Выбор спутникового телевидения – это возможность иметь огромное количество каналов в разрешении HD и SD. В отличие от кабельного телевидения, спутниковое ТВ доступно везде. Нужна лишь спутниковая антенна и декодер. Монтаж и настройка оборудования имеют доступную цену. А если вы хорошо разбираетесь в электронике, то они вообще не затронут ваш бюджет – делайте все самостоятельно. Если вы решились приобрести готовый пакет спутникового ТВ с оборудованием у российских операторов, то знайте – время от времени они предлагают очень привлекательные акции и рассрочку.
Так или иначе, вам необходима информация о том, какие особенности имеют разные спутниковые тарелки, чтобы подобрать свой вариант.
Общие характеристики
Спутниковая антенна для телевизора – это первое звено во всей домашней спутниковой установке. Выбор её модели заслуживает вашего внимания. Правильно подобранная конструкция прослужет свыше десяти лет. Исключением могут стать редкостные атмосферные условия, такие как торнадо и шторм.
При кажущейся внешней схожести, спутниковые антенны имеют массу конструктивных отличий. Не все устройства для приёма связи со спутника имеют круглую форму и направлены прямо к небу. Существуют сложные решетчатые и многовибраторные антенны, которые имеют разную диаграмму направленности. Для которых допускается высокий уровень шума, т.к. они выполняют не менее важные функции, чем приём телевизионных программ.
Как работает спутниковая антенна
Телевизионная антенна спутниковой связи используется для приёма телесигнала с космического спутника. Параметры самой тарелки и её конвертера в большой степени определяют то качество изображения и звука, которое выдаст вам спутниковый декодер на экране вашего телевизора. Рассмотрим принцип их действия.
Уровень сигнала, полученного со спутника на земле очень мал в сравнении с его исходным уровнем: затухание порядка 200 дБ. Это и понятно: расстояние, которое отделяет землю от спутника, составляет около 36000 км. Получить сигнал такой силы, чтобы смотреть программы, можно, только если максимально его сконцентрировать. Именно эту функцию выполняет спутниковый волновой приёмник, который является изогнутой поверхностью, называемой в просторечие тарелкой.
Волны, посылаемые спутником на землю, отражаются внутренней поверхностью антенны, подчиняясь законам оптики, и сосредоточиваются в точке, называемой фокусом. В этой точке расположена приёмная головка преобразователя, устройства для конвертации высокочастотных колебаний в кабельный сигнал.
Какие бывают спутниковые антенны
Со времён открытия спутниковой связи было создано немало разновидностей волновых приёмников для приёма и передачи сигнала. Каждый из видов нашёл своё наземное применение в зависимости от назначения системы спутниковой связи:
- мобильная связь;
- спутниковая телефония и радиовещание;
- навигация через орбитальную связь;
- интернет;
- метеорология;
- связь с космическими аппаратами;
- телевидение.
Обычным телезрителям в большей мере знакомы устройства зеркального типа (офсетные). Наиболее известное семейство спутниковых антенн, которое представлено в магазинах. Они разнятся формой отражателя, различны по диаметрам, имеют разный коэффициент использования поверхности и принимают в разных диапазонах.
Офсетная
У этой антенны для спутникового ТВ отражающая чаша имеет форму эллипсоида. Радиоволны от спутников, которые отбиваются от рабочего зеркала, концентрируются не в геометрическом центре фигуры, а в её нижнем фокусе. Тарелка с нижним фокусом не нуждается в большом угле подъёма. Такая конструкция зеркала в офсетных спутниковых антеннах позволила добиться более устойчивого приёма, т.к. преобразователь сигнала не отбрасывает тень на поверхность чаши и не вызывает шумов.
Прямофокусная
Этот тип волнового приёмника имеет рабочую зеркальную поверхность в форме сплюснутого параболоида. Такая симметричная геометрия рефлектора позволяет достичь хорошего улавливания радиоволн, поступающих на его поверхность, и максимального перенаправления их на преобразователь. Он крепится на консолях-держателях непосредственно над центральной точкой тарелки.
