ДВУХЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА по схеме странника

[странник]

разве стекло пропускает сигнал от спутника?

Стекло хороший диэлектрик с малыми потерями на СВЧ и электромагнитные волны пропускает через себя - вы сами видите это на фотографиях, которые размещены выше.
У меня в окне двойной стеклопакет (это три стекла толщиной по 4мм каждое), на фото вы можете кое-где видеть 3-х кратные отражения в стёклах окна http://www.sat-expert.com/forum/imagehosting/2010/09/11/33764c8b71d3d41ea.jpg
Конечно же, оконное стекло ослабляет электромагнитную волну, т.к. импеданс (волновое сопротивление) стекла и воздуха из-за разных диэлектрических проницаемостей разный, и на границе раздела двух сред возникает отражение электромагнитной волны, часть её энергии проходит в направлении распространения, а часть переотражается по закону Снеллиуса. Пройдя через три стекла, волна значительно ослабевает.
Поэтому результаты, которые демонстрирует установка в "комнатных" условиях заметно хуже тех, которые она показала бы на "свежем воздухе"

Но для экспериментальных работ в любую погоду в комфортных условиях доступа к любой части установки преимущества "комнатной" антенны очевидны и, по-моему, компенсируют все потери сигнала и увеличение тепловых шумов при приёме спутников ardon:

 

[rtrew]

странник, и все же происходит ли частичное преломление луча в сторону приемной установки?

 

[KIV-62]

и все же происходит ли частичное преломление луча в сторону приемной установки?

Теоретически да,ана практике проверить сложнее.
Я в прошлом тоже пробовал настраивать антенну через 3 мм стекло,
разница в сигнале на одном и том же транспондере составила 1.2db,
а при отклонении антенны влево или право от точной настройки на
спутник 5Е,разница в сигнале была 0.8db,так что разница не большая,
правда этот эксперимент проводил только на одном спутнике,так что
сравнивать не счем.

 

[странник]

происходит ли частичное преломление луча в сторону приемной установки?

Параллельный пучёк лучей падает на стекло под углом, и под точно таким же углом часть энергии отражается (синий пунктир).



Падающая волна преломляется в стекле, а на выходе из него преломляется в другую сторону на точно такой же угол. Падая на второе стекло, часть энергии снова отражается, а основной поток дважды преломляется в стекле. Тоже самое происходит на третьем стекле.
Это упрощённая лучевая схема, на которой показаны только однократно отражённые волны. Амплитуды многократных отражений - это величины второй степени малости, и ими для наглядности рисунка мы пренебрегаем ardon:
Поскольку стёкла имеют параллельные грани и расположены в стеклопакете параллельно, то все углы преломления на границах воздух-стекло и стекло-воздух равны между собой, а в комнату проходит строго параллельный пучёк лучей с направления на спутник !yea!

 

[странник]

Изготовление контррефлектора по первому варианту

.
Для каркаса зеркала из провода Ф2.5 в хлопчатобумажной изоляции сворачиваем кольцо Ф175, концы провода длиною 12см спаиваем только у изгиба, а ещё две "лапки" из того же провода припаиваем через 120*.

Форму (плафон в виде сегмента сферы или большой мяч и т.п.) обтягиваем пищевым (упаковочным) полиэтиленом и на клее "Момент" обклеиваем тонкой пищевой фольгой в два слоя, перекрывая стыки перврго. Стыки проклеиваем дополнительно сверху (хотя это и лишнее, но после просыхания клея позволяет более быстро работать с эпоксидкой). На слой фольги наклеиваем картонное кольцо высотой 10мм с тремя прорезями под крепёжные лапки.
Вырезаем два кружка из эластичной ткани, один из них натягиваем на каркас, как показано ниже:

После затягивания нитки ткань равномерно натягивается на обод:

Всё готово для выклеивания контррефлектора:

Теперь можно смешивать эпоксидную смолу с отвердителем.
На пол флакона смолы выливаем потихоньку, постоянно помешивая, полфлакона отвердителя, промазываем фольговый слой, наклеиваем тканевый кружёк, следя за тем, чтобы он прилип и пропитался эпоксидкой равномерно, без пузырей.
Затем покрываем его эпоксидкой и сверху накладываем каркас с натянутым внешним слоем ткани. Утапливаем его не спеша, следя за тем, чтобы воздух из пузырей внутри кольца полностью вышел наружу:

После этого остатками смолы равномерно покрываем внешнюю поверхность зеркала:

Наутро контррефлектор готов !good!

