Передатчики и антенны АМС

[X]

:wink:

[X]

Уважаемый SS-20! Вы писали. что лучше использовать тип волны H11, а почему не H10, как более простой? Вы сказали, что размер волновода 35 на 5 мм, в таком волноводе можно организовать основную волну в диапазоне примерно 6-10 ГГц, но зачем уменьшать высоту до 5 мм? Заранее спасибо.

Прошу прощения это моя  опечатка, совершенно правильно имелась ввиду волна Н10.  Волноводы уменьшенной высоты применяют для уменьшения веса и габаритов волноводных трактов. Формально минимальная высота волноводов ограничена  мощностью пробоя. Но поскольку разводить "зоопарк" из волноводов разной высоты дорогое удовольствие, то ограничились волноводамими 5 мм высоты и в других диапазонах тоже.  Разнообразие сечений ограничено опять таки рядом существующего (жутко дорогого) контрольно измерительного оборудования, калиброваных переходников.  Для уменьшения веса волноводы делают стеклопластиковыми с тонкой метализацией внутреннего сечения и фланцев.

[X]

Спасибо. Подскажите пожалуйста еще вот что. Например есть волповод 35 на 5 мм, с помощью штырька перпендикулярного широкой стенке подаем туда колебание 6ГГц, появляется волна Н10, волн высших порядков в данных условиях не появится, если мы увеличим частоту до 10ГГц, то появится еще Н20, для нее это частота примерно, будет критическая. Поясниет пожалуйста, когда появится Н11, Н21 и т.д. И еще возникнут ли в данных условиях волны типа Е? Спасибо.

[X]

Например есть волповод 35 на 5 мм, с помощью штырька перпендикулярного широкой стенке подаем туда колебание 6ГГц, появляется волна Н10, волн высших порядков в данных условиях не появится,....

В первом приближении да, но пренебрежимо малая часть энергии все же преобразуется на неоднородностях конструкции возбуждения волновода, в волны высших типов, которые всилу своей подкритичности экспоненциально затухают.  

...если мы увеличим частоту до 10ГГц, то появится еще Н20, для нее это частота примерно, будет критическая.

Если штырь возбуждения будет в центре и один, то он будет преимущественно возбуждать  волну Н10, поскольку находится в точке минимиума полей для Н20. При этом, в волноводе будет присутствовать и распространятся малая часть энергии и в виде волны Н20 возникшей на неоднородностях. Для возбуждения волны Н20 следует переместить штырь ближе к краю волновода (1/4), а лучше использовать в этих точках два штыря запитаных в противофазе, чтобы возбудить необходимую для Н20 структуру поля. Можно также использовать волноводный трансформатор типа волн из Н10 в Н20 представляющий плавный переход прямоуголного волновода в Т-образный растягиванием половины широкой стенки - снова в прямоугольный, более широкий, при этом входной и выходной волноводы оказываются перпендикулярны друг другу.  

.Поясниет пожалуйста, когда появится Н11, Н21 и т.д. И еще возникнут ли в данных условиях волны типа Е? Спасибо.

Как сказано выше высшие типы будут возникать всегда, но величина энергии преобразования в каждом конкретном случае будет зависеть от особенностей конструкции. Распространение высших типов по волноводу без существенных потерь будет зависеть лишь от выполнения условия, что длина волны должна быть заметно меньше критической для данных типов. Использование сверхразмерных, использующих высшие типы, волноводов обычно требует наличия фильтров  типов волны. А для эффективного возбуждения высших типов требуется разработка и изготовление весьма сложных трансформаторов типов волн. Обычно все это используют для мм волн.

[X]

Спасибо. Поясните пожалуйста, зачем из Н10 делать Н20 в волноводном трансформаторе, чем она лучше?
Еше подскажите как бороться с паразитными волнами высших порядков. Для волн типа Е ставят вроде какие-то стержни вдоль распространения волны и продольная составляющая волны Е нагревая их, затухает, а у волн типа Н?
Еще я тут прочитал, что для волн типа Е простейшим типом будет Е11, а Е10, не бывает?

[X]

Спасибо. Поясните пожалуйста, зачем из Н10 делать Н20 в волноводном трансформаторе, чем она лучше?

