В чем отличия спутниковых антенн, особенности, различный тип и принципы работы.

Активное развитие WiFi интернета в автомобиль и что немаловажно скоростного для Smart TV телевиденья, мобильной связи, GPS Глонасс навигации стали сегодня просто незаменимым составляющим не только в автомобильной индустрии.

Главным из основных компонентов общей составляющей оборудования для беспроводной связи является антенна. Далее хочется поговорить про принципы работы различных антенн, постараемся раскрыть их типы, особенности спутниковых тарелок и подбор оборудования учитывая различные критерии применения. Поехали))
Антенны для спутниковой связи и их характеристики.

Что такое спутниковая антенна? — спутниковая антенна или просто антенна представляет собой устройство, способное передавать и принимать сигналы в различных частотных диапазонах, которые транслируются как спутниками земли, так и земными стационарными вышками.

Примечание: главное звено всей установки по приему связи в автомобиль является правильно подобранная антенна, которая представляет из себя связующий узел между вышками и оборудованием, из-за чего, рекомендуем к выбору и монтажу антенн подойти с особой тщательностью и детально изучить и выбрать необходимые параметры ее оборудования.

Правильно подобранная антенна прослужит вам много времени, также будет правильно передавать и принимать нужные сигналы в определенных условиях эксплуатации.

Учитывая различные задачи и применение тем или иным способом в автомобиле, применяются различные виды антенн. Все антенны для автомобилей разные, между собой они могут отличаться по размеру, месту установки, виду, принципу работы и конфигурации, внешние, внутри салонные, всенаправленные и пр…

Далее предлагаю поговорить о различных вариантах антенн не зависимо от их установки и применения, для понимания в общих чертах, что такое антенна.

Спутниковая антенна и принципы ее работы

На геостационарной орбите земли, расположены искусственно запущенные спутники земли, которые расположены над экватором.

Отражатель обычной спутниковой антенны (его еще называю рефлектор) позволяет принимать сигнал от спутника или вышки передающей его, при этом фокусируя его в одном пучке и усиливая во много раз.

Зеркальный рефлектор антенны обычно производится из пластмассы, стекловолокна, углепластика Carbon, стеклопластика, алюминия, стали. А сама поверхность антенны, обрабатывается различными покрытиями, способные выдерживать различные погодные условия, если мы говорим о внешних антеннах, а к ним можно отнести – солнечные лучи, погодные осадки, химическое воздействие и пр…

Облучатель антенны расположен в фокальной плоскости или в фокусе, функции которого – концентрация принимаемого сигнала в один пучок и дальнейшее его передача конвертируемому устройству или к подключенному оборудованию.

Важно: Учитывая разновидность антенн, применение в различных областях и сферах, может понадобиться дополнительно конвертирующее оборудование – это устройство, которое способно преобразовывать т.е. конвертировать один сигнал в другой. Или простыми словами, конвертер расшифровывает принимающий сигнал, в тот который нам необходим.

Также, антенна может обладать опорно-поворотным механизмом, задача которого состоит в том, чтобы в автоматическом режиме при помощи моторчика или в ручном режиме, направлять или наводить антенну на нужную нам частоту (или сторону).

Спутниковые антенны и их применение

Автомобильная антенна, да и не только, предназначена для приема сигнала от внешних передающих источников, как вышка, спутники и пр…, на принимающее устройство, обеспечивая пользователя тем или иным необходимым ему условием применения. 

Самым широко используемые области считаются:

• Автомобильное SmartTV телевидение;

• Автомобильный WiFi Интернет;

• Радиовещание и спутниковая телефония;

• Мобильная и сотовая связь;

• Навигационные системы с поддержкой ГЛОНАСС и GPS и пр…

Различные виды антенн

Выбирать антенны, необходимо учитывая нужные нам волны частотного диапазона, вариантов усилений, учитывая ценовую политику, способов установки и пр…

Давайте постараемся разобрать различные виды антенн.

Осесимметричный, прямофокусно-заркальный вид антенны

Название целенаправленно указывает нам на функционал самой антенны, такой вид антенн прямо фокусные и симметричные.

Сама по себе антенна обладает параболоидным вращением вокруг оси. Исключая при приеме сигнала различных и ненужных приходящих волн с их подавлением, фокусируя тем самым нужный нам сигнал в одной фазе.

В точке нужной нам фокусировки сигнала, расположен непосредственно сам облучатель, перед зеркалом. Есть варианты применения схематики с несколькими зеркалами, уменьшая шумовую температуру, обладают определенной сложностью при расчетах и настройке, но при всем этом делают антенны более компактные.

В момент функционирования антенны с прямо фокусным направлением используется примерно 90% площади всей антенны, поступающие волны проходят практически через все открытые участки, тем самым являясь важным и необходимым моментом при стабильном приеме сигнала.

Диаметр прямофокусной спутниковой антенны напрямую связан со стабильностью принимаемого сигнала.

Достоинства этих антенн: задействована вся площадь зеркала, возможно применение конвертирующего устройства направленного вниз и неполно прилегающей крышкой.

Недостатки: возможно образование осадков в самой чашке, частичное загораживание части зеркала самим конвертером, непростая установка, использование не 100% части зеркала.

Офсетный вид антенны

Офсетная тарелка, по своей конструкции, является ассиметричным отрезком вращения параболоида с расположением в нижней части фокуса облучателя.

После сборки отражатель расположен вертикально или направлен вниз, напоминающий форму эллипса. Немного со смещением вниз центра тяжести, обычно находится облучатель, повышая тем самым устойчивость при нагрузках повышенным ветром.

Обычно применение таких антенн осуществляется в рабочих Ku или C диапазонах. Также возможно комбинировать различный диапазонный спектр.

Такие антенны изготавливаются по схеме офсета, размер таких антенн может достигать до 2,5 метров, а применение офсетной схемы необходимо для того, чтобы усиливать прием сигнала и не затенять зеркало самим облучателем.

Достоинства: легки в установке, не скапливает в тарелке осадки из за смотрящего вниз, возможность приема мощного спутникового сигнала.

Главным недостатком является: повышенное воздействие влаги на конвертер.

Тороидальный вид антенны

Тороидальные антенны, способны сформировывать одновременно несколько лучей в широком секторе диаграмм направленности.

Эта универсальная спутниковая антенна, объединяет признаки сферического зеркала и с параболическим.

Ведущий принимаемый сигнал со спутника на ведущий рефлектор, отражает на дополнительный с последующей трансляцией на сам конвертер. Позволяя тем самым обходиться без мотоподвесов и актуаторов, одновременно принимая сигналы с огромного количества спутников и собирая их одной антенной.

Достоинства: несколько отражателей позволяют принимать сигналы сразу с нескольких спутников без изменения зеркального положения.

Главным недостатком антенны служит: сложности при настройке и производстве антенны.

Вид антенны «ФАР» (Фазированные антенные решетки)

Класс антенн ФАР – обладает относительным изменением фазы сигналов таким образом (с использованием нескольких излучателей), усиливая в одном необходимом векторе сигнал и подавляя при этом остальные.

Сама по себе решетка является элементом излучения сигналов с расположением в одинаковом расстоянии на одной плоскости друг от друга. Осуществляя соединения сигналов, обладающих равными амплитудами микроволнового диапазона совпадающие по фазе.

Задающий генератор с транзисторами и усилением бегущей волны лампами, позволяет задавать сигнал микроволновых диапазонов.

ФАР антенны, обычно изготавливают компактных размеров, способных работать со спутниковой связью и с портативными спутниковыми терминалами.

Достоинства ФАР антенн: повышенные коэффициенты усиления сигнала, независимая работы даже при отказе одного из элементов, быстрая ориентированность в режиме реального времени с одной цели на другую.

Главным недостатком ФАР антенн является: в не бесплатном производстве, сложнейшей структурой и ограниченной областью сканирования.

Вид антенны АБВ «антенна бегущей волны»

Антенна бегущей волны – АБВ, направленная антенна, в которой вдоль геометрической оси проходит принимаемая бегущая волна.

На собирательной линии закреплено, находящихся равноудаленно несколько вибраторов.

АБВ антенны, обычно применяются в дециметровых «UHF», а также в диапазоне метровых волн «VHF» для спутников, расположенных на низких орбитах для получения телеметрии, специальной связи особого назначения, для данных с метеоспутников.

Достоинства: не требующая настройки и имеет широкополосный диапазон.

Главным минусом является: маленький коэффициент усиления.

Антенны слабонаправленные

Вид антенн, которые излучают сигналы в любой момент сразу по всем направлениям одновременно.

При помощи ССА антенн обычно проходит связь с низкоорбитальными спутниками либо через геостационарные. Также их основное применение в момент отсутствия возможности контролировать направленность приемного устройства, например, в спутниковом телефоне, спутниковой Глонасс / GPS навигации, радиовещании….