Тороидальная
Тороидальная тарелка – разновидность многолучевых антенн – это прогрессивное решение, пришедшее на смену зеркалам на поворотных механизмах. Образно выражаясь, – это не просто «тарелка», а целый сервиз, состоящий из большого блюда, блюдца и нескольких чашек-конвертеров. У этой модели два рефлектора (отражателя) и это огромное преимущество для приёма ТВ с разных спутников. До того, как радиоволны попадут на приёмную поверхность преобразующей головки, они дважды подвергнутся отражению: первично попадая на большое зеркало, а от него преломляясь на малое, где фокусируются на нужном преобразователе.
Производители тороидальных антенн гарантируют их комплектацию конвертерами в количестве до шестнадцати штук. Это открывает очень большие возможности для зрителя: перенаведение такого устройства на работу с сигналом от разных спутников теперь можно осуществить, не вставая из своего кресла перед телевизором.
ФАР
Фазированные антенные решётки – в действительности малоприменимый класс спутникового оборудования. Были популярны в 90-х годах прошлого столетия, чему обязаны фирме Nokia. Имея перечень ограничений, узкополосность, трудоёмкость производства, а отсюда –высокую стоимость, ФАР не используются активно потребителями телеоборудования.
На базе использования управляемых ФАР проводятся разработки подвижных и портативных приёмников спутниковой связи.
Антенны бегущей волны
Это приёмное устройство направленного типа. Сигнал в нём распространяется в виде бегущей волны вдоль геометрической оси конструкции. По своему строению – это собирательная линия, на которой закреплены несколько равноудалённых друг от друга вибраторов. Такая антенна является широкополосной (VHF и UHF волны) и не требует настройки. Распространена у метеорологов и в любительской радиосвязи.
Слабонаправленные антенны
Слабонаправленные волновые приёмники нашли своё применение в тех местах спутникового приёма, где отсутствует возможность постоянно перенаправлять положение приёмного устройства. Антенна дает многошума из за широкой диаграммы направленности. Но для захвата ретранслируемых волн с низкоорбитальных спутников это не критично.
Как выбрать спутниковую антенну
Большинство антенн спутникового телевидения выглядит очень похоже. Особой популярностью пользуются современные тарелки офсетного типа (конвертер находится не в центре купола, а внизу). Отражатели имеют диаметр от 45 до 120 см. Их важным элементом является преобразователь – устройство в передней части тарелки, которое собирает и усиливает отражённый сигнал, доставляя его к спутниковому ресиверу.
Выбирая спутниковую антенну, необходимо в первую очередь учитывать место её установки. Она должна «смотреть» в южную сторону неба, не сталкиваясь с препятствиями. Ими могут быть стена, дымоход, холм, и даже дерево. В связи с этим лучшим местом для антенны будет крыша. Чем сложнее местность, тем больший диаметр антенны необходимо выбирать. Небольшие рефлекторы лучше всего подходят для установки на высоких строениях, так как крупные тарелки на большой высоте более подвержены ветровым нагрузкам.
Что нужно знать перед покупкой
Перед покупкой поинтересуйтесь, что входит в комплект оборудования спутникового волнового приёмника:
- материалом тарелки (пластик, сталь, алюминий);
- жёсткостью этого материала (его толщиной);
- качеством отражающего покрытия;
- количеством и способом фиксации конвертеров;
- качеством и прочностью рамы;
- коррозионной стойкостью рамы, хомутов и оборудования.
Материал изготовления
То, из чего состоит спутниковая антенна, а именно конструктивный материал, по сути, не имеет никакого влияния на качество принимаемого сигнала. Главное чтобы он выполнял свою отражающую функцию. Но есть другой важный критерий: спутниковые антенны всегда устанавливаются на открытом воздухе, а значит должны быть стойкими к воздействию различных внешних факторов.