 

[странник]

Второй вариант контррефлектора

.
Что меня слегка огорчило, так это то, что слой фольги, поскольку высыхал без прижима к форме,
получился не совсем ровным, по крайней мере, хуже, чем просто плафон обклеенный фольгой:



Поэтому я предпринял попытку номер 2 изготовления контррефлектора.
Вначале с помощью моей лучшей половинки тщательно обтянул форму полиэтиленом -
я двумя руками осторожно, в 3-4 прохода по кругу натягивал плёнку, а супруга закрепляла
её кусочками скотча. Получилось идеально:



Каркас я делал уже без "усов", т.к. юстировать систему при намертво закреплённых на зеркале
опорах крайне неудобно.
К проволочному кольцу я подпаял под углом 120* через 90* три узких сегмента из оцинковки,
в которых заблаговременно просверлил отверстия Ф3.
Один из сегментов заодно служит соединителем концов провода:



Обтянув каркас тканью, я не забыл напротив отверстий поставить кресты,
которые хорошо видны через слой эпоксидной смолы:



После отвердения эпоксидки по этим крестам я просверлил зеркало насквозь.
Полиэтилен настолько плотно прилегал к выклеиному контррефлектору и так идеально был гладок,
что я пожалел его отдирать от пластмасы и обклеил контррефлектор фольгой прямо поверх полиэтилена.
Клеить удобно при помощи клеящей помадки, а тонкая фольга прикатывается к вогнутой поверхности
практически без морщин:



Если кто будет делать контррефлектор по этой технологии, перед обклейкой фольгой
полиэтиленовую плёнку я бы всё-таки советовал отодрать, т.к. со временем под полиэтиленом
за счёт его натяжения образуются пузырьки, а на поверхности фольги - плоские с горошинку площадки.
Когда я отюстирую систему с этим зеркалом, то сдеру полиэтилен с фольгой
и обклею рефлектор фольгой прямо по эпоксидке. Тогда станет понятно, играют роль эти пузырьки или нет !yea!

 

[странник]

Принципы построения лучевой схемы

.
Надеюсь, что предыдущие посты показали вам, что сделать контррефлектор совсем не сложно, и вы задумались, а не попробовать ли и мне?
Тогда перед вами встанет вопрос:
какого диаметра должно быть зеркало и какого диаметра сфера для формы?
Диаметр контррефлектора наука рекомендует делать не меньше десяти длин волн, а вот насчёт кривизны зеркала... ardon:

Поэтому построим с вами экскиз нашей будущей установки и подберём её параметры:



На рисунке в точке А будет отражаться луч, который пришёл от самой нижней точки антенны, в точке В - луч отражённый от верха параболического зеркала.
Угол AF1B - это угол раскрыва вашего зеркала. Для СА-902 - 72*
Точки А и В находятся, как минимум, на расстоянии в полдлины волны от края зеркала, чтобы не возбуждать на его кромке паразитную дифрагированную волну.
В точку G' приходит луч, который отразился от точки прицеливания G. Этот луч является осью конуса, в котором заключена сферическая волна, которая, возникая на поверхности антенны, распространяется в точку фокуса F1 и далее за неё, но уже в расширяющемся конусе до контррефлектора.
Вокруг оси G'F1 мы можем крутить нашу лучевую схему как нам будет удобно из конструктивных соображений
Это свойство лучевой схемы и позволяет делать мультифиды.
Но об этом потом, сейчас важно понять, как принять "центральный" спутник !yea!

 

[странник]

.
Усовершенствовал свою программу снятия диаграмм направленности.
Теперь можно одновременно снимать ДН для двух разных транспондеров.
Вот на этой установке (правда, с LNB Inverto Black Ultra)

получил сегодня одновременно ДН для транспондера с позиции 19.2*Е и транспондера с позиции 13*Е:



Как видите, синяя кривая "подцепила" ещё и близкий по частоте транспондер с позиции 15.8*Е.

