Opracował: dr inż. Piotr Słobodzian Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki, Politechnika Wrocławska

(wydruk z dnia, 19 grudnia 2012)

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodami szacowania parametrów polowych (charakterystyk promieniowania) anten reflektorowych w oparciu o pomiary parametrów geometrycznych reflektora. Ćwiczenie polega na wyznaczeniu parametrów geometrycznych wskazanego przez prowadzącego reflektora parabolicznego (pomiar krzywizny reflektora w jego głównych przekrojach), a następnie dokonaniu obliczeń charakterystyk promieniowania anteny z wybranym według określonych kryteriów promiennikiem (źródłem oświetlającym reflektor).

2. Wyposażenie stanowiska

1. Badany reflektor

2. Komputer z programami do obliczeń napisanymi w Mathcad'zie

1. Parabola

2. OF,OF1,OF2

3. Aproksymacja

4. Solve

3. Stanowisko Pomiarowe

3. Schemat Stanowiska pomiarowego

a)
b)
Rys.1: a)Schemat stanowiska pomiarowego b) Paraboloida z oznaczeniami

4. Dobór zarówno reflektora jak i konwertera odgrywa istotną rolę w odbiorze telewizji satelitarnej. Złe dobranie któregoś z tych elementów może skutkować niezadowalającym odbiorem programów telewizyjnych a w skrajnym wypadku uniemożliwienie odbioru telewizji. Dobór reflektora powinien być podyktowany nie tylko jego ceną ale i dogłębną analizą rozmieszczenia satelit na orbicie ziemi i ich odległości od miejsca odbioru. Najbardziej popularne satelity do odbioru telewizji w Polsce to HotBird i Astra aby móc odebrać sygnał telewizyjny z tych satelitów czasza anteny powinna mieć ok. 80cm średnicy. Kolejnym istotnym elementem anteny jest konwerter. Jest to urządzenie które często zwie się sercem anteny jego wybór zależy od konta oświetlenia która musi być nieco większa od listka głównego promiennika.

5. Wyniki pomiarów i obliczeń

Pomiar dla płaszczyzny B'→A'		Pomiar dla płaszczyzny K→L
Długość Reflektora [cm]	Głębokość reflektora [mm]	Długość Reflektora [cm]	Głębokość reflektora [mm]
-41,5	0,05	-37	0,07
-41	0,26	-36	0,10
-40	0,52	-35	0,32
-39	0,86	-34	0,56
-38	1,27	-33	0,96
-37	1,71	-32	1,51
-36	2,23	-31	2,12
-35	2,83	-30	2,76
-34	3,49	-29	3,40
-33	4,21	-28	4,28
-32	4,97	-27	5,10
-31	5,87	-26	5,94
-30	6,86	-25	7,13
-29	7,91	-24	8,33
-28	9,05	-23	9,58
-27	10,36	-22	11,00
-26	11,78	-21	12,35
-25	13,01	-20	13,97
-24	14,43	-19	15,66
-23	15,96	-18	17,56
-22	17,47	-17	19,17
-21	19,11	-16	21,31
-20	21,01	-15	23,26
-19	22,53	-14	25,45
-18	24,47	-13	28,09
-17	26,42	-12	30,81
-16	28,45	-11	32,94
-15	30,61	-10	35,84
-14	32,18	-9	38,68
-13	34,87	-8	41,88
-12	36,90	-7	44,65
-11	39,04	-6	47,56
-10	41,51	-5	51,15
-9	43,81	-4	54,16
-8	46,64	-3	57,30
-7	49,13	-2	60,41
-6	52,04	-1	63,32
-5	55,20	0	64,27
-4	57,96	1	63,14
-3	60,54	2	60,84
-2	63,66	3	57,76
-1	64,74	4	54,86
0	65,43	5	51,75
1	63,12	6	47,70
2	59,70	7	45,45
3	56,83	8	42,77
4	53,49	9	39,85
5	50,38	10	36,91
6	47,45	11	34,29
7	44,34	12	31,74
8	42,01	13	29,48
9	38,93	14	27,00
10	36,17	15	24,69
11	33,67	16	22,58
12	30,95	17	20,66
13	28,64	18	18,69
14	26,33	19	16,73
15	23,91	20	14,87
16	22,00	21	13,51
17	19,96	22	11,73
18	17,79	23	10,34
19	15,86	24	9,12
20	14,16	25	7,78
21	12,59	26	6,70
22	10,83	27	5,68
23	9,49	28	4,76
24	8,03	29	3,92
25	6,78	30	3,10
26	5,56	31	2,50
27	4,53	32	2,49
28	3,58	33	1,20
29	2,85	34	0,65
30	2,22	35	-0,04
31	1,62	36	-0,03
32	1,18	37	-0,02
33	0,77	38	0,00
34	0,50
35	0,25
36	0,10
37	0,01
38	0,00
Tab.1: Wyniki pomiaru reflektora

a)	Kąt [°]	Częstotliwość [GHz]				b)	Kąt [°]	Częstotliwość [GHz]
				10,95				11,85	12,4				10,95	11,85	12,4
				E/Emax [dB]							E/Emax [dB]
		-90	-25.00	-25.00	-90			-90	-25.00	-25.00	-25.00
		-85	-25.00	-25.00	-85			-85	-24.50	-25.00	-25.00
		-80	-25.00	-25.00	-80			-80	-23.50	-25.00	-25.00
		-75	-25.00	-25.00	-75			-75	-22.00	-25.00	-25.00
		-70	-25.00	-25.00	-70			-70	-20.50	-25.00	-25.00
		-65	-25.00	-25.00	-65			-65	-19.00	-24.00	-25.00
		-60	-25.00	-25.00	-60			-60	-16.00	-22.50	-25.00
		-55	-24.00	-25.00	-55			-55	-14.00	-20.75	-23.50
		-50	-21.50	-25.00	-50			-50	-12.00	-19.25	-22.00
		-45	-16.60	-21.60	-45			-45	-10.00	-20.00	-21.00
		-40	-13.00	-17.60	-40			-40	-7.50	-21.00	-17.75
		-35	-10.00	-14.00	-35			-35	-6.00	-19.00	-14.00
		-30	-7.40	-10.00	-30			-30	-4.00	-15.25	-9.75
		-25	-5.00	-7.00	-25			-25	-3.50	-11.25	-6.75
		-20	-3.60	-4.40	-20			-20	-2.25	-6.25	-4.25
		-15	-2.00	-3.00	-15			-15	-1.50	-3.75	-3.00
		-10	-1.20	-1.40	-10			-10	-1.00	-2.00	-1.25
		-5	-0.40	-0.40	-5			-5	-0.25	-1.00	-0.50
		0	0.00	0.00	0			0	0.00	0.00	0.00
		5	-0.20	-0.40	5			5	-0.25	-0.75	-0.75
		10	-0.40	-1.00	10			10	-0.40	-1.20	-1.20
		15	-1.20	-2.00	15			15	-1.50	-2.50	-2.40
		20	-2.25	-4.20	20			20	-2.50	-4.40	-5.50
		25	-4.25	-6.40	25			25	-3.50	-6.40	-9.00
		30	-7.00	-9.40	30			30	-5.25	-10.00	-13.00
		35	-10.50	-11.70	35			35	-6.75	-14.00	-16.00
		40	-14.50	-22.50	40			40	-8.00	-18.20	-18.40
		45	-21.00	-26.00	45			45	-9.75	-20.00	-17.80
		50	-25.00	-25.00	50			50	-11.00	-22.60	-18.40
		55	-25.00	-25.00	55			55	-12.75	-25.00	-22.00
		60	-25.00	-25.00	60			60	-15.25	-25.00	-24.00
		65	-25.00	-25.00	65			65	-19.00	-25.00	-25.00
		70	-25.00	-25.00	70			70	-21.00	-25.00	-25.00
		75	-25.00	-25.00	75			75	-25.00	-25.00	-25.00
		80	-25.00	-25.00	80			80	-25.00	-25.00	-25.00
		85	-25.00	-25.00	85			85	-25.00	-25.00	-25.00
		90	-25.00	-25.00	90			90	-25.00	-25.00	-25.00

Tab.2: Charakterystyka promieniowania promiennika LNB_F LAAA 049139 dla trzech częstotliwości a) w płaszczyźnie E b) w płaszczyźnie H

Rys.2: Geometria reflektora podświetlanego w układzie współrzędnych

a)			b)
		Dane wejściowe			Dane wejściowe
		a [mm]	740		E [mm]	136900
		b [mm]	795		Z	Dane pom.
		Zoo [mm]	64,44
		Dane wyjściowe				F≠0	F=0
		A	0,866		A	106,6286105	104,6613274
		B	0,134		C	-2,802943698	9,754444364
		C	0,68		B	-65,14259027	-65,6340474
		E	-136900		F	252,7693777	0
		P	2158		P	3042,258134	3063,835581
		F [mm]	502,105609		E	136900	136900
		D	1528,603824
		tetax(g) [°]	36,57
		teta0 [°]	38,50
		OA [mm]	502,4
		OAp [mm]	24,302
F w programie parabola jest ogniskową a w programie solve współczynnikiem paraboli

Tab.3: Wyniki obliczeń z programów a) Parabola b) Solve

Płaszczyzna E- Charakterystyka w której płaszczyzna E promiennika jest umieszczony równolegle do dłuższego promienia Reflektora.

Płaszczyzna H- Charakterystyka w której płaszczyzna H promiennika jest umieszczony równolegle do dłuższego promienia Reflektora.

Częstotliwość [GHz]		10.95	11,85	12,4
Metoda 1:	G[dB]	37,13	32,17	32,56
Metoda 2:	G[dB]	37,30	37,98	38,38
Założenie do obliczenia metodą 2: współczynnik wykorzystania apertury v=0,65

Tab.4: Zysk energetyczny anteny dla dwoma metodami:

a)					b)
Częstotliwość [GHz]	10,95	11,85	12,4		Częstotliwość [GHz]	10,95	11,85	12,4
Kąt połowy mocy [°]	2,2	2,1	1,96		Kąt połowy mocy [°]	2,24	2	2

Tab.5: Kąt połowy mocy dla kąta Φ=0° w a) płaszczyźnie E b) płaszczyźnie H

a)					b)
Częstotliwość [GHz]	10,95	11,85	12,4		Częstotliwość [GHz]	10,95	11,85	12,4
Kąt połowy mocy [°]	2,5	2,53	2,2		Kąt połowy mocy [°]	2,4	2,6	2,2

Tab.6: Kąt połowy mocy dla kąta Φ=90° w a) płaszczyźnie E b) płaszczyźnie H

	10,95 GHz	11,85 GHz	12,4 GHz
a)
b)

Tab.7: Równanie aproksymacji charakterystyki dla trzech częstotliwości a) w płaszczyźnie E b) w płaszczyźnie Hmetoda obliczeń

1. Apertura kątowa




2. Zysk anteny

1. Metoda 1




2. Metoda 2!




D- Średnica anteny [m]

f- Częstotliwość [GHz]

α- Szerokość wiązki [°]

Rys.3: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyźnie E dla Φ=0°

Rys.4: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyzna E Φ=0. W odniesieniu do normy CCIR WRC-DBS,

Rys.5: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyźnie H dla Φ=90°

Rys.6: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyźnie H dla Φ=90° (charakterystyka ortogonalna)

Rys.7: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyźnie H dla Φ=90°. W odniesieniu do normy CCIR WRC-DBS

	Rys.8: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyźnie H dla Φ=90°. W odniesieniu do normy CCIR WRC-DBS dla charakterystyki ortogonalna
	Rys.9: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyźnie E dla Φ=90°
	Rys.10: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyźnie E dla Φ=90° (charakterystyka ortogonalna)
	Rys.11: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyźnie E dla Φ=90° w odniesieniu do normy CCIR WRC-DBS,
	Rys.12: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyźnie E dla Φ=90° w odniesieniu do normy CCIR WRC-DBS dla charakterystyki ortogonalna
	Rys.13: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyźnie H dla Φ=0°

Rys.14: Charakterystyka promieniowania reflektora z promiennikiem LNB_F LAAA 049139 w płaszczyźnie H dla Φ=0° w odniesieniu do normy CCIR WRC-DBS

Wnioski:

To ćwiczenie polegało na pomiarze głębokości krzywizny anteny w funkcji odległości od jej środka, a następnie złożeniu pomiarów tworząc dwie płaszczyzny B'→A' i K→L. Podczas wykonywania sprawozdania konieczne było wprowadzenie danych do programów : Parabola i Solve, które obliczały kolejne współczynniki paraboli których równania zostały przedstawione w tab.3. Kolejnym krokiem było wybranie promiennika z konwerterem. Wybór ten został podyktowany przez aperturę kątową która wynosi 73,17° dla naszego reflektometru i powinna być większa od szerokości listka promiennika, to wskazuje że najlepszym wyborem byłyby konwertery firmy Sharp bądź DBF KUH. Jednak biorąc pod uwagę kolejny istotny warunek doboru, którym jest współczynnik wykorzystania apertury anteny parabolicznej powodujący zwiększenie szerokości listków bocznych promiennika wraz ze zbliżaniem się szerokości jego listka głównego do kąta apertury kołowej, oba konwertery zostają odrzucone, gdyż ich szerokości wiązek są za bardzo zbliżone do apertury kołowej. Z tego powodu wybraliśmy promiennik LNB_F LAAA 049139. Wykresy promieniowania reflektometru wraz z promiennikiem pokazują, że nasz wybór był dobry choć można zauważyć że dla płaszczyzny H umieszczonej pod kątem Φ=90 i płaszczyzny E dla kąta Φ=90 norma CCIR WRC-DBS jest przekroczona. Jednak to nie powinno to przysporzyć problemów podczas odbioru telewizji satelitarnej.

6. Literatura

[1] http://zsp1.chojnice.pl/specjalizacja/AV/tuner_satelitarny/satelitarne_anteny_odbiorcze.pdf

[2] http://www.ciop.pl/7158

- 2 -

---