Покрытие тарелки призвано эффективно защищать её от коррозии и в этом плане хорошо зарекомендовали себя антенны из алюминия, они составляют большинство выпускаемых моделей. Но есть у них один незначительный и вполне устраняемый недостаток – определённая мягкость. Порыв сильного ветра способен сорвать чашу антенны с креплений: саморезы, которые идут в комплекте крепежа, могут быть вырваны сквозь мягкий металл и ваша спутниковая тарелка вполне может стать «летающей». Со стороны это может выглядеть комично (летит НЛО), но на деле – опасно, ведь устройство устанавливается на высоте и неизвестно где случится приземление.
Несмотря на это, мы рекомендуем алюминиевые тарелки, но с жёстким креплением. Вы сможете упрочнить крепление самостоятельно, используя в нём более сильные винты и крупные шайбы. Спутниковая тарелка из алюминия даже по истечении нескольких лет будет выглядеть как новая, но обойдётся вам дороже.
Более экономичный вариант – антенна из стали. Сомневаться в её прочности не приходится, срок её эксплуатации – более 10 лет. Если вам покажется этого мало, то не забывайте о том, что прогресс неудержим, и за это время технологии однозначно шагнут вперёд, как это происходит со сжатием информации. Но, покупая стальную тарелку, поинтересуйтесь её защитным покрытием, если оно некачественное – она может заржаветь.
Пластиковые тарелки с металлическим напылением – инновация на рынке спутникового ТВ-оборудования. Вездесущий пластик проник и сюда. Хорошо это или плохо – покажет время. По некоторым наблюдениям – цена этих антенн достаточно высока, а производительность хуже, чем у алюминиевых тарелок, о долговечности говорить не приходится. Так что ничего интересного, кроме лёгкого монтажа.
В районах, где дуют частые и сильные ветры, где установка проводится на большой высоте, рекомендована антенна из перфорированного металла. Эффект «сита» помогает снизить парусность антенны.
Почему размер имеет значение
Залог беспроблемного приёма ТВ со спутника – покупка оборудования высокого качества, его правильный монтаж и подбор оптимального размера самой тарелки. Именно с этим, последним пунктом, часто возникают хлопоты. Некоторые телезрители так заботятся об эстетике, что сразу «отметают» решение о большой антенне, а ведь часто именно диаметр антенны является определяющим критерием в зонах с проблемным приёмом сигнала. Чем больше антенна, тем лучше она захватывает сигнал, например, в случае непогоды. Тарелка с диаметром 60 см хоть и выглядит компактно, но не гарантирует отсутствия перебоев с сигналом. Оптимальное решение для стабильного приёма каналов со спутника, если вы располагаете местом – это установить спутниковую антенну с диаметром 80-90 см.
| Сравнительные характеристики антенн с большим и малым диаметром | |
| Малый диаметр | Большой диаметр |
| имеет небольшой вес, легче крепится, например, к балконным перилам | её монтаж осложняется значительным весом |
| не нужны усиленные держатели | занимает больше места |
| не скрадывает освещённость | установленная на балконе, может закрывать естественное освещение |
| ей сложнее поймать сигнал, но она вряд ли поймает помехи от смежных спутников | легче ловит спутниковый сигнал, но может захватывать помехи от соседних спутников |
| более восприимчива к погодным условиям (облака, снег с дождём) | менее восприимчива к погодным условиям |
- стационарная антенна для приёма каналов с одного спутника – диаметр от 55 см до 80 см;
- антенна с одним или большим количеством конвертеров для приёма сигнала с нескольких спутников – диаметр от 80 см до 105 см или больше. Все зависит от того, сколько конвертеров вы планируете установить (один конвертер – один спутник). Если больше, чем два, лучше купить антенну диаметром 90 см;
- тарелка поворотная – диаметр в диапазоне от 80 см до 140 см. Поворотный механизм не является востребованным вариантом.
Достоинства и недостатки
Если сравнивать между собой два самых востребованных типа телевизионных спутниковых приёмников – с прямым фокусом и со смещённым, то картина будет следующей.
