HOME INFO
VERKOOP VERHUUR REALISATIES AANBIEDINGEN NIEUWS CONTACT PRIJSLIJSTEN BIJLEREN LINKS ELEKTRO-ONDERDELEN.BE
Outletstore-hifi.be
ARCHIEF: artikelen van 2005
ARTIKELS ELEKTRONICA:
Transmissie door de lucht: antennes en satellieten
5. Antenne-uitvoeringen: de satelliet antenne
g. Stralingsbron
Bij een paraboolantenne wordt de stralingsbron of voeding "feed" gevormd door een voedingshoorn "horn of feeder", die de volgende eigenschappen dient te bezitten:
• Hij moet de microgolven opvangen die in het brandpunt F van de reflector worden geconcentreerd.
• Hij dient zo weinig mogelijk ruis en parasieten op te vangen.
• De interne ruis moet beperkt zijn.
• Hij moet de signalen met de juiste polarisatie kunnen detecteren en de andere elimineren.
Stralingsdiagram van de hoorn en f/D-verhouding
Een perfect aangepaste hoorn dient de microgolven afkomstig van de reflector op te vangen en de straling afkomstig van andere bronnen te weren. Anders gezegd: de hoorn dient alleen het hele oppervlak van de reflector te belichten.
Drie manieren waarop een hoorn een parabool kan belichten:
1. onderbelicht: De hoorn bestrijkt maar een deel van het oppervlak. De versterking van de antenne wordt kleiner omdat een deel van de weerkaatste stralen niet wordt opgevangen. Tevens wordt er ook minder grondruis opgevangen. De zijlobben zijn dan kleiner.
2. correct belicht: De versterking van de antenne is maximaal en de zijlobben klein.
3. overbelicht: De hoorn belicht meer dan het oppervlak van de reflector. De opgevangen grondruis zal toenemen en de parasitaire lobben zijn groter. Dit heet overloop of "spill-over".
In de praktijk worden parabolische reflectoren geconstrueerd met f/D-verhoudingen tussen 0,3 en 0,6. Dit is een goed compromis tussen:
• een diepe reflector (met weinig parasitaire lobben) en
• een ondiepe reflector (met een grote versterkingsfactor).
Uit de vorige figuur wordt duidelijk dat een hoorn die bedoeld is om met een bepaalde reflector te worden gebruikt - d.w.z. met een bepaalde f/D-verhouding - met een andere reflector met verschillende f/D-verhouding, onbevredigende resultaten kan opleveren.
Momenteel worden hoorns evenwel op een zodanige manier geconstrueerd dat ze redelijk goed passen op reflectoren met verschillende f/D-verhoudingen, bv. tussen 0,3 en 0,5.
Hoorntypes
De hoorn heeft een opening in een bepaalde vorm:
• aangepast aan de reflector en
• aan de golfgeleider die de microgolven naar de converter (LNB) toe leidt.
In de praktijk is de opening:
• rechthoekig of
• cirkelvormig
Dit geldt eveneens voor de doorsnede van de golfgeleider.
Er bestaan 2 soorten hoorns = feeders:
• circulaire hoorn
• scalaire hoorn
De circulaire hoorn bestaat dus met een rechthoekige of cilindrische doorsnede.
• De circulaire hoorn
|
Rechthoekige doorsnede |
Cilindrische doorsnede |
Zijaanzicht |
|
|
Vooraanzicht |
|
|
De hoorn met een cilindrische doorsnede is van betere kwaliteit.
Deze hoorn moet exact in het brandpunt geplaatst worden. Men moet ervoor zorgen dat men geen spill-over en geen onderbelichting krijgt. De hoorn moet aangepast zijn aan de paraboloïde.
• De scalaire hoorn
Type dat momenteel veel gebruikt wordt.
Bestaat uit een golfpijp met op zijn opening een systeem van concentrische ringen, die de hoorn aan de reflector moet aanpassen.
Bij hoorns van bepaalde producenten kan het ringensysteem over golfpijp heen en weer worden bewogen zodat de hoorn zeer nauwkeurig aan de reflector aangepast kan worden. Bij de meeste hoorns (serieproductie) bezit het ringensysteem een vaste positie t.o.v. de golfgeleider.
Bij deze hoorn heeft men meer speling over de plaatsing van de hoorn. Iedere botsing zorgt wel voor een verzwakking van het signaal. Deze hoorn kan lichtjes uit het brandpunt geplaatst worden.
Vooraanzicht van scalaire hoorns voor 12 en 4 GHz:
Zijaanzicht van scalaire hoorns voor 12 en 4 GHz:
Werking
De theorie i.v.m. golfgeleiders en hoorns levert de basis om de optimale afmetingen van een hoorn te berekenen in functie van de optimale afmetingen van een hoorn te berekenen in functie van de te ontvangen frequentieband. De karakteristieke afmetingen van een hoorn, diameter van de opening, zullen bij 4 GHz bv. 3 keer groter zijn dan bij 12 GHz.
Op het einde van de golfgeleider zit een sonde = "probe" , die de microgolfenergie opvangt en doorstuurt naar de versterker en de converter. De sonde dient optimaal aangepast te zijn aan de golfgeleider, d.w.z. dat zoveel mogelijk opvallende energie - afkomstig van de reflector - door de sonde opgevangen moet worden en zo weinig mogelijk moet weerkaatst worden. Net zoals bij alle systemen die golven transporteren, wordt de verhouding van weerkaatste en opvallende energie uitgedrukt door de staande-golf verhouding S :
R = reflectiecoëfficiënt
S is vooral afhankelijk van de plaatsing van de hoorn en de relatie golfpijp/sonde.
De weerkaatsing is minimaal indien R = 0 en dan is S = 1. Dit betekent dat een maximum aan energie wordt doorgegeven.
Indien R daarentegen toeneemt, zal ook S groter worden en zelfs oneindig als R de eenheid nadert of m.a.w. een maximum aan energie wordt weerkaatst.
Stel dat 50 % opgenomen wordt.
Een goede hoorn zal in de praktijk een staande-golf-verhouding bezitten in de orde van 1,2. Over het algemeen is een verhouding tussen 1,4 en 1,6 acceptabel (standaardinstallatie).
Polarisatie van satellietgolven
De golven die een satelliet uitzendt zijn gepolariseerd. Dit betekent dat de uitgezonden EM trillingen evenwijdig lopen met een bepaalde richting. In dit geval gaat het om horizontale en vertikale polarisatie. Indien ze een draaiende beweging maken spreekt men van circulaire polarisatie. Afhankelijk van de draairichting hebben we het over linksom- of rechtsomdraaiende circulaire polarisatie.
De bandbreedte van een satellietstation of antenne-installatie ligt in de ordegrootte van 500 MHz. Eén zender heeft een BB nodig tussen 18 en 36 MHz. We nemen een praktische waarde van 30 MHz.
Hoeveel zenders kan door de antenne-installatie ontvangen worden en waarom?
Ongeveer 60. In theorie kunnen er 16 zenders naast elkaar. Je hebt 4 polarisaties. In iedere 30 MHz kan je 4 zenders doorzenden.
Om nu al deze verschillende golftypes te kunnen detecteren, moet de sonde horizontaal of vertikaal opgesteld zijn.
Vooraanzicht van een scalaire hoorn met sonde:
• vertikale sonde
• horizontale sonde
Een voorafgaand hulpstukje is noodzakelijk om de circulair gepolariseerde golven om te vormen tot vertikaal of horizontaal gepolariseerde golven. Dit hulpstukje bestaat uit teflon en is geplaatst onder een hoek van 45° t.o.v. de sonde.
Vooraanzicht van een scalaire hoorn met sonde:
• vertikale sonde met teflonplaatje
• horizontale sonde met teflonplaatje
Vermits alle golven na het diëlektricum (teflonplaatje) vertikale of horizontale golven zijn, heeft men bij de detectie alleen nog te doen met lineaire polarisatie. Eén antenne kan zowel horizontaal als vertikaal gepolariseerde golven detecteren en dit op één van de volgende manieren:
1. met een draaimechanisme
• meest gebruikte methode
• de sonde wordt over 90° of meer gedraaid d.m.v. een kleine motor
• motor gevoed door een gelijkspanning afkomstig van de kanaalkiezer in de ontvanger
• synoniemen: polarisator = polarizer = polarotor
2. met ferriet-schakeling
• ferriet = chemische verbinding van ijzer en nog een tweede metaal met zuurstof
• ferrietschakelingen worden gebruikt bij tuners van radio's
• de ferrietschakeling regelt de overgang van vertikale naar horizontale polarisatie en omgekeerd
3. met PIN-diodes
4. met een polarisatiewissel
• na de cirkelvormige golfpijp bevindt zich achteraan op de hoorn een overgangsmechanisme, een wissel, die de golven naar 2 rechthoekige golfpijpen (één vertikaal en één horizontaal) met verschillende polarisatie leidt
• elk van deze golfgeleiders stuurt een ruisarme versterker/converter. Een selectie van de juiste versterker geeft ons het versterkte antennesignaal (horizontaal of vertikaal gepolariseerd).
Positionering en bevestiging van de hoorn op de reflector
Het is bijzonder belangrijk dat de hoorn nauwkeurig in het brandpunt F van de paraboolantenne wordt gemonteerd. In de praktijk komt dit neer, dat het brandpunt zich bij de ingang van de hoorn dient te bevinden en dat de as van de hoorn exact met de as van de reflector dient samen te vallen. Een onnauwkeurige positionering van de hoorn leidt tot belangrijke verliezen in versterking.
(a) correcte positionering van de hoorn
(b) foute positionering: de assen vallen niet samen
Ga naar het volgende hoofdstuk
Keer terug naar het vorige hoofdstuk
Inhoud: Transmissie door de lucht: antennes en satellieten
- Inleiding
- Overzicht van de gebruikte frequenties
- Overzicht kanalen - frequenties - golflengten
- Voortplanting elektromagnetische golven
- FM- en televisie-antennes:
a. werking
b. afmetingen
c. bandbreedte
d. versterking
e. richtingswerking
f. aansluitweerstand - Antenneuitvoeringen: de dipool antenne
- Antenneuitvoeringen: de satelliet antenne:
a. focusseren met een parabolische reflector
b. karakteristieken van een parabool
c. versterking
d. rendement
e. openingshoek en richtingsgevoeligheid
f. antenneruis
g. stralingsbron
h. soorten paraboolantenne