 

[странник]

Основной принцип лучевой схемы

.
Для того, чтобы основное зеркало облучалось равномерно, необходимо, чтобы ось конуса лучей,
которые падают на контррефлектор из фазового центра облучателя ФЦ (ось облучателя G''ФЦ)
пересекалась с осью G'F1 на поверхности контррефлектора.
Проще говоря, точки G' и G" должны совпадать в пространстве.
Тогда минимальная расфазировка системы будет достигнута при условии:

Центр сферы контррефлектора F2 должен лежать в плоскости центрового луча
на равном и минимально возможном расстоянии как от фокуса основного зеркала F1,
так и от фазового центра облучателя ФЦ

Другими словами, углы G'F1F2 и F2ФЦG" должны быть прямыми, а точки G' и G" совпадать и лежать
на пересечении продолжения отрезка GF1 c поверхностью сферического контррефлектора.

Становится очевидным, что для выполнения этих требований LNB на рисунке двумя постами выше
необходимо повернуть по часовой стрелке на угол G"ФЦG'.

Какое следующее действие необходимо будет выполнить, подумайте сами

 

[странник]

Продолжаем моделирование двухзеркального мультифида

.
А дальше нужно позаботится о том, чтобы облучатель и сам конвертер (задняя часть LNB)
не заслоняли лучи, которые идут к фокусу основного зеркала и от него на контррефлектор.
Опуская и продолжая поворачивать ось LNB по часовой стрелке (удерживая
точку прицеливания на контррефлекторе) мы очень быстро упрёмся выходным разъёмом в штангу.
Не беда! Повернём всю лучевую схему вокруг луча FG.
Для основного конвертера я сделал поворот по часовой стрелке градусов на 30,
а для мультифидного - против. Величина угла поворота зависит от диаметров облучателей.
Поэтому крышки с них я снял, экономя по 4-5мм, а также "раздел" от кожухов.
Получилось вот так:



А это вид с верхней точки параболического зеркала:



Видно, что Титаниум справа развёрнут на больший угол, чем Инверто Блэк Эко,
у которого диаметр облучателя меньше
Вид с его стороны на контррефлектор на следующем фото:



А это вид вдоль оси Титаниума:



Ниже привожу одновременно снятые ДН для транспондеров с близкими частотами,
но разной поляризацией с "основного" LNB:



И те же два транспондера, но уже в "мультифидном" приёме на правый LNB:



Как видно из приведенных ДН, при мультифидном прёме SNR на 1.1-1.3дБ хуже,
а ширина ДН на 0.06* больше, кроме того, ДН ассиметрична. Причина тут одна и та же:
контррефлектор рассчитан на 1 LNB и для мультифида маловат ardon:
Поэтому правая сторона основного зеркала недооблучена, соответственно, половинка ДН
шире, а общее усиление меньше.
При повторении конструкции контррефлектор по горизонтали нужно делать шире,
чем по вертикали как минимум, на величину расстояния между фазовыми центрами LNB
(у меня это расстояние равно 50мм). Вернитесь к лучевой схеме мультифидного приSма -
там это наглядно видно !yea!

 

[странник]

Схема двухзеркального мультифида

.
На схеме двухзеркального мультифида фокус основного зеркала F1
находится строго над центром штанги.
Проекция фокуса сферического контррефлектора F2 лежит
посередине между фокусом F1
и фазовым центром ФЦ1, а фазовый центр "мультифидного" LNB
ФЦ2 симетрично ему относительно мультифокуса MF:

 

[странник]

Совершенствуем контррефлектор

.
Не знаю, воспользовался ли кто моим советом:

Если кто будет делать контррефлектор по этой технологии, перед обклейкой фольгой
полиэтиленовую плёнку я бы всё-таки советовал отодрать, т.к. со временем под полиэтиленом
за счёт его натяжения образуются пузырьки, а на поверхности фольги - плоские с горошинку площадки.
Когда я отюстирую систему с этим зеркалом, то сдеру полиэтилен с фольгой

а я таки да
Нагрев контррефлектора на солнце и ночное охлаждение сделали своё дело - пузырьки воздуха соединились между собой, а плёнка с наклеенной сверху фольгой приобрела такой вид:



Поэтому плёнку я без труда отодрал от контррефлектора:



Но, прежде чем обклеивать зеркало фольгой по-новому, призадумался...

При внешнем диаметре контррефлектора 178мм диаметр "полезной" части зеркала, которая показана здесь

голубой окружностью, составляет 153мм.
Защитные полуволновые поля уменьшают КИП контррефлектора до 74% !
Кроме того, волна, отражённая от края контррефлектора, "переливается" мимо края основного зеркала в "тёплую" стенку, значительно повышая уровень тепловых шумов системы:



Рисунки даны в виде сверху на двухзеркальную приёмную установку

Если краю сферического зеркала (рис. А) придать форму гиперболы (вернее, тора с гиперболической образующей), как показано на рис.Б, то волна из фазового центра облучателя, которая падает на кромку контррефлектора, засветит в нужной фазе (по схеме Кассегрена) всю поверхность основного зеркала, и то, что давало нам минус из-за тепловых шумов, даст плюс за счёт увеличения усиления !good!

 

[странник]

Контррефлектор с фаской

.
Вот уже несколько человек просмотрели последнее сообщение и, видимо, подумав : "Такой профиль изготовить в домашних условиях без станка с ЧПУ нереально...", ничего не сказав, молча покинули тему.
А зря - повышение эффективности контррефлектора - это повышение эффективности всей приёмной установки !yea!

Кстати, о ручной работе в спутниковой отрасли. Корпус первого искуственного спутника Земли был изготовлен вручную медянщиком!
Вопрос на засыпку: а почему просто не штампанули две полусферы?
Ответы принимаются до 25 октября

Но вернёмся к кромке контррефлектора.
Оказывается, что для её изготовления достаточно... полукруглого напильника!
Вспомните Шаболовскую телебашню на заставке "Голубого огонька" - это конструкция из гиперболических цилиндров (вернее, усечённых конусов, но т.к. при поиске вы быстрее найдёте "гиперболический цилиндр", то я так и выразился ardon: )
Образующая этих конструкций - прямая, которая развёрнута относительно оси на некоторый угол. Так вот, если напильник развернуть под острым углом к касательной к краю контррефлектора и под таким же острым углом к поверхности сферы на краю сегмента, то, совершая возвратно-поступательные движения напильником и постепенно поворачивая сегмент сферы, мы будем снимать фаску необходимой формы.

После первого же круга у вас возникнет гамлетовский вопрос: "Пилить или не пилить? А если пилить, то как долго?"
Посмотрим на рисунок Б.
Если пилить долго и сделать гиперболу более крутой, чем нужно, то самые крайние лучи начнут "светить" в "тёплую" стенку, но уже с другой стороны от основного зеркала. Значит, перепиливать плохо
А сколько нужно пилить по-минимуму, чтобы избежать "засвета" стенки" ? - Смотрим на рисунок В. Тут образующая кромки - парабола, которая все лучи от края контррефлектора параллельно самим себе переместит на край основного зеркала. При этом диаграмма направленности системы станет более "столообразной", что само по себе очень хорошо: при малых колебаниях антенны уровень сигнала не будет резко прыгать, как это бывает у плохо закреплённых антенн с узким главным лепестком ДН !good!
Итак, минимальная фаска показана на рисунке В. Максимальная - ограничена гиперболой на рисунке Б. Ну, а если у вас фаска получится где-то посередине между гиперболой и параболой - ничего страшного, всё лучше, чем случай А - от тепловых шумов мы убежим в "холодное" небо, плюс какой-никакой довесочек к уровню сигнала получим !yea!

Я так и сделал:



Чтобы понять, что же на фото показано стрелочками, посмотрим на рисунке, что я вижу с расстояния около 2м из-за края основного зеркала в контррефлекторе:



Я смотрю со стороны розового конуса на предыдущем рисунке А и вижу отражение своей антенны, которая освещена из окна, в виде белого круглого пятна. Слева от него на рисунке А, где изображён чисто сферический контррефлектор, тёмная полоса - это зона, через которую тепловые шумы попадают из-за края основного зеркала на склон главного лепестка ДН облучателя.
На рисунке Б показан контррефлектор со снятой фаской, в которой отражается всё та же антенна, но тёмной полосы, через которую попадали тепловые шумы, - нет! !good!
Думаю, теперь с отражениями на фото вы разберётесь !yea!