Для обычного применения не лучще.
1)Как правило это делают для уменьшения потерь передачи сигналов большой мощности в см диапазонах на расстояния в десятки метров, при приемлемлемых потерях на преобразование и фильтрацию.
 2)Трансформатор из Н10 в Н20 является половиной  высокоэффективного преобразователя волны из Н10 в Н01. Вторая часть состоит из трансформатора из волны Н20 в Н01 постепенным растягиванием прямоугольного волновода в круглый.  Все опять таки для предачи сигналов малой и большой мощности на значительные расстояния с минимальными потерями в см и мм диапазонах.
3) В некоторых случаях волной Н20 удобней возбуждать высокодобротные резонаторы на волне Н01 из-за близкой структутры поля.

Еше подскажите как бороться с паразитными волнами высших порядков. Для волн типа Е ставят вроде какие-то стержни вдоль распространения волны и продольная составляющая волны Е нагревая их, затухает, а у волн типа Н?

Думаю вы и сами догадаетесь, если внимательно посмотрите на структуру полей высших типов и поймете, как можно сделать фильтр, и где расположить стержни, пластины для отражения высших типов, чтобы они путем многократных переотражений рассеялись или где рассположить отверстия (щели) связи, не влияющие на распространение нужного типа, но хорошо отсасывающие в согласованую нагрузку не нужные типы.  К примеру, если трансформатор из Н10 в Н20 на его выходе дополнить штырем (рядом штырей) в центре широкой стенки волновода с волной Н20, то волна Н10 не совершившая преобразования, будет отражаться, а Н20 имеющая в этой точке минимум полей пройдет . Аналогичным образом можно отразить волну Н20 в сверхразмерном волноводе( для Н10), рассположив штыри на 1/4 широкой стенки, в максимумах поля Н20, при не значительном отражении Н10.

Еще я тут прочитал, что для волн типа Е простейшим типом будет Е11, а Е10, не бывает?

Индексы описвают возможные вариации поля и вытекают из уравнений волн, которые в настоящее время адекватно описывают существующие поля.

[X]

Спасибо. Как  понял с паразитными волнами Н и Е типа борятся глуша их электрические Е составляющие, а магнитные заглушить невозможно?
Как я заметил, размеры волноводов выбирают так, чтобы широкая стенка была примерно в 2 раза шире узкой, почему?
И еще подскажите есть ли строгое разграничение до каких частот используют коаксиальные линии а когда волноводные.
Насколько я понял для коаксиальных линий важно отношение диаметра внешнего проводника к диаметру внутреннего, поясниет пожалуйста в чем тогда преимущество "толстых" коаксиальных кабелей используемых в комплектах генераторов высоких частот типа Г4-..., я надеюсь, вы с ними встречались. Спасибо.

[X]

Спасибо. Как  понял с паразитными волнами Н и Е типа борятся глуша их электрические Е составляющие, а магнитные заглушить невозможно?

Электрическая и магнитные компоненты волны не существуют друг без друга и естественно можно гасить и магнитные сотавляющие которые порождаются токами протекающими в строго определенных местах и если создать для них сопротивление резистивное или щель, а за ней поглотитель, то будет происходить затухание.

Как я заметил, размеры волноводов выбирают так, чтобы широкая стенка была примерно в 2 раза шире узкой, почему?

По поводу двойки, я подозреваю любовь к круглым цифрам, поскольку при необходимости применяют и другие соотношения сторон. Ряд волноводов выбирался из соображений минимального разнообразия размеров всего диапазона частот, с учетом критических частот для основного типа волны, куда, как известно, входят оба размера.

И еще подскажите есть ли строгое разграничение до каких частот используют коаксиальные линии, а когда волноводные.

Буквально разграничения нет, все зависит от конкретных целей. У каждого типа линий передачи есть достоинства и недостатки.  Всегда происходит выбор потери или компактность и пр.

Насколько я понял для коаксиальных линий важно отношение диаметра внешнего проводника к диаметру внутреннего, поясниет пожалуйста в чем тогда преимущество "толстых" коаксиальных кабелей используемых в комплектах генераторов высоких частот типа Г4-..., я надеюсь, вы с ними встречались. Спасибо.

В коаксиальных линиях с ростом частоты затухание возрастает, увеличивается плотность тока в центральном проводнике из-за скин-эффекта и дэлектрические потери изоляции. При увеличении диаметра коаксиала затухание можно уменьшить, но это увеличение возможно, без последствий, лишь до определенного предела. При некотором соотношении диаметров коаксиала к длинне волны в нем возникают волны высших типов отличные от ТЕМ.  В измерительной аппаратуре указанного выше типа применен разьем 10/4,3 мм (Тип VI ГОСТ 13317-80) под него использован имеющийся кабель. На сегодняшний день ничего кроме проблем с переходниками в этом нет. Потери в современном полужестком кабеле со вспененым полиэтиленом или корделем для разьема 7/3 мм (Тип III ГОСТ 13317-89)  будут меньше.

[X]

Спасибо. Подскажите пожалуйста. Еще вопрос для простой двухпроводной линии, например телефонной "лапши", до каких частот по ней можно передавать сигнал, например сколько можно организовать каналов тональной частоты? Я задавал этот вопрос одному очень уважаемому человеку, он ответить затруднился, только сказал, что в 60-е годы они организовывали передачу телевизионного сигнала по однопроводной линии на значительные расстояния в Армении.
И еще вопрос поясните пожалуйста по поводу поляризации, вертикальная, горизонтальная, круговая, вот идет волновод с выбранным типом волны к параболической антенне, как реализовать выбранный тип поляризации и какой лучше для данного случая (АМС). Спасибо.

[X]

Спасибо. Подскажите пожалуйста. Еще вопрос для простой двухпроводной линии, например телефонной "лапши", до каких частот по ней можно передавать сигнал, например сколько можно организовать каналов тональной частоты?

На вскидку точно не скажу, но могу предположить,  что 1-10 Мгц можно передавать, но все зависит от расстояния. Из любопытсва возьмите и  ппроверьте на куске.

Я задавал этот вопрос одному очень уважаемому человеку, он ответить затруднился, только сказал, что в 60-е годы они организовывали передачу телевизионного сигнала по однопроводной линии на значительные расстояния в Армении.

Линии Гоубау широко используются в гористых месностях для передачи телеведения метрового и дециметрового диапазонов, действительно на приличные расстояния до 20 км. Но диэлектрик линии быстро деградирует от солнечного ультрафиолета, а замена линий в горах сейчас дороже организации спутникового приема, а в 60-е не было альтернативы.

И еще вопрос поясните пожалуйста по поводу поляризации, вертикальная, горизонтальная, круговая, вот идет волновод с выбранным типом волны к параболической антенне, как реализовать выбранный тип поляризации и какой лучше для данного случая (АМС). Спасибо.

Поляризация будет зависеть от облучателя антены, как будет повернута  плоскость рупора или какое направление витков будет иметь спиральный облучатель (антена). Разнообразная поляризация используется в каналах Земля-орбита из-за плотного заполнения с  целью уменьшения помех.  Если же связь требуется обеспечить через сильноионизованные слои замагниченой  плазмы, скажем в близи Юпитера, то круговая поляризация имеет преимущество, низкое затухание волны право или левополяризованой в зависимости от  направления замагниченности.

[X]

Фазовая  манипуляция  относится к двухполосным методам модуляции, т.е. спектр модулированного сигнала располагается  симметрично относительно  несущей  частоты, а ширина спектра в Гц на уровне 0,5 от его значения на несущей частоте равна  модуляционной  (линейной) скорости, выраженной в Бодах.  В вашем случае 5х10(5) Гц.

 [:wink:] But is that not a bit risky?

[X]

аналогичный вопрос про систему связи для малых зондов (надувных шаров, парашютных зондов, пенетраторов)
Зонды по значимости поставляемой ими информации зачастую превосходят остальную часть миссии, в рамках которой они создаются. Кассини прислал уже гигабайты фотографий, но лишь Гюйгенс коренным образом изменил наши представления о Титане. В связи с этим особую важность приобретают системы связи и скорости передачи данных. Последние 20 лет они  постоянно увеличивались: считанные боды у Веги,  сотни бод у парашютного зонда Галилео и целых 8 кбит у Гюйгенса, но в общем идеология была схожей, всенаправленный передатчик на зонде + спутник-ретранслятор или антенны на Земле. Вероятно большего при сравнимой энергетике и массе уже не достичь, а жесткие органичения по этим параметрам всегда были и всегда будут.  Вот собственно и вопрос : что качественно нового можно сделать в таких системах связи на базе современных технологий или  технологий ближайшего будущего? Легкие и дешевые АФАР, формирующие луч и отслеживающие спутник-ретранслятор вне зависимости от положения зонда ? Новые способы кодирования или освоение новых диапазонов?  Реально ли довести скорости до 100 кбит при той же массе и энергопотреблении?

[X]

Вероятно большего при сравнимой энергетике и массе уже не достичь, а жесткие органичения по этим параметрам всегда были и всегда будут.  

На каждый момент времени существует свой оптимальный выбор. Энергетика на месте не стоит, увеличивается КПД СБ, уменьшается их масса. Растет  масса КА. Становятся для дальнего космоса актуальными и ядерные реакторы. Так что мощность и размер антен можно увеличить и использовать отработаные технологии.  

Вот собственно и вопрос : что качественно нового можно сделать в таких системах связи на базе современных технологий или  технологий ближайшего будущего? Легкие и дешевые АФАР, формирующие луч и отслеживающие спутник-ретранслятор вне зависимости от положения зонда ? Новые способы кодирования или освоение новых диапазонов?  Реально ли довести скорости до 100 кбит при той же массе и энергопотреблении?

С АФАР не все так просто. В мощности передачи и слежении и надежности  можно получить выигрыш. А в приеме, сложности и цене проигрыш. Представляется, что надежней и рациональней запускать систему ретрансляторов объединив их единую сеть (микроИнтернет).  Т.е. сигнал с Титана может быть принят сначала ближайшим ретранслятором на орбите, с него  передан на Юпитер  или  Марс и на Землю (которая может находится в этот момент за Солнцем).  Увеличение скорости и устойчивости связи следует связывать с применением мощных лазеров, но их КПД все еще не достиг желаемого. А лазерная связь между спутниками на орбите Земли пока еще только осваивается. Многие технологии сотовой связи уже освоены на Земле и могут быть применены и в дальнем космосе. Тоже самое следует ожидать и от технологий цыфрового уплотнения и кодирования.

[Боря]

В последнем номере НК была статья про наш спутник непосредственного телевизионного вещания Экран, написано что уникальный аппарат имел высокую выходную мощность передатчика и уникальную ФАР на спиральных элементах. Но почему эта технология не получила дальнейшего распространения?

И еще, подскажите, читаю про спутник Интелсат-10:
С-диапазон линия Земля-спутник 5850-6425 МГц
общее число стволов в этом диапазоне - до 70 (в эквивалентных 36-МГц единицах). Насколько я знаю в спутниковом вещании применяется ЧМ модуляция и ширина спектра сигнала 36 МГц, но если умножить 70 на 36 будет 2520 МГц, а не 6425-5850=575 МГц, или я чего-то не понимаю? Как поместить спектры всех стволов в этот диапазон?
В Ku-диапазоне 13750-14500 МГц=750 МГц, до 36 стволов по 36 МГц, получается 2083 МГц. Подскажите!

[ДмитрийК]

В Ku-диапазоне 13750-14500 МГц=750 МГц, до 36 стволов по 36 МГц, получается 2083 МГц. Подскажите!

Про поляризацию не стоит забывать, т.е. надо на 2 умножать (или делить).

[Старый]

В последнем номере НК была статья про наш спутник непосредственного телевизионного вещания Экран, написано что уникальный аппарат имел высокую выходную мощность передатчика и уникальную ФАР на спиральных элементах. Но почему эта технология не получила дальнейшего распространения?

Потому что обычные параболические антены лучше.
 В данном случае оказалось невозможно применить параболическую антену т.к. использовался УКВ-диапазон - 700МГц. При такой частоте длина волны получается в районе 40 см, для формирования диаграммы нужной ширины потребовалась бы параболическая антена диаметром как минимум метров 10. Сделать ФАР оказалось проще и дешевле.
 В применяемых обычно для спутниковой связи диапазонах длина волны на порядок меньше и параболическая антена оказывается вполне разумных размеров а стало быть проще и дешевле ФАР.
 В случаях когда применяется УКВ-диапазон (в основном военная связь) обычно требуется широкая диаграмма как правило глобальная. Такую диаграмму можно получить например спиральной антеной что тоже проще и дешевле чем ФАР.
 Опять же как я понимаю у ФАР очень узкий частотный диапазон что не позволят передавать через неё много каналов.
 Ну а в самых тяжёлых случаях ФАР всётаки приходится применять - как я понимаю у UFO на лицевой стороне это 4-х-элементная ФАР?
 Ну вобщем резюме: ФАР проигрывают обычным антенам по сложности и стоимости. Поэтому применяют их только вынуждено, когда по другому невозможно. В случае Экрана таким вынуждающим обстоятельством был низкочастотный диапазон и узкая диаграмма направленности.

И еще, подскажите, читаю про спутник Интелсат-10:
С-диапазон линия Земля-спутник 5850-6425 МГц
общее число стволов в этом диапазоне - до 70 (в эквивалентных 36-МГц единицах). Насколько я знаю в спутниковом вещании применяется ЧМ модуляция и ширина спектра сигнала 36 МГц, но если умножить 70 на 36 будет 2520 МГц, а не 6425-5850=575 МГц, или я чего-то не понимаю? Как поместить спектры всех стволов в этот диапазон?
В Ku-диапазоне 13750-14500 МГц=750 МГц, до 36 стволов по 36 МГц, получается 2083 МГц. Подскажите!

Прежде всего применяется двойное использование диапазона за счёт поляризационного разделения. Ну и дальше извращаются и уплотняются как могут. Говорят там както отрезают половинку спектра и т.п. Это вам как связисту уже виднее.

[Боря]

Про поляризацию согласен, забыл, в С-диапазоне круговая, право и левосторонняя, в Ku - горизонтальная и вертикальная. В два раза увеличим количество эквивалентных стволов. Уточните, кто знает про дальнейшее уплотнение, насчет отризания половинки спектра, я слышал только в АМ, в ЧМ не встречал, а ведь нужны еще защитные интервалы между спектрами.

[Старый]

Ну я вам не радист, не знаю. Но применяется какоето уплотнение и в итоге получается четырёхкратное использование диапазона.

[SS-20]

В последнем номере НК была статья про наш спутник непосредственного телевизионного вещания Экран, написано что уникальный аппарат имел высокую выходную мощность передатчика и уникальную ФАР на спиральных элементах. Но почему эта технология не получила дальнейшего распространения?  

На момент разработки Экрана доступная по цене для населения элементная база для спутникового приема в диапазоне 10/14 ГГц отсутствовала. А обеспечить прием телевидения в труднодоступных и малонаселенных районах СССР было весьма важной политической задачей. Телевизоры уже имели тюнеры дециметрового диапазона или в любой можно было за разумные деньги его встроить. Для приема сигнала со спутника было достаточно иметь только антенную решетку из четырех антенн (весьма дешевых).  Но поскольку вещание со спутника велось тоже в дециметровом диапазоне диаграмма направленности должна быть сложной формы чтобы сигнал спутника не заглушал сигналы ДМВ наземных ТВ центров сопредельных государств. Такую форму диаграммы и плотность потока мощности обеспечивает в данном случае только АФАР. Немаловажным фактором является высокая надежность АФАР, при выходе из строя до 40 % излучателей система продолжает быть работоспособной. В данном случае, на тот момент времени, существенные расходы на фазировку антены были безальтернативны.  Но время идет и прогресс в элементной базе , ее удешевление происходит весьма быстро. В настоящее время спутники несут до сотни отдельных излучателей диапазонов 4/6  и 10/14 ГГц направленых на конкретного клиента или район. Приемное оборудование диапазона 10/14 вполне доступно и обеспечивает существенно большее число каналов телевидения чем Экран.

[SS-20]

Уточните, кто знает про дальнейшее уплотнение, насчет отризания половинки спектра, я слышал только в АМ, в ЧМ не встречал, а ведь нужны еще защитные интервалы между спектрами.

Чисто аналоговых стволов думаю уже не осталось, практически все стволы цыфровые. Цыфровое кодирование позволяет в полосе одного ствола 36 МГц вместо одного аналогового ТВ канала иметь 8 цыфровых аналогичного качества или 1 ТВЧ. Применение кодового разделения каналов вообще снимает проблему защитных интервалов.