Już
sześć lat Dmitri RA3AQ prowadzi portal www.vhfdx.ru .
To jedna z ciekawszych stron dla UKF-owców w języku
rosyjskim. Można na niej znaleźć informacje
techniczne, operatorskie, a także przyjazne dla użytkowników
forum. Warto tą stronę polecić wszystkim, którzy
zaczynają zabawę z EME. To na tej stronie znajdziecie
oświetlacz Septum RA3AQ http://www.vhfdx.ru/faylyi/view-details/shemyi-i-opisaniya/ra3aq-feed-with-square-septum
i wiele innych rozwiązań technicznych ilustrowanych
zdjęciami i rysunkami . Dla przykładu zamieszczamy tłumaczenie
artykułu RA3AQ traktującego o problemach występujących
w paśmie 23 cm przy oświetlaniu niewielkich parabol
(2-4m) za pomocą oświetlacza Septum
http://www.vhfdx.ru/apparatura/ispolzovanie-nebolshih-pryamofokusnyih-parabol-na-23sm
. Wielu Kolegów pamięta
pewnie język rosyjski, aby podyskutować wystarczy
zarejestrować się na stronie.
73! Zenek SP3JBI 15.02.2009
Wykorzystanie niedużych
symetrycznych anten parabolicznych w paśmie 23 cm
W ostatnim czasie radioamatorzy często wykorzystają symetryczne anteny paraboliczne niewielkiego rozmiaru dla łączności tropo lub EME. Zysk energetyczny takich anten jest nieduży, dlatego powstaje pytanie : jak "wycisnąć wszystko" z takiej anteny. Zadanie to nie jest proste i tym bardziej złożone im mniejsza parabola.
Rozpatrzymy
wszystko na przykładzie wykorzystania opisanego
wielokrotnie oświetlacza Septum RA3AQ. Oświetlacz taki
ma stosunkowo dużą średnicę i pierwsze co przychodzi
do głowy przy jego wykorzystaniu z małymi antenami, to
straty wynikające z blokady apertury (cień oświetlacza).
Żeby zorientować się w sytuacji można
wykorzystać współczesne sposoby analizy anten, które
pozwalają obliczyć parametry anten z wykorzystaniem
metody FMM (fast
multipole method).
Nie wdając się w teoretyczne szczegóły, przejdę do wyników. Na rysunku 1 przedstawiono obliczoną efektywność anteny parabolicznej o średnicy 2 i 3.7 metra w zależności od F/D.
Rys.1
Jak widać, przytoczona zależność posiada wyraźnie określone okresowe minima i maksima. Dla anteny dwumetrowej nierównomierności są o wiele większe niż dla anteny o średnicy 3,7m. Ten efekt nosi nazwę "reakcji lustra". Co to takiego? Sygnał odbity od zacienionej oświetlaczem części paraboli wraca z powrotem do oświetlacza. Amplituda i faza odbitego sygnału zależą od ogniskowej. Odbicia mogą być wielokrotne. Dlatego przy zmianie ogniskowej widzimy maksima i minima, które powtarzają się co 1/2 długości fali. Straty spowodowane "reakcją lustra" dla anten małej średnicy mogą przewyższać straty wynikające z blokady apertury.
Na rysunku 2 pokazano izolację między portami oświetlacza w zależności od F/D.
Rys.2
Jak
wynika z
rysunków
1 i 2 maksymalne straty zysku
anteny odpowiadają
minimalnej izolacji między portami oświetlacza. Tą właściwość
można wykorzystać, aby ocenić "reakcję
lustra" w realnym systemie antenowym . Dla oświetlaczy
z jednym portem takim wskaźnikiem może być zmiana WFS.
Na rysunku 3 pokazana jest zależność zysku anten o średnicach 2, 3 i 3.7 metra od stosunku F/D.
Rys.3
Ze zwiększeniem ogniskowej "reakcja lustra" słabnie. Rozpatrzymy popularne siatkowe parabole , które często stosuje sie do pracy EME. Na przyklad parabola o średnicy 3 metrów i F/D= 0.385 . Niefortunne połączenie F/D, średnicy anteny i oświetlacza powoduje maksymalną "reakcję lustra" (maksymalny spadek zysku). W przypadku paraboli o średnicy 3.7 metra i F/D= 0.385 znajdujemy się w wystarczającej odległości od lustra i takie połączenie pozwala uzyskać dobrą sprawność systemu antenowego.