 

[странник]

Отражение от кромки контррефлектора с фаской

.
В дополнение к предыдущему рисунку фотография отражения антенны в контррефлекторе:

Несмотря на низкое качество "мобилочной" фотографии, на ней видно белый овал основного зеркала и прилегающее слева, выгнутое вдоль кромки зеркала узкое отражение антенны собственно в периферийной части зеркала.
Тёмная область вокруг отражения антенны - это открытая в тёмный коридор дверь, - даёт представление о том, как сферическое зеркало искажает перспективу, что не учтено на плоском рисунке выше ardon:

 

[Celadon]

Кстати, о ручной работе в спутниковой отрасли. Корпус первого искуственного спутника Земли был изготовлен вручную медянщиком!
Вопрос на засыпку: а почему просто не штампанули две полусферы?
Ответы принимаются до 25 октября

Википедия утверждает, что "Корпус спутника состоял из двух полуоболочек диаметром 58 см из алюминиевого сплава со стыковочными шпангоутами, соединёнными между собой 36 болтами. Герметичность стыка обеспечивала резиновая прокладка"
http://ru.wikipedia.org/wiki/Спутник-1

А вот что вспоминает Наталия Терещенко (Член Центрального Совета Ассоциации Космонавтики России, президент клуба "Полет в XXI век"):
В ту пору нигде не могли сделать шар, а никакой другой формы не могло быть, и тогда кто-то вспомнил, что есть где-то на Урале какой-то «Уралмаш» (тогда мы, как сейчас, не звучали на всю страну). «Уралмаш» сделал пресс и создал обе сферы. Когда все было сварено, знаменитый авиаконструктор Сергей Павлович Королев посмотрел и спросил: «А кто сварил?». Вышел человек. Его спросили: «Вручную?». Он ответил: «Вручную». Королев сказал, то мы начинаем новую эпоху человечества и нельзя работать кустарно.
http://tass-ural.ru/presscentre/97616.html

 

[странник]

В ту пору нигде не могли сделать шар, а никакой другой формы не могло быть, и тогда кто-то вспомнил, что есть где-то на Урале какой-то «Уралмаш» (тогда мы, как сейчас, не звучали на всю страну). «Уралмаш» сделал пресс и создал обе сферы. Когда все было сварено, знаменитый авиаконструктор Сергей Павлович Королев посмотрел и спросил: «А кто сварил?». Вышел человек. Его спросили: «Вручную?». Он ответил: «Вручную». Королев сказал, то мы начинаем новую эпоху человечества и нельзя работать кустарно

Воспоминания - это начало длинной фольклёрной ниточки, в результате которых часто рождаются легенды...
В ту пору нигде не могли сделать шар - та пора - середина 20 века, не надо смешить людей... Ляп «Уралмаш» сделал пресс и создал обе сферы тоже говорит об "эпическом" стиле изложения материала журналистом.
Корпус, который имеется ввиду, действительно состоял из двух половин 2 и 4, которые стягивались на шпангоуте 3 с помощью 36 шпилек, которые хорошо видны на фото рядом с четвёркой:



А вот обтекатель 1 был выкован (или вытянут, не скажу как правильнее) медянщиком из листа алюминиевого сплава.

Для справки - медянщик - это мастер чеканки, ковки. Возникла профессия ещё когда ни алюминия, ни его сплавов не было и в помине, а основным материалом для изготовления посуды, кувшинов, украшений и разной утвари была медь !yea!

Почему выкован, а не выштампован - при штамповке лист растягивается, его площадь увеличивается, а толщина уменьшается, и его удельная прочность снижается.
При ковке наоборот - при локальных ударах уменьшается толщина листа, но возрастает площадь, а сам материал в процессе ковки уплотняется и упрочняется.

Вот такова моя версия в отличии от многочисленных перепечаток двух-трёх статей из гугля ardon:

Спасибо Celadonу, что не поленился поискать ответ на мой вопрос.
Хоть в этом проявился интерес к теме :unsure: