Проект Джемини - создание новой приёмной установки

[странник]

Блок - схема ФАР Джемини

Определился с блок-схемой фазированной решётки:

- Малошумящие усилители на основе стандартных LNB (скорее всего, Titanium) будут стоять непосредственно на каждом из четырёх облучателей. Питание, в том числе комутирующее поляризацию, будет подаваться витыми парами с основного антенного блока. Сглаживаюшие конденсаторы - керамические. Это позволит отказаться от цепей питания и управления, которые неоправданно греют LNB, повышая уровень тепловых шумов.

- Сигнал с полосовых фильтров 10.7-12.7ГГц по медным коаксиалам одинаковой длины, которая кратна половине длины волны с частотою 11.7ГГц в коаксиале, будет подаваться на полосовые фильтры антенного блока. Они выполняют две функции: ослабляют внеполосные помехи и согласуют лини передачи с входными и выходными сопротивлениями. Тут же происходит первое синфазное сложение сигнальной компоненты и подавление случайного шума на 3 дБ.

- Суммарный сигнал от каждой пары малошумящих усилителей поступает на свой смеситель. Туда же от общего гетеродина поступает опорное напряжение нижнего или верхнего частотного поддиапазонов и происходит преобразование сигналов в первую ПЧ.

- Сигнал первой ПЧ фильтруется полосовыми фильтрами и поступает на два одинаковых усилителя ПЧ, где усиливается до уровня, который обеспечит сохранение достигнутого соотношения сигнал/шум в кабеле снижения (вернее, не даст ему существенно снизиться за счёт затухания в кабеле).

- Сигналы суммируются перед подачей в кабель снижения, чем обеспечивается подавление на 3дБ случайных шумов сигналов, шумов преобразователей и усилителей ПЧ.

Такая блок-схема не предполагает при практической реализации перепайки СВЧ транзисторов, диодов и микросхем, а так же перестройки гетеродинов и фильтров, т.е.она должна иметь хорошую повторяемость. Кроме того, у меня, как и, наверное, у многих, нет паяльной станции и СВЧ измериловки...

Что скажете, коллеги?

 

[Cold]

странник порадуйте своими успехами. Как движется практическое воплощение вашего проекта?...

 

[странник]

странник порадуйте своими успехами. Как движется практическое воплощение вашего проекта?...

Где-то в первых постах я писал, что реализацию (воплощение в жизнь) проекта я планирую на следующий год, а сейчас время раздумий, сбора информации, генерации и шлифовки идей.
Это не означает, что я ничего не делаю, - руки чешутся, но поспешность хороша лишь при ловле блох.
Сейчас накачал много информации по двузеркальным антенам, есть что изучать и обдумывать. Но уже сейчас мне видится в качестве основного направления создание антены на основе двух цилиндров: большого с площадью раскрыва 80х65см и меньшего (контррефлектора) с образующей, которая позволит облучать ФАР из стандартных LNB. Сегодня купил рулон фольги шириной 40см, т.к. лист оцинковки отпугивает меня не столько ценой (110грн.), сколько тем, что меня с ним домой не пустят.
Насобирал массу фоток LNB, понял, где и примерно как их переделывать. Да и у себя три штуки "раскурочил", в том числе и Титаниум. Что-то уже хоть смутно, но вырисовывается, в частности, практическая конструкция ФАР из 5 LNB. Но многое ещё нужно просчитать и попробовать.
Всё чаще посещает мысль сделать макет антены для облучения ФАР из картона (резать и клеить просто и быстро), покрыть фольгой - для "комнатных условий" моего балкона должно сгодиться..

 

[Cold]

лист оцинковки отпугивает меня не столько ценой (110грн.), сколько тем, что меня с ним домой не пустят...... ...сделать макет антены для облучения ФАР из картона

А что если рекламный пластик использовать?(из которого буквы над магазинами делают) Отлично режется, гнётся (с феном) и клеится. В-принципе из него не только макет, а и "конечный вариант" зеркала можно делать....

 

[странник]

А что если рекламный пластик использовать?(из которого буквы над магазинами делают) Отлично режется, гнётся (с феном) и клеится. В-принципе из него не только макет, а и "конечный вариант" зеркала можно делать....

Про пластик я думал, но пока нигде мне не попадался подходяхий кусок упругого! пластика. На этом базируется технология изготовления цилиндрического зеркала, поэтому фен отпадает сразу.
Сегодня смотрел в строй магазине пластиковую вагонку, но она сделана как раз так, чтоб не прогибаться...
Нужно будет организовать "культпоход" в супермаркет, там посмотреть чего-либо.
Думал и о качественном ДВП (читай - опять картон), но снова же целый лист мне не нужен.
Что нибудь ещё придумаю

 

[Director]

Про пластик я думал, но пока нигде мне не попадался подходяхий кусок упругого! пластика.

1. Фольгированый стеклотекстолит - отпадает вопрос с металлизацией (можно посеребрить).
2. Прозрачный пластик для крыши - два слоя с воздушной камерой, легко гнется, упругий.

 

[странник]

Фольгированный стеклотекстолит - это да, то что нужно: упругий, стойкий да ещё и с прекрасной отражающей поверхностью. Даже лист такого размера у меня был когда-то. А сейчас ищу материал, который можно приобрести в магазине или на рынке.
Буду в строительном супермаркете, обязательно обращу внимание на кровельный пластик - он атмосферостойкий. Только у меня в голове всплывает почему-то воспоминание о гладкой, но не зеркально ровной его поверхности...
Поглядим. А за совет спасибо

 

[Eugeniy]

...Буду в строительном супермаркете, обязательно обращу внимание на кровельный пластик - он атмосферостойкий...

Позвольте свой пятак вставить...
Поликарбонад (Вы, видимо, его имеете в виду, когда говорите о строительном пластике) здорово "играет" размерами при изменениях температуры... Для балкона может и сойдет, да и то вряд ли, ИМХО...

 

[anzeba]

1. Фольгированый стеклотекстолит - отпадает вопрос с металлизацией (можно посеребрить).
2. Прозрачный пластик для крыши - два слоя с воздушной камерой, легко гнется, упругий.

ИМХО эти материалы не подойдут. Грубоваты. Форму держать не будут. Надо по пионерски, с начала на бумаге, потом в металле (бронзе). Гознаковский ватман, а потом можно и подумать. !good!

 

[странник]

2 Eugeniy
Не думал, что у строительного пластика высокий коэффициент теплового расширения.. Подумаю над этим, хотя перепад температур, при которых я собираюсь эксперементировать, не так уж и велик, чтобы даже высокий коэф. существенно сказался на стабильности формы.
Вообще-то, конечно, хотелоось бы так сделать макет для балконных опытов, чтобы потом его на улицу можно было выставить, а с другой стороны, если всё будет так, как мечтается, то для "уличного" варианта и размеры зеркал захочется увеличить пропорционально

2 anzeba
Я, собственно, и собираюсь для начала продумать, просчитать и, естественно, вычертить проект на бумаге. Но его особенности так или иначе будут зависить от возможности исполнения. Вот я и приглядываюсь к разным материалам.
Для экспериментальных зеркал думаю вырезать из стиродура (плотного пенопласта) шпангоуты шириной сантиметров 15-20, наклеить их на плоское основание, а на криволинейные стороны - оклеенный фольгой картон или тонкий пластик.

Ну, а если ориентироваться на бронзу или чугуний, то нужно литейную форму в комнате соорудить, а кухонную плиту в доменную печь переделать !yea!
Нет, мне жена ни литейный, ни листопрокатный цех устраивать дома не позволит :nea:
Шутки шутками, а жизнь покажет, из чего делать..

