепления LNB после сверления новых отверстий под растяжки:
Изображение
Обратите внитмание, что stasalt поменял угол крепления держателя LNB и сильно задрал его вверх от "заводского" положения. Новое положение и линия прицеливания показаны на чертеже сиреневым цветом.
Положение точки фокуса (хоть теоретического, хоть рассчётного по программе PARABOLA) не совпадают (и не могут совпасть) с фазовым центром LNB, который находится в вертикальном мультифидном псевдофокусе.
Естественный вопрос: "Почему в неоптимальном геометрическом положении LNB и задраной точке прицеливания получены наилучшие значения SNR ?" :wink:
Последний раз редактировалось strannik 11 мар 2017, 10:18, всего редактировалось 1 раз.
С уважением, Юрий Филатов (странник)
Аватара пользователя
strannik
Зарегистрированный Пользователь
Зарегистрированный Пользователь
Сообщения: 1737
Зарегистрирован: 20 апр 2015, 17:03
8
Благодарил (а): 1152 раза
Поблагодарили: 2129 раз
Возраст: 70

Юстировка офсетных антенн. Программа и примеры настройки

Непрочитанное сообщение strannik »

.
Для того, чтобы настроить приёмную систему по максимум-максимуморе,
нужно первым делом согласовать угол облучения антенны с её угловым раствором (иногда говорят "угловой апертурой", хотя это не правильно, имхо), а затем уже точно соорентировать антенну на спутник.
Если LNB не находится в геометрическом фокусе параболической антенны, то мы настроим зеркало не по истинному азимуту и углу возвышения спутника, а подбирая "наилучшее" положение LNB вокруг этой, изначально неверной точки, мы настроимся на максимум мультифидного псевдофокуса.
stasalt убедительно показывает, что из этого получается.

Правильно поступать так:
- по расчётному углу возвышения вершинного спутника и углу офсетности зеркала установить отклонение от вертикали среза параболического зеркала и в дальнейшем эту регулировку не трогать;
- установить LNB строго в плоскости симметрии зеркала и направить ось первого в точку прицеливания на втором;
- изменяя азимут антенны в пределах +/- 3* от расчётного на вершинный спутник, настроить этот параметр по максимуму сигнала и в дальнейшем эту регулировку не трогать;
- перемещая LNB вдоль линии прицеливания, добиться максимального сигнала. В этот момент геометрический фокус зеркала будет совмещён с фазовым центром облучателя.

По моим экспериментам с LNB Titanium TSX, Inverto Black Eco, Inverto Black Ultra, Megasat, Orton и др. их фазовый центр находится в плоскости среза пластмассового кожуха там, где он переходит на диаметр 40мм. Это примерно в горловине конического рупорка или же посередине трансформатора мод как в Inverto Black Ultra.
RimaNTSS писал(а):... производитель головок Inverto Black Ultra пишет что угол облучения у этих головок составляет 84* и что фазовый центр находится примерно в 5мм за белой крышкой
В классических рассчётах ширины главного лепестка ДН обязательно указывается, для какого уровня ниже максимума ДН произведён рассчёт (измерение).
Обычно, но нефакт, приводят измерения по уровню -10дБ от интенсивности фронтального излучения.
Я специально подчеркнул последнее слово, т.к. большинство специалистов, опираясь на принцип взаимности, для рассчётов облучателей используют формулы для излучающих рупорных антенн.
Вы уже догадались, почему выделены два последние слова?
Оказывается, облучатель параболической антенны и рупорная антенна, даже если они абсолютно одинаковы с геометрической и электрической точек зрения, работают по разным законам!
Нет, я не имею ввиду что для них разные теории электромагнитного поля, или что не верен принцип обратимости источника и приёмника волн (принцип взаимности).
Нет, я не оспариваю научно обоснованных и общепринятых истин, просто призываю к корректному их использованию.
Например, употребляя термин диаграмма направленности (ДН), мы не то чтобы игнорируем, а на минуточку (некоторые и навсегда :wink: ) забываем, что ДН - это зависимость относительного уровня излучения от направления распространения плоской волны
Подчёркиваю - плоской, т.к. фронт волны перпендикулярен направлению её распространения.
На практике для снятия (регистрации) ДН облучателя его вращают относительно оси, которая (по представлениям экспериментатора) проходит (в идеале) через фазовый центр и регистрируют уровень напряжённости поля (или производную величину) от источника, который вынесен от облучателя зеркальной антенны в "дальнюю" зону.
Если тестируют излучающую [рупорную] антенну, в "дальнюю" зону выносят приёмник ЭМ излучения.
В обоих случаях, даже при больших удалениях источник-приёмник, фронт волны не является плоским. Да, кривизна фронта мала, но она есть, более того, в первом случае она отрицательна относительно горловины рупора, а во втором - положительна.
На входе облучателя приёмной параболической антенны ("собирателя" волн с зеркала) по факту имеем вогнутый сферический фронт большой кривизны, а при снятии ДН того же самого LNB - выпуклый сферический фронт очень малой кривизны (почти "плоский").
Этот факт необходимо осмыслить и принимать во внимание в процессе жонглирования принципом взаимности :roll:
Последний раз редактировалось strannik 11 мар 2017, 10:20, всего редактировалось 1 раз.
С уважением, Юрий Филатов (странник)
Аватара пользователя
strannik
Зарегистрированный Пользователь
Зарегистрированный Пользователь
Сообщения: 1737
Зарегистрирован: 20 апр 2015, 17:03
8
Благодарил (а): 1152 раза
Поблагодарили: 2129 раз
Возраст: 70

Юстировка офсетных антенн. Программа и примеры настройки

Непрочитанное сообщение strannik »

.
Вернёмся к LNB Inverto Black Ultra, который по факту является одним из лучших "бытовых" конвертеров как благодаря 3-ёх каскадному МШУ на современных транзисторах с высокой подвижностью электронов, так и удачной конструкции облучателя с гофрированным коническим рупором на входе и трансформатором мод на выходе.
Кроме того, именно этот LNB показал "удивительные" результаты на антенне Супрал-90.
strannik писал(а):В классических рассчётах ширины главного лепестка ДН обязательно указывается, для какого уровня ниже максимума ДН произведён рассчёт (измерение).
Обычно, но нефакт, приводят измерения по уровню -10дБ от интенсивности фронтального излучения.
Я специально подчеркнул последнее слово, т.к. большинство специалистов, опираясь на принцип взаимности, для рассчётов облучателей используют формулы для излучающих рупорных антенн.
Давайте воспользуемся программой SABOR, которую написали толковые испанские студенты под руководством преподавателей,
для расчёта диаграммы направленности LNB Inverto Black Ultra, с которого, собственно говоря, и начался разговор:
ИзображениеИзображениеИзображение
Эти теоретические ДН, как и пристало кривым, характеризующим осесимметричный облучатель, симметричны относительно направления фронтального излучения, относительная интенсивность которого равна 0дБ.
Ширина ДН зависит от длины волны, на которой была получена, примерно прямопропорционально. Если мы наложим эти три диаграммы для начала, середины и конца диапазона, то эквидистантных участков графиков, как на "хэнд-мэйд" фейковых ДН, не обнаружим :Search:

Трудно нам будет выбрать и уровень, на котором ширина ДН составит 84*, как в вопросе RimaNTSS
На частоте 10.7ГГц получим около -12дБ, 11.7ГГц - -13дБ и на частоте 12.75ГГц - порядка -15ГГц. К чему привязаться? - Непонятно...
Не совсем понятно и про фазовый центр сразу же за белой крышкой :pardon:

Прийдётся нам поискать самим положение фазового центра облучателя.
Последний раз редактировалось strannik 11 мар 2017, 10:21, всего редактировалось 1 раз.
С уважением, Юрий Филатов (странник)
Аватара пользователя
strannik
Зарегистрированный Пользователь
Зарегистрированный Пользователь
Сообщения: 1737
Зарегистрирован: 20 апр 2015, 17:03
8
Благодарил (а): 1152 раза
Поблагодарили: 2129 раз
Возраст: 70

Юстировка офсетных антенн. Программа и примеры настройки

Непрочитанное сообщение strannik »

.
Немного теории распространения волн
Уравнение эйконала (др.-греч. εἰκών) — это нелинейное дифференциальное уравнение в частных производных, встречающееся в задачах распространения волн, когда волновое уравнение аппроксимируется с помощью теории ВКБ. Оно является следствием уравнений Максвелла, и связывает волновую оптику с геометрической оптикой
Вспомним, что свет - это электромагнитные волны с очень маленькой длиной волны, но этот волновой процесс гораздо ближе к Кu диапазону, чем волны, которые распространялись в консольно закреплённой балке и, благодаря блестящему решению Пуассона, положили начало теории распространения волн.
Геометрическая оптика - это раздел оптики, в котором считается, что длина волны пренебрежимо мала. Основа геометрической оптики - это уравнение эйконала.
Из уравнения эйконала следует, что геометрическая оптика применима только для коротких длин волн. Чем короче длина волны, тем точнее приближение геометрической оптики.
Из решения уравнения эйконала следует, что волновой процесс распространяется вдоль лучевых трубок:
Изображение
где r(s) - луч, dƩ - поперечное сечение лучевой трубки.

Из свойств лучевой трубки для нас наиболее важное то, что энергия волны распространяется исключительно вдоль лучевой трубки, не перетекая через её боковые стенки, а плотность энергии внутри лучевой трубки обратно пропорциональна площади её поперечного сечения dƩ.
Лучевую трубку можно сравнить с рекой, в которой вода не вытекает за берега и которая течёт медленно и плавно там, где река широка и глубоководна, но с рёвом несётся в теснине, где берега сходятся между утёсов...

Зададим себе вопрос (а наиболее шустрые могут поинтересоваться у дяди Гугла) : "Каков минимальный радиус лучевой трубки?" - ответив на который, мы получим ключ к решению задачи про положение фазового центра облучателя
Последний раз редактировалось strannik 11 мар 2017, 10:23, всего редактировалось 1 раз.
С уважением, Юрий Филатов (странник)
Аватара пользователя
strannik
Зарегистрированный Пользователь
Зарегистрированный Пользователь
Сообщения: 1737
Зарегистрирован: 20 апр 2015, 17:03
8
Благодарил (а): 1152 раза
Поблагодарили: 2129 раз
Возраст: 70

Юстировка офсетных антенн. Программа и примеры настройки

Непрочитанное сообщение strannik »

.
Пока вы озадачены вопросом о поперечном сечении элементарной волновой трубки, попробуем извлечь ещё одну выгоду из лучевого приближения процессов распространения волнового поля - рассмотрим, насколько равномерно облучается апертура параболической антенны изотропным излучателем, который расположен в точке её фокуса F
Начертим (дабы не травмировать эскизом легко ранимую душу И.Кубаткина :) ) на профиле реальной антенны СТВ-0,9-1.1 АУМ две лучевые трубки с одинаковым углом раскрыва 10°.
На одинаковом расстоянии от фокуса антенны F, куда мы поместили изотропный излучатель (который излучает по всем направлениям одинаковый поток мощности Ро), в поперечных сечениях волновых трубок Ао и Во одинаковой площади будем иметь одинаковую плотность потока мощности:
Изображение
Волна, распространяясь внутри лучевой трубки А, достигает поверхности параболического зеркала вблизи одноимённой точки, где по законам отражения боковая поверхность лучевой трубки из конической преобразуется в цилиндрическую с поперечным сечением А1.
Плотность потока мощности в окрестностях точки А оказывается меньше, чем в сечении Ао в А1/Ао раз. В нашем случае в 324 раза.
Аналогично, распространяясь внутри второй лучевой трубки к точке В, волна в её окрестностях оказывается менее интенсивной в В1/Во раз. Для антенны Супрал-90 - в 100 раз.
Таким образом, апертура антенны в окрестностях точки А "недооблучена" в 3.24 раза или на 5.1дБ по сравнению с окрестностями проекции точки В на апертуру зеркала.
Этот вывод полностью соответствует положениям классической теории о геометрическом расхождении волнового фронта сферической волны и уменьшению плотности её энергии пропорционально квадрату пройденного пути.
Запомним на всякий случай, что апертура параболического зеркала облучается изотропным излучателем очень неравномерно.

Не станем, уподоб ляясь некоторым торопыгам (к которым и я в молодости принадлежал :oops: ) рассчитывать облучатели с замысловатыми ДН и амплитудными распределениями в раскрыве или тупо двигать и строгать трубочки НЕ в фокусе антенны дабы максимально равномерно облучить её апертуру...

Поднимем голову от книг и верстаков, посмотрим в звёздное небо и подумаем: "А как же облучает апертуру нашей приёмной антенны спутник с расстояния 36тыс.км?"
Последний раз редактировалось strannik 11 мар 2017, 10:22, всего редактировалось 1 раз.
С уважением, Юрий Филатов (странник)
Ответить

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей