Home Λίστα μελών Υποστήριξη Δωρεάν περιεχόμενο Επικοινωνία Στατιστικά στοιχεία Downloads RSS / XML About
Κατηγορία: Αρθρογραφία Δορυφορική Τηλεόραση
Κεραίες λήψης δορυφορικών σημάτων

Ο λόγος της ύπαρξης των κεραιών δορυφορικής λήψης είναι να συγκεντρώνουν τα ασθενή μικροκύματα από τους δορυφόρους σε ένα σημείο έτσι ώστε να είναι δυνατή η μετέπειτα επεξεργασία τους. Το ιδανικότερο όλων θα ήταν επίσης να έχουν τη δυνατότητα να αποτρέπουν διάφορα άλλα μη ωφέλιμα σήματα, καθώς και τον ενοχλητικό «θόρυβο». Για πολλούς όμως οικονομικούς και αισθητικούς λόγους αυτό δεν είναι πάντα εφικτό στις κεραίες που προορίζονται για οικιακή χρήση. Κατά καιρούς έχουν γίνει πολλές έρευνες πάνω στον σχεδιασμό των κεραιών λήψης μικροκυματικών συχνοτήτων, οι οποίες καλύφθηκαν οικονομικά περισσότερο από τον στρατό και κάποιες μεγάλες εταιρείες τηλεπικοινωνιών. Τα αποτελέσματα όλων αυτών των ερευνών είναι σήμερα τελικά στα χέρια μας με πολύ χαμηλό κόστος.Οι περισσότερες κεραίες λήψης δορυφορικών εκπομπών βασίζονται στην παράβολο. Η ιδανική παράβολος έχει μία μοναδική δυνατότητα να συγκεντρώνει όλα τα σήματα που εισέρχονται στο κοίλο μέρος της και παράλληλα προς τον κεντρικό άξονα, σε ένα και μόνο σημείο, που ονομάζεται σημείο συγκέντρωσης (focal point). Όλα τα άλλα σήματα που εισέρχονται με γωνία ως προς τον κεντρικό άξονα ανακλώνται με τέτοιο τρόπο που να χάνουν το σημείο συγκέντρωσης. Ο τύπος που δίνει την ενίσχυση μίας ιδανικής σε απόδοση παραβολικής κεραίας είναι ο εξής: Ενίσχυση – Gain = 10 log ( π * Διάμετρος / μήκος κύματος) 2 dBi. Είναι φανερό ότι η ενίσχυση μίας κεραίας μεγαλώνει με την αύξηση της διαμέτρου της και επίσης μεγαλώνει όσο αυξάνεται η συχνότητα. (μήκος κύματος = 300 / συχνότητα σε MHz). Η ενίσχυση εκφράζεται σε dB. Κάθε 3 dB διαφορά σημαίνει διπλασιασμός ισχύος του σήματος.

Εύρος λήψης
Η ιδανική κεραία πρέπει να έχει ένα όσο το δυνατό στενότερο εύρος δέσμης που να στοχεύει μόνο τον επιλεγμένο δορυφόρο και να είναι «στεγανή» σε άλλα σήματα και θόρυβο. Το εύρος δέσμης εκφράζεται σε μοίρες και σημείο αναφοράς είναι εκείνο όπου το επίπεδο σήματος πέφτει στο μισό (-3 dB). Μέσω ενός υπολογιστή και κάνοντας χρήση του τύπου εύρος δέσμης - 3dB = μήκος κύματος * 70ο / διάμετρος κεραίας μάς δίνει τον παρακάτω πίνακα που δείχνει το εύρος δέσμης σε σχέση με τη διάμετρο. Όσο μεγαλύτερη είναι η παραβολική επιφάνεια, τόσο μικρότερο είναι το εύρος δέσμης. Από τον πίνακα (1) φαίνεται ότι ένα κάτοπτρο διαμέτρου 30 εκατοστών έχει λήψη – 3 dB στις 6 μοίρες περίπου. Αν συμβεί τώρα να υπάρχει ένας δορυφόρος στις 3 μοίρες ανατολικότερα ή δυτικότερα που να κάνει χρήση των ιδίων συχνοτήτων με την ίδια πόλωση, τότε θα έχουμε αλληλοπαρεμβολή. Έχει αποδειχθεί ότι παρεμβολή με επίπεδο – 11dB είναι δυνατόν να παρατηρηθεί , ενώ όταν το επίπεδό της αγγίξει τα –5 db, τότε γίνεται πλέον ενοχλητική.

Κεραία πρώτης (μοναδικής) συγκέντρωσης – Prime focus
Δυστυχώς η ιδανική κεραία δεν είναι εφικτή για πολλούς τελικά λόγους. Μερικοί είναι οι παρακάτω: α) Κάποια σήματα τα οποία δεν εισέρχονται παράλληλα με τον κύριο άξονα του κατόπτρου, ανακλώνται στην άκρη της παραβόλου με τέτοιο τρόπο που πολλά από αυτά κατευθύνονται τελικά στο κύριο σημείο συγκέντρωσης (focal point). β) Για τον ίδιο λόγο κάποια από τα κύρια σήματα που εισέρχονται παράλληλα με τον κύριο άξονα λήψης δεν ανακλώνται σωστά από την άκρη της παραβόλου και χάνουν το σημείο συγκέντρωσης. γ) Η ποιότητα κατασκευής της παραβολικής επιφάνειας πολλές φορές δεν είναι σωστή, με αποτέλεσμα να μην έχουμε την τέλεια παράβολο, κάτι που δημιουργεί απώλεια λήψης. Πολλές φορές έχουνε παρατηρηθεί τοπικές παραμορφώσεις στην επιφάνεια μίας παραβόλου. δ) Η χοάνη και το LNB που είναι τοποθετημένα κεντρικά και μέσα στο εύρος δέσμης λήψης της παραβολικής επιφάνειας δεν επιτρέπουν μέρος του σήματος να καταλήξει στο σημείο συγκέντρωσης. ε) Μία μεγάλη χοάνη λήψης μπορεί τελικά να κάνει λήψη σημάτων εκτός του κύριου άξονα. στ) Ο θόρυβος του εδάφους μπορεί να ανακλαστεί κατάλληλα από την άκρη της παραβολικής επιφάνειας και να φτάσει τελικά στο σημείο συγκέντρωσης. ζ) Ο αστρικός θόρυβος από το διάστημα που εισέρχεται στην παραβολική επιφάνεια παράλληλα με τον κύριο άξονα κατευθύνεται και αυτός στο σημείο συγκέντρωσης. η) Και, τέλος, κάποιο μέρος του ωφέλιμου σήματος θα απορροφηθεί από το υλικό της παραβολικής επιφάνειας. Οι παραβολικές κεραίες σήμερα «χάνουν συνεχώς έδαφος» από τις πιο νέες και μικρότερες σε μέγεθος offset κεραίες. Παραμένουν όμως συνήθως σε μεγάλες διαμέτρους, και μάλιστα σε συστήματα με μοτέρ κίνησης. Ένα σημείο που δείχνει καθαρά την ποιότητα κατασκευής της παραβολικής επιφάνειας είναι η διαφορά του κύριου λοβού λήψης από τους επιμέρους. Ο δευτερεύων λοβός λήψης σε τέτοια κάτοπτρα μονής συγκέντρωσης δεν πρέπει να είναι πάνω από – 18 dB.

Κεραία παράκεντρης μονής συγκέντρωσης – Offset
Ο τύπος αυτός κερδίζει συνεχώς έδαφος στις προτιμήσεις των καταναλωτών για απευθείας λήψη στο σπίτι. Δεν είναι τίποτα παραπάνω από ένα κομμάτι της παραβολικής επιφάνειας και το σημείο συγκέντρωσης είναι ακριβώς εκεί όπου νοητά θα ήταν αν υπήρχε ολόκληρη η παραβολική κατοπτρική επιφάνεια. Βέβαια στην περίπτωσή μας η χοάνη παίρνει μία κλίση προς το κάτοπτρο. Η επιφάνειά του δεν είναι κυκλική, αλλά αυγοειδής, καθαρά για θέμα εύρους δέσμης. Το σήμα από τον δορυφόρο εισέρχεται στην κατοπτρική επιφάνεια πάλι παράλληλα με τον κεντρικό άξονα, ο οποίος όμως είναι δύσκολο να νοηθεί, αφού δεν υπάρχει ολόκληρη η παραβολική επιφάνεια. Στην εικόνα που υπάρχει και αναφέρεται στο κάτοπτρο offset φαίνεται καθαρά ο κεντρικός παραβολικός άξονας σε σχέση με την επιφάνεια του κατόπτρου. Τα προτερήματα που έχουν οι κεραίες αυτού του τύπου είναι τα εξής τρία. Πρώτα απ’ όλα, τα μικροκύματα εισέρχονται στην κατοπτρική επιφάνεια χωρίς να παρενοχλούνται από τη χοάνη συγκέντρωσης και το LNB, τα οποία είναι έξω από τη δέσμη. Αυτό σημαίνει καλύτερη απόδοση σε σύγκριση με την παράβολο που κάποιο μέρος του σήματος «μπλοκάρεται» από το σύνολο χοάνη συγκέντρωσης – LNB – στηρίγματα. Τέλος, η θέση της κατοπτρικής επιφάνειας που είναι περισσότερο κάθετη δεν επιτρέπει τη συσσώρευση χιονιού και άλλων τυχόν σωμάτων που μπορεί να προκαλέσουν παραμόρφωση της επιφάνειας. Στην αγορά υπάρχουν κεραίες offset, οι οποίες δείχνουν περισσότερο κυκλικές (κάτι που γίνεται μόνο από αισθητικής πλευράς), εντούτοις σύμφωνα με αυτά που είπαμε παραπάνω, οι κεραίες αυτές έχουν μεγαλύτερο εύρος δέσμης στο οριζόντιο επίπεδο. Πιθανόν μία τέτοια κεραία να μας εξυπηρετήσει περισσότερο όταν θελήσουμε να κάνουμε λήψη πολλών δορυφόρων.

Κεραία τύπου Cassegrain
Η κεραία αυτή είναι μία παραβολική κεραία διπλής ανάκλασης. Το μοναδικό πλεονέκτημά της είναι ότι είναι κατά πολύ λεπτότερη, αφού ο επιπλέον ανακλαστήρας «μαζεύει» και ανακλά τα σήματα πολύ πιο πριν από το κύριο σημείο συγκέντρωσης. Το μεγάλο μειονέκτημά της είναι ότι ο δεύτερος ανακλαστήρας «μπλοκάρει» και αυτός με τη σειρά του τα σήματα που εισέρχονται στην κυρίως παραβολική επιφάνεια.

Κεραία τύπου Gregorian
Άλλη μία κεραία διπλής ανάκλασης, η οποία συγκεντρώνει όμως τα πλεονεκτήματα της απλής offset κεραίας με τον καλύτερο σχεδιασμό της τοποθέτησης του LNB στην πίσω πλευρά. Έτσι το LNB είναι προστατευμένο από τον καιρό και τον επιπλέον θόρυβο που παράγει ο ήλιος. Ο επιπλέον ανακλαστήρας μεγαλώνει την απόδοση του κατόπτρου, αφού «βλέπει» πολύ καλύτερα όλη την κυρίως επιφάνεια.
Τα τελευταία χρόνια έχει μελετηθεί από μία εταιρεία μία νέα κεραία τύπου Gregorian, με τη διαφορά όμως ότι έχει ανάποδα τον δεύτερο ανακλαστήρα (με την κοιλότητα να «κοιτά» έξω), ενώ έχει επίσης τέτοια κατασκευή ο πρώτος ανακλαστήρας (μεγάλη οριζόντια διάσταση) που δίνει τη δυνατότητα στο κάτοπτρο να λαμβάνει δορυφόρους σε γωνία 50 μοιρών επάνω στο γεωστατικό τόξο, με την τοποθέτηση ανάλογου αριθμού παράκεντρων LNBs. Η κεραία αυτή έχει πατενταριστεί, οπότε μπορούμε να αναφέρουμε και το όνομά της χωρίς να υπάρχει θέμα διαφήμισης (από τη στιγμή που είναι μοναδική στο είδος της). Ονομάζεται Toroidal και είναι της εταιρείας WaveFrontier (www.wavefrontier.com).

 
Κεραία τύπου backfire
Είναι μία παραβολική κεραία διπλής ανάκλασης και αυτή. Το χαρακτηριστικό της είναι ότι ο δεύτερος ανακλαστήρας είναι περίπου το 10% της διαμέτρου της κύριας παραβολικής επιφάνειας και ο κυματοδηγός φτάνει περίπου μέχρι λίγα εκατοστά πριν από αυτόν. Μειονέκτημα αποτελεί το γεγονός ότι παρόλη τη μικρή διάμετρο του δεύτερου ανακλαστήρα, έχουμε και εδώ ένα μικρό «μπλοκάρισμα» σε ένα μέρος του σήματος που εισέρχεται στην κύρια παράβολο.

Επίπεδη κεραία
Με την έλευση των ισχυρών DBS δορυφόρων οι μικρές επίπεδες κεραίες έγιναν αμέσως γνωστές. Σε αντίθεση με τις παραπάνω κεραίες, οι οποίες συγκεντρώνουν τα μικροκύματα σε ένα σημείο, οι επίπεδες κεραίες συγκεντρώνουν μέρος του σήματος σε πολλές μικρές κυψέλες επάνω στην επιφάνειά τους. Τα σήματα αυτά στη συνέχεια προστίθενται με κατάλληλο τρόπο και οδηγούνται στην είσοδο ενός κοινού LNB που βρίσκεται στην πίσω πλευρά τις κεραίας. Τα βασικά πλεονεκτήματα της κεραίας είναι το μέγεθος και το βάρος της, τα οποία κάνουν πολύ εύκολη την τοποθέτησή της. Δεν χρησιμοποιείται σε διαμέτρους μεγαλύτερες των 50 εκατοστών διότι η απόδοσή τους μένει χαμηλά σε σχέση με αυτή των παραβολικών κατόπτρων η οποία αυξάνεται πάρα πολύ σε μεγάλες διαμέτρους. Γενικά το μέγεθος των επίπεδων κεραιών είναι λίγο μεγαλύτερο σε σύγκριση με τις παραβολικές του ιδίου επιπέδου ενίσχυσης (gain).
Εδώ οφείλουμε να αναφέρουμε την ελληνική εταιρεία ATTISAT, η οποία κατασκευάζει και διανέμει σε παγκόσμιο επίπεδο τέτοιου είδους κεραίες από το 1997 (www.attisat.gr).

Απόδοση κεραίας
Η απόδοση μίας κεραίας είναι μία μέτρηση του ποσοστού του σήματος που φτάνει στο σημείο συγκέντρωσης και – κατά συνέπεια – στην είσοδο του LNB. Συνήθως κυμαίνεται μεταξύ 55 και 70% για τις απλές κεραίες λήψης στο σπίτι. Οι βασικοί λόγοι που μειώνουν την απόδοση αναφέρθηκαν στην παράγραφο της παραβολικής κεραίας στην αρχή του άρθρου. Δυστυχώς για όλους μας, δεν υπάρχει περίπτωση για αύξηση της απόδοσης των κεραιών για τον λόγο ότι οι έρευνες όσον αφορά την ποιότητα κατασκευής έχουν φτάσει στο ανώτερό τους σημείο. Οι διαφορές πλέον είναι πάρα πολύ μικρές και έχουν να κάνουν με την ποιότητα των υλικών που επιλέγουμε (χοάνη λήψης, LNB). Όσον αφορά τις μικροπαραμορφώσεις της παραβολικής επιφάνειας κατά την κατασκευή, αυτές είναι αναγνωρισμένες από τους παραγωγούς των κεραιών. Υπάρχει μάλιστα και ένα όρος RMS deviation που τις χαρακτηρίζει. Όσο πιο μικρή τιμή έχει αυτός ο όρος, τόσο καλύτερη ποιότητα κατασκευής έχει το κάτοπτρο.

Πρακτική απόδοση της κεραίας
Ο τύπος που δώσαμε στην πρώτη παράγραφο της ιδανικής κεραίας λήψης, πρέπει να μετατραπεί έτσι ώστε να εμπεριέχει και την απόδοση. Έτσι έχουμε απόδοση (gain) = 10 log [(3.14 *διάμετρος)2 * απόδοση / (μήκος κύματος)2 *100] σε dBi. Στον πίνακα (2) υπάρχει το επίπεδο ενίσχυσης σε db στη συχνότητα 11GHz ανάλογα με τη διάμετρο και την απόδοση που δίνει ο κατασκευαστής.

Θόρυβος κεραίας
Σε κάθε σήμα που λαμβάνεται, εισέρχεται και θόρυβος ο οποίος μειώνει την απόδοση της λήψης. Η σχέση είναι σήμα λήψης = πραγματικό σήμα + θόρυβος. Ο θόρυβος που «ενοχλεί» τη λήψη των μικροκυμάτων που εκπέμπουν οι δορυφόροι εμφανίζεται με τρεις διαφορετικές μορφές. α) Αστρικός θόρυβος: Είναι μία ακτινοβολία μεγάλου εύρους η οποία εκπέμπεται από τη μετατροπή ενέργειας στα άστρα. Το φαινόμενο είναι ισχυρό όταν εισέρχεται στον κύριο λοβό, ενώ η ισχυρότερη μορφή του είναι η ευθυγράμμιση του δορυφόρου με τον ήλιο. β) Θόρυβος εδάφους: Σε όλες τις θερμοκρασίες πάνω από το απόλυτο 0, η διέγερση των μορίων του ζεστού εδάφους δημιουργεί μεγάλου εύρους παρασιτικά σήματα, γνωστά ως θόρυβος εδάφους ή θερμικός θόρυβος. γ) Θόρυβος περιβάλλοντος: Είναι ο θόρυβος που παράγεται από κάθε είδους ηλεκτρική διέγερση από το γειτονικό περιβάλλον της κεραίας. Για παράδειγμα, διάφορα μοτέρ κίνησης, άνοιγμα διακόπτη φωτισμού, ξεκίνημα μηχανής αυτοκινήτου κ.ά. παράγουν ηλεκτρομαγνητικά σήματα διαφόρων συχνοτήτων που εισέρχονται στον λοβό της κεραίας.
Οι παραπάνω τρεις μορφές θορύβου ομαδοποιούνται και ονομάζονται θόρυβος κεραίας (antenna noise), ένας όρος που αναφέρεται και στα τεχνικά χαρακτηριστικά των κατασκευαστών. Είναι αποτέλεσμα κίνησης μορίων και αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η μέτρηση γίνεται σε βαθμούς Kelvin και θεωρήθηκε ως σημείο αναφοράς για το ζεστό έδαφος των 290 οΚ (17 οC). Έτσι μπορούμε να πούμε ότι η σχέση είναι ως εξής: Θόρυβος κεραίας = Αστρικός Θόρυβος + Θόρυβος Περιβάλλοντος + Θόρυβος Εδάφους. Είναι προφανές ότι ο αστρικός θόρυβος (εκτός της ευθυγράμμισης του ηλίου) και ο θόρυβος περιβάλλοντος είναι πολύ μικροί επηρεασμοί σε σύγκριση με τον θόρυβο εδάφους. Δίνοντας λοιπόν μία κλίση στη χοάνη λήψης μακριά από το έδαφος, με αποτέλεσμα να κοιτά περισσότερο τον ουρανό (κάτι που συμβαίνει στα offset κάτοπτρα), μειώνουμε την επίδραση του εδάφους. Επίσης όσο πιο στενός είναι ο λοβός του κατόπτρου (όσο πιο μικρή, δηλαδή, δέσμη λήψης έχει), τόσο μικρότερος είναι ο επηρεασμός από τον θόρυβο. Στις μικρές διαμέτρους (κάτω του ενός μέτρου) έχουμε μεγάλη δέσμη λήψης. Τα κάτοπτρα αυτά, λοιπόν, δεν μπορεί παρά να είναι offset έτσι ώστε να μειώνεται ο επηρεασμός του εδάφους.

Γυάλινα και διάτρητα κάτοπτρα
Τα τελευταία χρόνια έχουν κυκλοφορήσει στην αγορά νέες κατασκευές, που είναι αισθητικά ανώτερες από τα κλασικά αλουμινένια και σιδερένια κάτοπτρα. Ένα γυαλί με ενσωματωμένο λεπτό μεταλλικό film ήταν το υλικό που έδωσε διάφανη μορφή στην επιφάνεια ανάκλασης του κατόπτρου, χωρίς να χάνει την ικανότητα ανάκλασης των υψηλών συχνοτήτων. Ταυτόχρονα δεν ανακλά μεγάλο μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας, η οποία είναι ικανή από τη μεγάλη συγκέντρωσή της στη χοάνη (συνήθως μεσημέρι) να προκαλέσει καταστροφή. Για τις βόρειες χώρες επίσης το γυαλί αυτό μπορεί να γίνει θερμαινόμενο με τη μέθοδο που θερμαίνονται τα παρμπρίζ των αυτοκινήτων έτσι ώστε να μην συσσωρεύουν στην επιφάνεια ανάκλασης στρώμα χιονιού.
Τέλος, μία άλλη μορφή κατασκευής είναι αυτή της διάτρητης επιφάνειας ανάκλασης, η οποία είναι πολύ πιο ελαφριά και έχει λιγότερη αντίσταση στον αέρα. Θεωρείται επίσης αισθητικά καλύτερη από μία ίδιου μεγέθους γεμάτη ανακλαστική επιφάνεια, που όμως έχει 10% μεγαλύτερο επίπεδο ενίσχυσης.

Home Page
  Εκτύπωση     Αποστολή     Σχολιασμός  
Το άρθρο αυτό δεν έχει σχολιαστεί από κανέναν επισκέπτη
Γράψτε το σχόλιο σας
Τίτλος σχολίου

Κυρίως μήνυμα

Ονοματεπώνυμο

e-mail



Παρακαλώ συμπληρώστε το εξαψήφιο κείμενο
όπως το βλέπετε στην εικόνα (πεζά / κεφαλαία).



Για να εμφανιστούν τα σχόλια σας, θα πρέπει να εγκριθούν από τους αρμόδιους διαχειριστές του web site.
Δορυφορική Τηλεό...

  Πώς ρυθμίζεται απλά το τόξο ενός κινητού κατόπτρου

  Λήψη 16 δορυφόρων με την βοήθεια κατόπτρου Torroidal

  Κίνηση κατόπτρου μέχρι 1.2 μέτρα διάμετρο μέσω USALS

Σύνθετη αναζήτηση
Χρήστης:
Κωδικός:
Αυτή την στιγμή υπάρχουν on-line οι παρακάτω χρήστες
Διαχειριστές 0
Επισκέπτες 87
Σύνολο Χρηστών 87
Current language: Greek Select Language: English
Επανασυντονισμός δέκτη

  
Δ Τ Τ Π Π Σ Κ
25 26 27 28 29 30 1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30 31 1
2
3
4
5
Προσωπικά δεδομένα : Όροι χρήσης
© Sat.gr. All rights reserved. 2007