 

[Director]

Только у меня в голове всплывает почему-то воспоминание о гладкой, но не зеркально ровной его поверхности...

А я как раз думаю о зеркальной поверхности - видя пятно отраженного зеркалом света, очень легко откорректировать форму зеркала, найти наиболее удачное место расположения конвертора, а потом просто покрасить антенну ( :taunt: покрыть матом) для дальнейшей эксплуатации. Согласитесь - форма зеркала заводской антенны далека от нужной, после всех её приключений от заводского штампа до конечного потребителя.
P.S. странник, тонкий фольгированный стеклотекстолит и 3-5 шпангоутов - имхо идеальный вариант для Вашего проекта.

 

[странник]

А я как раз думаю о зеркальной поверхности - видя пятно отраженного зеркалом света, очень легко откорректировать форму зеркала, найти наиболее удачное место расположения конвертора, а потом просто покрасить антенну ( :taunt: покрыть матом) для дальнейшей эксплуатации. Согласитесь - форма зеркала заводской антенны далека от нужной, после всех её приключений от заводского штампа до конечного потребителя.
P.S. странник, тонкий фольгированный стеклотекстолит и 3-5 шпангоутов - имхо идеальный вариант для Вашего проекта.

Собственно говоря, я имел ввиду, что поверхность блестящя, но с переменной кривизной меня не устраивает. Лучше, конечно, блестящие гладкие, как пластины для фотографического глянцевателя, поверхности.
Спасибо, что одобряете технологию выгибания упругого листа на шпангоутах, я писал, что она мне импонирует.

Хочу ещё раз напомнить, что эта двухзеркальная штуковина мне нужна лишь временно, чтобы обеспечить запитку нескольких конвертеров сигналом одной частоты, амплитуды и фазы с одного спутника.
Мне в личку задают очень хорошие, толковые вопросы, за которые я благодарен, зачем это нужно.
Действительно, каждый из четырёх конвертеров, которые образуют ФАР, получает сигнал, грубо говоря, с четверти поверхности основного зеркала и вносит шумы усилителя, которые будем считать одинаковыми по уровню для конвертеров одной марки. После суммирования сигнал возрастает до уровня, который был бы на выходе одного конвертера, но установленного в фокусе зеркала такой же площади, а суммарный шум будет равен корню квадратному из числа элементов ФАР умноженному на шум одного элемента, т.е. получим шум системы в два раза больше шума единичного конвертера.
Подобьём бабки: соотношение сигнал/шум для ФАР из четырёх одинаковых конвертеров, каждый из которых облучается четвертью поверхности зеркала в идеальных условиях будет... в два раза хуже, чем соотношение сигнал/шум для одиночного конвертора того же типа, который установлен в фокусе зеркала такой же площади !!!

:stop: Не спешите интересоваться моей температурой и состоянием психического здоровья ardon:

Два шага назад делаются перед одним шагом вперёд для того, чтобы решить непростые вопросы фазировки системы из четырёх (или более) конверторов на частотах спутниковых каналов, отмоделировать работу ФАР на слабых сигналах. Хотя ориентировать антену я собираюсь на самый мощный спутник, чтобы четвёртой части его мощности хватило для работы ФАР. Т.е. будет моделироваться приём спутника с мощностью 40дБВ на антену площадью 0.5м2.

Следующим шагом, при успешном решении этой подзадачи, будет запитка конверторов из одного фокуса с полной поверхности основного зеркала.
Вот тогда четыре полных, одинаковых сигнала на входе ИС на выходе дадут сигнал в четыре раза больший, при том, что амплитуда суммарного шума будет лишь в два раза больше шума одиночного конвертора.
А вот теперь баланс положительный: соотношение сигнал/шум для ИС из четырёх одинаковых конверторов, каждый из которых облучается полной поверхностью зеркала в идеальных условиях будет в два раза лучше, чем соотношение сигнал/шум для одиночного конвертера того же типа, который установлен в фокусе зеркала такой же площади !!! !good!