Параболоидные зеркала с прямым фокусом выпускаются с большей окружностью, чтобы уменьшить помехи от преобразователя. Эти антенны будут полезны тем, кому необходим сильный сигнал, к тому же они отличаются широкополосностью. Но их главный минус кроется в сложности монтажа, который затрудняется громоздкостью тарелки, и требованиями к её размещению. В прямофокусной тарелке неминуемо будут оседать и накапливаться осадки, т.к. она «смотрит» на линию небосклона под тупым углом. Они перекрывают отражающую поверхность, блокируя сигнал, и вызывают её коррозию, пагубно сказывающуюся на рабочей поверхности. Снежной зимой вам придётся часто очищать чашу антенны.
У офсетных тарелок целый ряд плюсов:
- они компактнее, но на качестве сигнала это отражается незначительно;
- их проще устанавливать;
- положение их фиксации препятствует скоплению осадков;
- имеют возможность подключения добавочного конвертера.
Небольшое неудобство составляет периодическая очистка конвертера офсетной тарелки от замёрзших осадков, т.к. его приёмная поверхность обращена к небу. Это может затруднять работу устройства зимой.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники
Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники
(СВЧ и КР)
Лабораторная работа по курсу «Антенны»
«Исследование ДН параболической антенны»
Проверил: Выполнили ст.гр.121-2:
Фатеев А.В.______ Якушенко Ю.В._______
Ермолова М.И._______
Калугин П.С.________
Введение
Целью данной работы является: измерение ДН параболической антенны в дальней, зоне, измерения диаграммы направленности параболической антенны в ближней зоне для облучателя, вынесенного из фокуса зеркала, измерение поляризационной диаграммы антенны.
1 Описание экспериментальной установки
Структурная схема установки представлена на рисунке 1.1.
1 – блок P2M; 2 – передающая рупорная антенна; 3 – принимающая параболическая антенна; 4 – детектор; 5 – блок P2M
Рисунок 1.1 – Структурная схема экспериментальной установки.
2 Основные расчетные формулы
ДН параболической антенны рассчитывается по формуле:
где - функция Бесселя;
–волновое число, – длина волны;
см – радиус зеркала;
–угол между нормалью к раскрыву и направлением на точку пространства, где определяется поле.
Длина волны рассчитывается по формуле:
λ =4 см ;
Расстояние до дальней зоны рассчитаем по формуле:
D – диаметр параболоида, – длина волны.
Для измерения ДН в ближней зоне параболическую антенну устанавливаем от передающей на расстоянии , которое рассчитывается по формуле:
где – расстояние между передающей и приемной антеннами;
–величина выноса фазового центра облучателя;
–фокусное расстояние;
–диаметр зеркала.
3 Результаты работы и их анализ
Воспользуемся формулой (2.2) и (2.3) и определим минимальный радиус дальней зоны.
По формуле (2.4) рассчитаем R опт :
Воспользуемся формулой (2.1), построим ДН параболической антенны и определим ширину диаграммы направленности по уровню 0,5 от максимального значения. ДН параболической антенны представлена на рис.3.1.
Рисунок 3.1 – ДН параболической антенны
Ширина диаграммы направленности равна 7,68 градусов.
Диаграммы направленности, полученные экспериментальным путем для вертикальной и горизонтальной поляризации передающей антенны, представлены на рисунке 3.2 и 3.3 соответственно. Фокус зеркала совмещен с фазовым центром облучателя (f =22 см ). Расстояние между антеннами 8 м . Для вертикальной поляризации антенны ширина ДН равна 5,5 градусам, а для горизонтальной 10 градусов.
Рисунок 3.2 – ДН для вертикальной поляризации
Рисунок 3.3 – ДН для горизонтальной поляризации
Сместим облучатель из фокуса вдоль оси зеркала на расстояние = 3 см и снимем ДН параболической антенны в дальней зоне при вертикальной поляризации облучателя, полученная ДН представлена на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 – ДН для вертикальной поляризации параболической антенны со смещенным фокусом
Совместить с фокусом зеркала фазовый центр облучателя и повернем облучатель на угол 6° от оси зеркала. Полученная ДН для вертикальной поляризации представлена на рисунке 3.5. Ширина ДН равна 10 градусам.
Рисунок 3.5 – ДН для вертикальной поляризации с углом отклонения облучателя на 6 градусов
Поставим облучатель параболической антенны в фокус и, вращая передающую рупорную антенну, снимем поляризационную диаграмму параболической антенны. Измерения проводим через 20°, полученная поляризационная диаграмма представлена на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 – Поляризационная диаграмма
Установим передающую рупорную антенну на расстояние = 2 м и снимем ДН параболической антенны для вертикальной поляризации при облучателе, находящимся в фокусе. Полученная ДН представлена на рисунке 3.7. Ширина ДН равна 9 градусам.
Рисунок 3.7 – ДН для вертикальной поляризации при R опт =2 м
Сместим облучатель параболической антенны из фокуса на расстояние = 3 см и снимем ДН. При этом передающая антенна должна находиться на расстоянии . Полученная ДН при вертикальной поляризации представленная на рисунке 3.8. Ширина диаграммы направленности равна 8 градусам.
Рисунок 3.8 – ДН для вертикальной поляризации при смещенном фокусе
Рисунок 3.9 – ДН для вертикальной поляризации при несмещенном фокусе в дальней зоне
Заключение
В ходе лабораторной работы были измерены диаграммы направленности параболической антенны в ближней и дальней зонах, а также поляризационная диаграмма.
Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что при отклонения облучателя на определенный угол, максимум диаграммы смещается в сторону отклонения облучателя. При вынесение облучателя из фокуса ширина ДН сужается.
При смещении облучателя из фокуса вдоль оси зеркала на поверхности раскрыва возникают фазовые искажения, симметричные относительно вершины зеркала, что расширяет главный лепесток диаграммы направленности, чтобы компенсировать фазовые ошибки в раскрыве выносим облучатель из фокуса в ближней зоне, диаграмма направленности при этом получается такой же как если бы облучатель находился в фокусе, а приемная антенна в дальней зоне.
Исследуемая в данной работе антенна состоит из параболического зеркала 1 и облучателя 2, помещенного в фокус параболоида (рис.3). В качестве облучателя используется слабонаправленная полосковая антенна, а в качестве зеркала - поверхность, образованная вращением параболы вокруг своей оси Z (параболоид вращения).
Антенна характеризуется следующими геометрическими размерами (рис.3):
Радиусом раскрыва R;
Фокусным расстоянием F;
Углом раскрыва 0 .
В прямоугольной системе координат (рис.3) поверхность параболоида описывается выражением:
x2 + y2 = 4Fz (4).
Антенна сохраняет все свои характеристики при выполнении следующего условия:
Здесь - длина волны в свободном пространстве, соответствующая излучаемому или принимаемому сигналу. Условие позволяет при анализе принципа действия антенны пренебречь в первом приближении дифракционными эффектами и рассматривать ее с позиции геометрической оптики.
На рис.4 изображено сечение параболоида плоскостью, проходящей через ось Z (рис.3).
Следует отметить два свойства рассматриваемой поверхности зеркала, которые формулируются следующим образом.
1. Расстояние от точки F называемой фокусом параболоида, лежащего на его оси (ось z), до любой точки Мi , лежащей на прямой МN, перпендикулярной оси, по ломаным путям FPiMi (Pi - точка на зеркале) одинаковы (FP1M1 = FP2M2 =);
2. Нормаль n к поверхности зеркала в любой точке лежит в плоскости чертежа рис.2 и составляет угол /2 с прямой, соединяющей эту точку на зеркале с точкой F и с прямой параллельной оси.
Эти геометрические свойства поверхности определяют принцип действия антенны. Рассмотрим ее работу в режиме передачи. Волна, формируемая полосковым излучателем малых размеров 2 , близка по своим свойствам к неоднородной сферической. С позиций геометрической оптики ее можно представить лучами FPi (рис.4), которые падают на поверхность параболоида. Вследствие второго свойства параболического зеркала, после отражения от него лучи будут распространяться по траекториям, параллельным оси антенны. Таким образом ломанные линии FPiMi представляют собой части траекторий этих лучей.
Благодаря первому свойству параболического зеркала фазовый набег на различных частях траекторий FPiMi оказывается одинаковым. Легко понять, что поверхность, на которой фазы лучей, отраженных от зеркала, будут одинаковы (фазовый фронт волны), представляет собой плоскость, перпендикулярную к оси z (рис.3,4). Это означает, что созданная облучателем волна, близкая по свойствам к сферической, преобразуется в плоскую. Таким образом, параболическое зеркало трансформирует относительно широкую диаграмму направленности излучателя (400 - 700) в узкую, шириной в доли градуса.
Работа антенны в режиме приема рассматривается аналогичным образом. Плоская волна, падающая на зеркало, фокусируется им (преобразуется в сходящуюся) на облучатель.
В качестве облучателей параболических антенн могут быть использованы:
Вибраторные облучатели, представляющие собой систему "активный - пассивный вибратор", "активный вибратор - плоский контррефлектор";
Рупорные облучатели (пирамидальные рупоры, конические рупоры);
Щелевые облучатели;
Спиральные облучатели.
В настоящей работе в качестве облучателя используется малогабаритная полосковая антенна, методы ее анализа рассмотрены в отдельном разделе.
При строгом анализе зеркальной параболической антенны используется волновой подход для определения поля в ее дальней зоне. Например, при анализе ее работы в качестве передающей, определяются вторичные токи, распределенные по поверхности параболического зеркала. Появление этих токов обусловлено падающей на зеркало электромагнитной волной от облучателя. Вторичные токи и формируют излучение антенны в дальней зоне.
Каждый тип облучателя обеспечивает отличное от других распределение вторичных токов по поверхности параболического зеркала. Следовательно, тип облучателя влияет на характеристики направленности антенны в целом.
Важным моментом при разработке конструкции зеркальной параболической антенны является согласование характеристик направленности облучателя и геометрических размеров зеркала. На рис.5 изображено сечение параболоида плоскостью, проходящей через ось Z (рис.5) и отмечены точка фокуса F, в которой расположен облучатель и угол раскрыва ц0.
С практической точки зрения важно, чтобы энергия электромагнитной волны, создаваемой облучателем, по возможности полно перехватывалась и переотражалась зеркалом. Для этого диаграмма направленности облучателя должна быть ограничена прямыми AF и BF (рис.5).
На рис.5 изображена диаграмма направленности облучателя в полярной системе координат и отмечены два уровня 1 и 0,3. Им соответствуют две пунктирные окружности. Пересечение этих окружностей с диаграммой направленности облучателя определяет направление главного максимума и направления, в котором амплитуда излучаемой волны уменьшается до уровня 0,3 от максимального значения.
На рис.5 прямые AF и BF проходят через эти точки пересечений. Это значит, что энергия электромагнитной волны облучателя, выходящая за пределы угла AFB не перехватывается облучателем и безвозвратно теряется. С практической точки зрения такой выбор соотношения между геометрией зеркала и характеристиками направленности облучателя оказывается оптимальным. Увеличения доли энергии, перехватываемой зеркалом требует увеличения геометрических размеров антенны в целом, что ведет к увеличению ее веса, площади и стоимости. С другой стороны это не приводит к существенному увеличению КПД антенны. Компенсировать энергетические потери в этом случае проще за счет незначительного увеличения мощности передатчика (при работе на прием) или чувствительности приемника (при работе на передачу).
Большое влияние на характеристики зеркальной параболической антенны оказывает точность, с которой фазовый центр используемого облучателя совмещен с точкой фокуса. На рис.6.а показано, что продольное смещение облучателя из фокуса приводит к распространению переизлученных зеркалом лучей (рассматривается режим работы антенны на передачу) по направлениям, составляющим различные углы с продольной осью антенны (ось z). Следовательно, фазовый фронт MN (рис. 6.а) переизлученной волны уже не является плоским. Легко понять, что это соответствует увеличению ширины диаграммы направленности антенны в целом.
На рис.6.б показано, что смещение облучателя из фокуса в поперечном направлении приводит к изменению направления главного максимума. Теоретический анализ показывает, что при незначительных смещениях d облучателя в поперечном направлении (порядка длины волны л принимаемого или передаваемого излучения) не происходит (в первом приближении) увеличения ширины главного максимума диаграммы направленности. Поэтому на практике часто механические перемещения облучателя используются для целей сканирования или подстройки характеристик направленности антенны.
При разработке конструкции антенны большое внимание уделяется минимизации "теневого эффекта". Он состоит в экранировке части параболического зеркала облучателем, имеющим конечные размеры. С одной стороны это ведет к неполному использованию энергии излученной или принимаемой волны.
С другой стороны этот эффект ведет к рассогласованию облучателя с питающей линией. Данный эффект иллюстрируется рисунком 7, на котором показано наличие в питающем облучатель фидере двух волн, распространяющихся во встречных направлениях - от генератора и от зеркала.
Для устранения "теневого эффекта" используются различные методы. На сегодняшний день наиболее эффективным из них является использование в качестве зеркала не центральной, а боковой части параболоида вращения. Как следует из рис.7, облучатель при этом уже не перекрывает зеркало и в питающем фидере не возникают волны, порожденные отражением от параболического зеркала.
Теоретический анализ показывает, что требования к точности выполнения геометрических размеров зеркала определяют допустимые отклонения порядка /8. При увеличении частоты требования к точности изготовления ужесточаются, что ведет к существенному удорожанию антенны в целом.
Работа спутниковых антенн, в частности тех, которые принимают телевизионный сигнал, основана на оптическом свойстве параболы. Парабола - это геометрическое место точек, равноудаленных от прямой (называемой директрисой) и от не лежащих на директрисе точки (называемой фокусом). Из приведенного определения параболы не сложно получить "школьное": парабола - это график квадратичной функции y=ax^2+bx+c (в частности, y=x^2).
Сформулируем упомянутое оптическое свойство параболы. Если в фокусе параболы поместить точечный источник света (лампочку) и включить его, то лучи, отразившись от параболы, пойдут параллельно оси симметрии параболы, причем передний фронт будет перпендикулярен оси.
Верно и обратное - если на параболу падает поток лучей, параллельных оси симметрии, то, отразившись от параболы, лучи придут в фокус, причём одновременно, если передний фронт потока лучей перпендикулярен оси.
При вращении параболы вокруг её оси симметрии получается параболоид вращения - поверхность второго порядка. При любом сечении параболоида плоскостями, проходящими через ось симметрии, получаются равные параболы с общим фокусом, поэтому параболоид также обладает оптическим свойством. Если поместить излучатель в фокус, то лучи, отразившись от поверхности, пойдут параллельно оси вращения. А если на параболоид падают лучи, параллельные его оси, то после отражения все они собираются в фокусе.
Оптическое свойство - принципиальная основа параболических антенн. Антенны могут вращаться, пример - параболические антенны в аэропортах, по форме являющиеся "ломтиками" огромных параболоидов, они и передают и принимают сигнал. Антенны могут быть неподвижными. К последнему типу относятся бытовые спутниковые телевизионные антенны ("тарелки"): их нацеливают на спутник-ретранслятор, находящийся высоко над Землёй на геостационарной орбите, после чего их положение фиксируется.
Поскольку спутник находится далеко от поверхности, приходящие от него лучи в точке приёма антенной можно считать параллельными. В фокусе спутниковой антенны находится приёмник, от которого сигнал по кабелю отправляется к телевизору.
Эта же идея применяется при создании прожекторов железнодорожных локомотивов, фар автомобилей, её можно использовать даже для приготовления еды в полевых условиях. Оптическое свойство параболы "знает" и мир живой природы. Например, некоторые северные цветы, живущие в условиях короткого лета и недостатка солнечных лучей, раскрывают лепестки в форме параболоида, чтобы "сердцу" цветка было теплее. «Параболическими» являются такие альпийские и арктические цветы, как прострел альпийский, беквичия ледниковая, полярный мак. Благодаря оптическому свойству параболы у таких цветов ускоряется созревание семян. Ещё одно полезное для цветов следствие свойства их параболичности — привлечение насекомых, которые любят «понежиться» в чаше цветка, а это влияет на процесс переноса пыльцы (опыление).
