Рупорные антенны

Рупорная антенна состоит из металлического расширяющегося раструба (рупора) и подсоединённого к нему волновода [15]. Такие антенны применяют для направленного излучения и приёма радиоволн СВЧ-диапазона – в качестве облучателей линзовых и зеркальных антенн и входных антенн конвертеров спутниковых приемников, а также в качестве самостоятельных антенн на спутниках связи, в устройствах измерительной техники и т.д. На рис. 3.6 приведена комбинированная параболическо-рупорная антенна.

 

Рис. 3.6. Комбинированная параболическо-рупорная антенна

 

Рупорные антенны представляют собой конический или пирамидальный рупор, соединенный с круглым или прямоугольным волноводом. В частности, облучатель параболической антенны является маленькой рупорной антенной.

Рупорные антенны обладают массой достоинств – могут работать в широком диапазоне частот, диапазонность ограничивается только питающим волноводом. При равном коэффициенте усиления их диаграмма имеет меньший, чем у параболического зеркала, уровень боковых лепестков, и, как следствие, у них достижим более низкий уровень шума. Кроме того, они отличаются простотой изготовления.

 

Упрощенный расчет диаметра параболической приемной антенны

Упрощенный расчет параболической антенны построен на предположении, что для выделения принятого сообщения необходимо иметь определенной мощности сигнала в точке приема.

Мощность сигнала в точке приема определяется по карте покрытия спутника [13].

Диаметр приемной антенны для разных частотных диапазонов имеет разную зависимость от мощности, которую создает спутниковый передатчик в точке приема. Это объясняется свойствами прохождения электромагнитного радиосигнала, при определенной его частоте по каналу спутник – Земля. Надо также учитывать, что мощности передатчиков на одном и том же спутнике для разных диапазонов могут различаться. Диаметр приемной антенны зависит от уровня сигнала со спутника в точке приема. Для каждого частотного диапазона эта зависимость индивидуальна. Соответствие мощности принимаемого сигнала и диаметра антенны для популярных Ku- и С-диапазона приведена в табл. 3.1.

 

Табл. 3.1

Зависимость диаметра антенны от мощности сигнала

Ku	C
Мощность сигнала, dBW	Диаметр, м	Мощность сигнала, dBW	Диаметр, м
	0,60		0,60
	0,67		0,67
	0,75		0,75
	0,85		0,85
	0,95		0,95
	1,07		1,07
	1,20		1,20
	1,34		1,34
	1,50		1,50
	1,69		1,69
	1,90		1,90
	2,13		2,13
	2,39		2,39
	2,68		2,68
	3,00		3,00
	3,38		3,38

 

Вторая упрощенная методика расчета диаметра приемной антенны спутникового канала связи состоит в учете получения заданного соотношения сигнал/шум на входе приемного устройства (конвертора) (см. Табл. 3.2 и 3.3). Заданное гарантированное соотношение сигнал/шум для устойчивого декодирования цифрового сигнала определяется используемыми кодами и их информационной избыточностью. Минимальное типовое значение отношения сигнал/шум должно быть не менее 7 дБ для обеспечения устойчивого приема.

Табл. 3.2

Зависимость размера антенны Ku-диапазона (10,7 – 12,75 ГГц) от отношения сигнал/шум

Мощность сигнала dBW	с/ш 8 dB	с/ш 10 dB	с/ш 12 dB
	3,78	4,76	6,00
	3,01	3,78	4,76
	2,39	3,01	3,78
	1,90	2,39	3,01
	1,51	1,90	2,39
	1,20	1,51	1,90
	0,95	1,20	1,51
	0,76	0,95	1,20
	0,60	0,76	0,95
	0,48	0,60	0,76
	0,38	0,48	0,60
	0,30	0,38	0,48
	0,24	0,30	0,38

 

Табл. 3.3

Зависимость размер антенны C-диапазона от отношения сигнал/шум

Мощность сигнала, dBW	с/ш 8 dB	с/ш 10 dB	с/ш 12 dB
	5,07	6,38	8,04
	4,02	5,07	6,38
	3,20	4,02	5,07
	2,54	3,2	4,02
	2,02	2,54	3,20
	1,60	2,02	2,54
	1,27	1,6	2,02
	1,00	1,27	1,60
	0,80	1,00	1,27
	0,64	0,80	1,00
	0,50	0,64	0,80
	0,40	0,50	0,64
	0,32	0,40	0,50
	0,25	0,32	0,40