ЗЫ Как говорят на Украине - Дай Боже нашему теленку волка съесть

 

[Director]

Подобьём бабки: соотношение сигнал/шум для ФАР из четырёх одинаковых конвертеров, каждый из которых облучается четвертью поверхности зеркала в идеальных условиях будет... в два раза хуже, чем соотношение сигнал/шум для одиночного конвертора того же типа, который установлен в фокусе зеркала такой же площади !!!

странник. Почему четвертью поверхности зеркала?
Попробуем ускорить Вашу работу:
1. Зеркало антенны у вас практически есть (подойдет любое).
2. Теперь фокус антенны нужно развести на 4 конвертора (чтобы не мучиться с разводкой, поставить квадро голову).
3. У Вас осталась имхо одна проблема - договориться с четырьмя конверторами о синхронной работе!
А облучать конверторы будем сразу полным сигналом.
Удачи!

 

[MIUS]

НЕ ВЫДЕРЖАЛ......

Есть еще один фантастически реальный вариант.... Например заменить 1/4 волновой вибратор на 3/4 - 5/4.... Прирост такого, по Ротхамелю, на метровом диаппазоне 5-6Дб. Да и это пасивное устройство не вносит собственные шумы. Трудность состоит в том, что в Ку "голову" такие размеры не влезут.... Ну а замена волновода потребует эксперементально-теоретически найти место установки от дна.... Ну и поправки на емкость самого вибратора.... Преимущество в том, что не нужно синхронизировать гетеродин да и еще много чего.... Да и волновод однако.... Но в то же время НЕТ РОСТА СОБСТВЕННЫХ ШУМОВ!!!!
С Уважением MIUS

 

[странник]

странник. Почему четвертью поверхности зеркала?
Попробуем ускорить Вашу работу:
1. Зеркало антенны у вас практически есть (подойдет любое).
2. Теперь фокус антенны нужно развести на 4 конвертора (чтобы не мучиться с разводкой, поставить квадро голову).
3. У Вас осталась имхо одна проблема - договориться с четырьмя конверторами о синхронной работе!
А облучать конверторы будем сразу полным сигналом.
Удачи!

Спасибо за советы.

Теперь по сути:

1. Четверть поверхности потому, что в установке, ескиз которой я приводил выше, один ковертер собирает лучи, которые отражены только от вертикальной полосы основного зеркала, ширина этой полосы 1/4 ширины зеркала.

2. Зеркала у меня практически нет, поэтому я хочу слепить его для экспериментов на скорую руку.

3. Развести фокус на четыре головки не так просто, как кажется. Волноводные тройники делят мощность между выходами.
Эта задача у меня запланирована на потом (см. мой предыдущий пост)

4. Квадро голова не годится, т.к. там всего два предварительных усилителя - для вертикальной и горизонтальной поляризаций. А сигнал на 4 выхода разделяется уже по первой ПЧ.

5. Договорится с четырьмя конвертерами работать синфазно - это как раз та проблема, над которой я работаю. Как только её решу, возьмусь за проблему синфазной запитки всей системы от одного фокуса.

Обратите внимание, что в предыдущем посте я сознательно употреблял сначала термин ФАР, а потом ИС, хотя ФАР - это пространственная разновидность ИС. Как вы думаете, на что я намекаю?

