Кратко рассмотрим назначение и виды облучателей для спутниковых антенн в рамках цикла статей, разъясняющих принцип работы отдельных узлов и оборудования в системах спутниковой связи. Итак, начнем, облучатели, фиды, feeds - это...
Облучатель или фид (Feed) является частью антенно-фидерной системы (АФС) и составным компонентом волноводного тракта, т.к. состоит в свою очередь из других отдельных компонентов, но, будучи собранными вместе в устройство, называемое облучатель или фид (feed) – решают уже целый комплекс задач. Итак, какие же это задачи? Как понятно из названия в самом общем виде облучатель предназначен для облучения антенного зеркала проходящими через него радиоволнами, когда речь идет о передаче. Но это работает и в другом направлении при приеме, то есть другой функцией облучателя является – селективный прием сфокусированных зеркалом (рефлектором) антенны радиоволн для дальнейшего их прохождения по волноводному тракту.
По сути, облучатель — это сама по себе антенна, но с широкой диаграммой направленности. Если более-менее точно ориентировать облучатель на спутник без параболического зеркала, то он может даже передать или принять сигнал со спутника, но энергетические параметры такого сигнала будут оставлять желать лучшего и недостаточны для дальнейшей обработки, т.к. энергия электромагнитного поля рассеется при передаче или будет недостаточной при приеме. Поэтому облучатель применяется вкупе с зеркалом (рефлектором), которое работает как собирающая линза. Таким образом облучатель и рефлектор образуют оптическую систему с линзой. В данном случае принцип действия такой линзы можно объяснить очень просто. Все в детстве играли с увеличительным стеклом и видели, как солнечные лучи, проходя сквозь линзу фокусируются в одной маленькой точке, которая может даже поджечь траву или бумагу. Вот таким же образом действует зеркало или рефлектор параболической спутниковой антенны. Зеркало собирает радиоволны, фокусирует в одной точке и направляет на облучатель при приеме или формирует направленный луч от облучателя при передаче.
Как мы знаем, радиоволны могут иметь различную поляризацию, а именно круговую (Circular Polarization) или линейную (Linear Polarization). Линейная бывает двух видов: вертикальная линейная поляризация (vertical linear polarization или VLP) и горизонтальная линейная поляризация (horizontal linear polarization или HLP). Круговая также бывает двух видов: правосторонняя круговая поляризация (right handed circular polarization или RHCP) и левосторонняя круговая поляризация (left handed circular polarization или LHCP). Под каждый вид поляризации должен быть свой облучатель, иначе радиоволны будут затухать в таком облучателе.
Классификация облучателей.
1. По реализации функций приема и передачи:
1.1 Только приемный облучатель/фид (Receive only feed или RxO feed) – предназначен для приема радиоволн определенного диапазона частот
1.2 Приемо-передающий облучатель/фид (Receive and Transmit или RxTx feed) – предназначен для приема и передачи определенного диапазона радиоволн
2. По реализации функций одновременного приема и передачи поляризаций радиоволн:
2.1 Однополярный облучатель/фид (Single POL feed) – предназначен для приема и/или приема и передачи радиоволн только линейной или только круговой поляризации
2.2 Двух полярный облучатель/фид (Dual POL feed) – предназначен для приема и/или приема и передачи радиоволн линейной и круговой поляризации
3. По количеству портов на прием и передачу: Однопортовые, двухпортовые, трехпортовые и т.д.
4. По количеству диапазонов на прием и передачу:
4.1 Однодиапозонный облучатель/фид (Single BAND feed) – предназначен для приема радиоволн одного определенного диапазона частот
4.2 Двух диапазонный облучатель/фид (Dual BAND feed) – предназначен для приема радиоволн двух диапазонов частот
4.3 Многодиапазонный облучатель/фид (Multi BAND feed) – предназначен для приема радиоволн нескольких диапазонов частот
5. По типу оптики АФС:
5.1 Облучатели для прямо фокусных антенн (prime focus antenna feed)
5.2 Облучатели для офсетных антенн (offset antenna feed)
Внешний вид облучателей.
Если, как в опыте с увеличительным стеклом мы имеем дело с видимым солнечным светом, то в спутниковой связи мы имеем дело с радиоволнами. Радиоволны характеризуются прежде всего частотой f, измеряемой в Герцах (Hz). Для систем спутниковой связи более удобно измерять частоту в Мега-герцах (МГц) или даже, а Гига-герцах (ГГц). Как известно из школьного учебника физики частота (f) и длина волны (λ) связаны обратно-пропорциональной зависимостью, то есть чем выше частота, тем меньше длина волны и наоборот, чем ниже частота- тем больше длина волны. Это взаимосвязь частоты и длины волны напрямую влияют на габаритные характеристики облучателей и антенно-фидерных систем в целом.
В зависимости от коэффициента усиления оптической системы АФС зеркало + облучатель (Gain) внешний вид и массогабаритные характеристики облучателя могут быть различным, т.к. диаметр параболических антенн может быть от десятков сантиметров до десятков метров. Поэтому каждый облучатель рассчитывается на зеркало определенного диаметра, иначе он будет «переливать» или «недоливать» зеркало (рефлектор). Основным параметром, для правильной оптической связки облучателя и зеркала является отношение F/D или фокусного расстояния к диаметру. Простыми словами облучатель должен соответствовать зеркалу. Или как очки должны соответствовать глазам человека.
Приведем несколько примеров различных облучателей:
1. Приемный (RxO), двух диапазонный L (1,4-1,7 ГГц), C (3,4-4,2 ГГц) (dual band), четырех портовый, однополярный Circular POL (single pol) облучатель для прямо фокусной антенны c зеркалом диаметром 9,3м:
2. Приемный (RxO), двух диапазонный С (3,4-4,2 ГГц), Ku (10,7-12,75 ГГц) (dual band), четырех портовый, однополярный Linear POL (single pol) облучатель для прямо фокусной антенны c зеркалом диаметром 2,4м:
3. Приемо-передающий (RxTx), однодиапозонный Ku Rx (10,7-12,75 ГГц), Ku Tx (13,75-14,5 ГГц) (single band), двухпортовый, однополярный Linear POL (single pol) облучатель для офсетной антенны c зеркалом диаметром 1,8м:
На мировом рынке облучатели широко представлены такими производителями, как General Dynamics, mWave, ARA, Global SkyWare и др. Со многими компаниями у нас установлены партнерские отношения.
Компания Navtelsat осуществила поставки большого количества различных облучателей и имеет богатый опыт подбора, поставок и консультирования по данному типу пассивных радиочастотных компонентов.