Czy można zmniejszyć "reakcję lustra" i poprawić sytuację? W książkach o antenach podaje się wiele sposobów walki z tym efektem. Zatrzymam się na jednym z nich, który z mojego punktu widzenia jest wystarczająco prosty i efektywny. W centrum lustra anteny na niewielkiej wysokości od lustra umieszczamy dysk o średnicy równej połowie średnicy oświetlacza (rysunek 4).
Rys.4
Wysokość
dysku można płynnie regulować tym samym zamieniając
fazę odbitego sygnału. Być może trzeba będzie także
dobrać średnicę dysku. Kryterium optymalizacji
stanowi (jak
opisywałem wyżej)
maksimum izolacji między portami oświetlacza. W
celu ilustracji przytoczę przykład zastosowania
takiego dysku dla paraboli o średnicy 2 metrów i F/D=
0.355. Na rysunku 1 widać, że w tym punkcie efektywność
anteny znacznie spada z powodu "reakcji
lustra" i zysk anteny wynosi 23 dB. Jeżeli
wykorzystać dysk o średnicy 300 mm, umieszczony na
wysokości 28.5 mm nad centrum paraboli, to zysk anteny
wzrasta do 26.3 dB. Przy tym izolacja między portami rośnie
powyżej 30 dB. Charakterystyki kierunkowe anteny z
dyskiem i bez dysku przedstawione są na rysunku 5.
Rys.5
Oczywiście
i w tym przypadku jest miejsce dla dalszej
optymalizacji. Kryterium może stanowić zmierzony
poziom szumu Słońca, który jest najbardziej
obiektywnym wskaźnikiem jakości systemu odbiorczego.
Artykuł ze strony http://www.vhfdx.ru/apparatura/ispolzovanie-nebolshih-pryamofokusnyih-parabol-na-23sm
Tłumaczył
Zenon Musielak SP3JBI
PARABOLA SYMETRYCZNA
Jest pewna oczywistością,
że symetryczna antena paraboliczna skupia wiązkę równolegle
padających promieni na reflektor w jej ognisku. W związku
z tym oświetlacz zamocowany w ognisku oraz zastrzały
utrzymujące go centralnie, rzucają cień, który
powoduje zmniejszenie apertury fizycznej zarówno w
kierunku odbioru jak i nadawania. Wyliczono, że
możliwy współczynnik wykorzystania apertury przy oświetleniu równomiernym
może dochodzić do APreal=0.84 . Ponadto taki sposób oświetlenia
powoduje dość duży poziom listków bocznych , a więc
końcowy zysk energetyczny anteny zostanie
zmniejszony . Poziom listków bocznych i listka
wstecznego zależy również od uzyskanej
charakterystyki
promieniowania anteny poprzez właściwy dobór oświetlacza
pod kątem f/D. Poprzez jego konstrukcje wplywamy między
innymi na szerokość wiązki i wlaściwy dobór
polegający na tym, żeby nie spowodować prześwietlenia
reflektora lub znacznego jego niedoświetlenia.
Oba przypadki powodują straty i wzrost temperatury
szumowej anteny. Znacznie gorsze jest prześwietlenie
reflektora na skutek zbyt szerokiej wiązki oświetlacza,
bo to spowoduje nie tylko zmniejszenie zysku
anteny, ale również wzrost temperatury szumowej
anteny ze względu na fakt bezpośredniego odbierania otoczenia,
szumu Ziemi itp... Natomiast zbyt mała szerokość wiązki spowoduje
jedynie zmniejszenie zysku energetycznego oraz współczynnika wykorzystania
apertury przy zachowaniu wymodelowanej charakterystyki
anteny. Tak więc każde usprawnienie powodujące,
że możemy uzyskać lepszą efektywność apertury
anteny jest bardzo ważne ,tymbardziej, gdy dysponujemy
reflektorem o małej średnicy. Spowoduje to zwiększenie możliwości
w kierunku nadawania i odbioru .
Życzę powodzenia wszystkim użytkownikom
symetrycznych anten parabolicznych!!!
VY 73 de Krzysztof
SP7DCS
Powrót
....