Добавлено через 17 минут

Есть еще один фантастически реальный вариант.... Например заменить 1/4 волновой вибратор на 3/4 - 5/4.... Прирост такого, по Ротхамелю, на метровом диаппазоне 5-6Дб. Да и это пасивное устройство не вносит собственные шумы. Трудность состоит в том, что в Ку "голову" такие размеры не влезут.... Ну а замена волновода потребует эксперементально-теоретически найти место установки от дна.... Ну и поправки на емкость самого вибратора.... Преимущество в том, что не нужно синхронизировать гетеродин да и еще много чего.... Да и волновод однако.... Но в то же время НЕТ РОСТА СОБСТВЕННЫХ ШУМОВ!!!!
С Уважением MIUS

Рад видеть вас в теме. Вы просто читаете мои мысли! Я тоже вырос на книге Ротхамеля, по ней делал волновые каналы.
Да, волновой канал - это прекрасная неаппертурная антена, как раз это удачный пример ИС, которая использует селекцию сигнала во времени, а не в пространстве, как параболическое зеркало.
Ставить вибраторную структуру с директорами перед фокусом - бессмысленно, а вот внутри волновода за фокусом..., причём запитать каждый четвертьволновой штырь на свой предварительный усилитель - это то, что мне хочется реализовать на втором этапе экспериментов.
Собственно, я хочу питать близнецов поочереди, как в переполненной столовке пионерского лагеря

 

[BOBARYKIN]

СВ(СиБи, а не СВ на русском! Это 11м бэнд!)

Да, нет! Я Вот сижу у соседа и "работаю"на GP! 3/4!!! CB band. Раньше была GP 1/4..... Ну а теперь 3/4! Отрезок в волноводе можно рассматривать как GP.... Противовес - волновод! Ну а все остальное см. справочник! Извини начался проход по "низу"!
SK73!!!
С Уважением MIUS :big_boss:
P.S
Радио мне дороже телевизора! Извини!

 

[странник]

Да, нет! Я Вот сижу у соседа и "работаю"на GP! 3/4!!! CB band. Раньше была GP 1/4..... Ну а теперь 3/4! Отрезок в волноводе можно рассматривать как GP.... Противовес - волновод! Ну а все остальное см. справочник! Извини начался проход по "низу"!
SK73!!!
С Уважением MIUS :big_boss:
P.S
Радио мне дороже телевизора! Извини!

Узнаю истинного радиолюбителя

А теперь к антенам. Вашу идею по поводу использования не четвертьволнового вибратора, а 3/4 я понял. Это путь увеличения площади, с которой снимается энергия волны. И, казалось бы, сделаем волновод с диаметром в три раза большим и снимим втрое больший сигнал...
Национальная индейская изба! Даже если оставить за скобками возбуждение в таком громадном волноводе мод высших порядков, плотность энергии в поперечном сечении упадёт обратнопропорционально увеличению площади, и, хотя эффективность антенной структуры внутри волновода возрастёт, выигрыша в выходном сигнале мы не получим.
Гораздо более плодотворной мне кажется идея сбора энергии волны вдоль направления её распространения, как это сделано в классической вибраторной антене волновой канал или логпериодической антене

 

[MIUS]

Электрическая и геометрическая длинна......

На заре моей КВ увлеченности в 70х мне попалось много литературы по антеннам КВ...... Многие предлагавшиеся конструкции были именно с изменеием геометрической длинны при сохранеии элекрической.... Ну это когда плечи полуволнового вибратора сворачивали в спираль. Или когда штыревые антенны дополнялись "удлинняющей катушкой". Ну допустим есть 3/4 - а нужно 5/8. Ставим в низу, посути, скрученную часть в виде катушки и получаем необходимую электрическую и укороченную геометрическую с улучшенными параметрами последней. Можно было видеть любительские конструкции малогабаритных антенн вертикальной поляризации ззготовленных по этому принципу. С появлением интереса к ТВ MMDS - обнаружил тому еще одно подтверждение

http://shustikov.by.ru/mix/parcil/​

Автор не безосновательно утверждает, что

.....облучатель можно нарастить дополнительными полувоновыми вибраторами подключенными через замкнутые четвертьволновые линии. При этом обеспечивается сфазированное сложение мощностей сигналов от каждого вибратора.

Хотя на мой взгляд это не что иное как увеличение плечей симметричного вибратора с 1/4 до 3/4. Такое же "зигзагообразное" можно видить на топологии печаток различных СВЧ учтройств. Применяемое для уменьшения габаритов по тем или иным причинам..... В случае с антенной MMDS - это просто плоская спираль.... Ну а работает она в линейной поляризации....
Можно поэксперементировать с тем отрезком в волноводе увеличив его электрическую длинну и свернув его спираль в том же волноводе. Спираль может быть как плоской так и объёмной..... Попытка не пытка.... Имеет смысл проверить устоявшиеся понятия. Может в этом что-то и есть. Хотя сам добавлял в антенну GP катушку и получил достаточный прирост....
Резонатор торчащий в волноводе можно рассматривать как GP. Потому как у него есть противововесы! Это сам волновод! Да и в литературе встречал описание GP со сплошным "пятаком" в виде противовеса. Для этих целей некоторые используют металлические крыши! Здается мне, что если длинну резонатора увеличить до 3/4 - можно получить прирост.... Но все познается в сравнении! Может и ошибаюсь.... Если думаешь разбирать конвертора для доработки - попробуй проверь и этот вариант. Может и есть в этом рациональное зерно....
С Уважением MIUS :big_boss:

 

[странник]

Огромное спасибо за ваш пост. Таки мысли у нас сходятся

Про спиральный облучатель волновода я уже думал и обязательно попробую

Ну и то, что время от времени нужно проверять сложившиеся стереотипы и аксиомы, тоже стопудово. А то бы сегодня спутники на ГО цеплялись бы за кита и трёх черепах

Про то, что сделал и собираюсь сделать с конвертерами, отпишусь завтра с работы - дома фоток нет

ЗЫ Интересно, а ключём сейчас коротковолновики работают ?

 

[MIUS]

Пикают!!!!

ЗЫ Интересно, а ключём сейчас коротковолновики работают ?

Да "пикают" и еще и КАК!!yea! Знаю виртуозов этого вида связи.
Что касается меня, то Я это бросил давненько, в смысле КВ. С началом передела СССР и концом перестройки. Но все равно природа взяла своё и залез на гражданский диаппазон с момента его официального открытия. Правда разрешили тогда нам работать в каналах с отличием в 5кгц от зарубежных стандартов.... Ну это как бы чего не вышло... Вот и переделывали сами "радио" для СВ своими руками. Да и Росияне работают в сетке со смещением в 5кгц.... Да и не только они! Практически вся территория бывшего СССР работает в этой сетке....
Что касается нашего вопроса, то могу сказать что есть разновидности диполей. И GP больше 1/4 - это несемметричная разновидность. Мало того, так еще можно рассматривать как антенную решетку.... Ведь каждый противовес создает направленность диаграммы в сою сторону (вернее в противоположную). Да и если их много, то можно рассматривать и как два и более диполя. Т.е. усиление больше. Поэтому из вертикальных антенн - эта получила максимальное распространение как в промышленной связи, так и у любителей. Антенна пистелькорса или антенны Шпиндлера (волновой канал) имеют свои недостатки. Например антенны Шпиндлера почти при той же длинне траверсы, что и GP имеет чуть больше коф. усиления, но GP имеет круговую направленность и не требует поворотных устройств для ориентации.... Ну да это лирика... Практика - это то что просто, удобно, и работает хорошо! Поэтому еще раз повторюсь.... Попробуй поэксперементируй с конвертором. Там есть еще один подводный камень. Это резонансная камера. В нормальном исполнении там должен быть поршень вместо дна.... И поршень с регулировочным винтом.... Вот им в старые добрые времена и подбирали максимум.... Теперь же глядя в "бездонный" волновод Ку Я сомневаюсь в том что это растояние соответствует хотя бы расчетному.... Видимо изготовители делают это в расчете на электронное усиление.... Ну а нет резонанса - нет и приема в плохую погоду да и в хорошую тоже не очень..... Это еще одно место требующее уточнения перед созданием ФАР.....
С Уважением MIUS :big_boss: