
|
Tényleg minden antenna egyforma?
|
Az elmúlt két
évtizedben számos újszerű antenna jelent meg,
ennek ellenére a parabolaantenna továbbra is
meghatározó szerepet játszik a mikrohullámú
hírközlésben. Az ok elsősorban az, hogy az ilyen
antenna nyeresége pusztán csak a parabolatükör
méretétől függ és nem okoz különösebb
technológiai problémát akár extra méretű
parabola gyártása sem és a költségek
is elfogadhatóak.
|
A parabolaantennák
elmélete egyszerűnek tűnik, hiszen mindössze arról
van szó, hogy a távoli jelforrásból
érkező rádióhullámokat a parabolatükör
összegyűjti és a fókuszpontba koncentrálja.
Ennek szemléltetésére legtöbbször
geometriai optikai példákat mutatnak, ahol az antenna
egy parabolagörbe, a mikrohullámú jelek pedig
párhuzamos vonalak. Az ebbéli tanulmányok
általában itt be is fejeződnek és mindenki
elégedetten csukja be a tankönyvet.
|

|

|
Aki egy
kicsit mégis utánanéz, nem is nagyon érti,
miért olyan nagy a parabolaantennák szakirodalma.
Jobban szemügyre véve pedig azt látjuk, hogy ez a
sokoldalú antenna nem egy lezárt fejezete a
mikrohullámú távközléstechnikának,
hanem egy folyamatosan fejlődő, alakuló, alkalmazkodó
eszköz. Ez természetesen abból adódik, hogy
a megértést szolgáló egyszerű modell a
gyakorlatban lényegében egyáltalán nem
alkalmazható.
ç célkövető radar http://www.radartutorial.eu
|
Kezdjük mindjárt
a méretekkel. Nincs abszolút tükörméret,
csak az alkalmazott
hullámhosszhoz viszonyított tükörméret
értelmezhető. Ez azért fontos, mert csak a
hullámhosszhoz képest elegendően nagy parabolafelület
viselkedik tükörként. Ennek értelmében
a parabolatükröt akkor tekinthetjük megfelelőnek, ha
az átmérője legalább tízszerese a
hullámhossznak.
|
A rádiócsillagászok
még az ennél is sokkal nagyobb tükröket
szeretik. A kisebb tükörből is kiváló
antenna készíthető, de ezt a méretezésnél
figyelembe kell venni. Ugyanakkor az ötszörös
hullámhossznál kisebb átmérőjű
parabolatükrök már általában kedvezően
kiválthatók más megoldással.
Arecibo rádiótávcső (Puerto Rico) è
|

|
A legjobb
minőségű tükrök tömör fémből,
leginkább alumíniumból készülnek. A
fémrácsból készült (grid) tükröket
a jelentős oldalhurkok, a gyenge előre-hátra viszony és
az eljegesedési veszély miatt
professzionális alkalmazásokban általában
nem használják. Nagyméretű radarantennákat
készítenek fémrácsból, de ezeknél
egy sűrű fémhálót is rádolgoznak a
szerkezetre a minőség javítása céljából.
Fontos a tükör vastagsága és a perem
profilja, mivel ez határozza meg a szilárdságot.
Nem csak azt kell biztosítani, hogy a parabolatükör
állja a széllökéseket maradandó
deformálódás nélkül, hanem az is
nagyon fontos, hogy a parabola ne rezegjen a szél hatására,
mert ez meglepő és rejtélyes hibák forrása
lehet. Ugyancsak lényeges az antenna rögzítésének
módja is. A parabola bevonata és a rögzítő
elemek minősége döntő szerepet játszik a várható
élettartamban, különösen szennyezett városi
levegőn.
|
Külön tudományág
a parabola által összegyűjtött mikrohullámú
energia kicsatolása, illetve az adó energiájának
betáplálása. Az elmélet szerint nincs
semmi gond, hiszen a parabola gondosan egy pontba fókuszálja
az energiát, azt egyszerűen csak el kell szállítani
onnan. Erre akár a legegyszerűbb antenna (dipol vagy bot) is
megfelelhet. A probléma csak az, hogy még az ilyen
antenna sem pontszerű. További kérdéseket vet
fel az antenna táplálása is. Ugyanis ha egy
pontszerű jelforrást helyezünk a parabola fókuszába,
akkor a kisugárzott energia nagyobb része nem a
parabolatükörbe jut, hanem számunkra lényegében
haszontalanul elvész. A reciprocitás elve értelmében
hasonló probléma lép fel az összegyűjtött
mikrohullámú energia kicsatolásánál
is. Ezzel el is érkeztünk az antennakonstruktőrök
örökzöld témájához, a
parabolatükör táplálásához.
Erre az elmúlt évtizedekben számtalan megoldás
született, legyen szó akár radartechnikáról,
műholdas távközlésről vagy ultrahangos
epekőzúzásról. Jellemző példa a kérdés
fontosságára, hogy Bob Taggart és Taylor Howard
1980-ban megalkotta az ún. Chaparral fejet, amivel megnyílt
az út az otthoni műholdas televíziózás
felé. A mindmáig általánosan alkalmazott
Chaparral fejnek köszönhető ugyanis, hogy az addig több
méteres átmérőjű parabolatükrök
helyett 60-80 cm-es tükrök is megfelelő vételt
biztosítanak. Jelenleg a parabolatükrök táplására
tucatnyi módszer és azok variánsai állnak
rendelkezésünkre. A kiválasztásnál a
két fő szempont az alkalmazás maga és a tükör
geometriája.
ízelítőül néhány példa:

|
A már említett Chaparral fej műholdas tv vételhez.
|
Robusztus (conical horn) antennafej a 5,8 GHz-es sávra.
A fáziskorrekció dielektrikus lencsével történik, ami egyben vízálló lezárást is biztosít. Az eredmény: jó megvilágítás, oldalhurok mentes iránykarakterisztika.
A fej egy magas minőségű aluminium offset tükörhöz lett optimalizálva.
|

|
 |
Gondosan méretezett és kivitelezett dual polarizált 5,8 GHz-es antennafej. A fej elsősorban mély primfókuszos tükrökhöz ajánlott.
|
Offset vagy primfókusz? Ha egy pillantást vetünk egy
város házainak antennaerdejére, azonnal
feltűnik, hogy műholdas vételre szinte kizárólag
offset parabolákat használnak. Vezeték nélküli
adatátvitelre pedig többségében
primfókuszos tükröket találunk. A kereskedők
és hálózatépítők körében
ugyanis csökönyösen tartja magát a hiedelem,
hogy 2,4/5,8 GHz-en a primfókuszos antenna a „jó”.
Kinek van igaza?
A
klasszikus parabolaangtennák tükre ún.
primfókuszos. Eddig minden ábránkon és
képünkön ilyen látható. Ezek
fókuszpontja a szimmetria tengelyen van és
elhelyezkedése a parabola alakjától függ. A
„mély” parabolák fókuszpontja közel van
a tükörhöz. Az ilyen parabolához egyszerű
antennafejet készíteni és annak mechanikai
rögzítése sem nehéz. Komoly hátrány,
hogy a mély paraboláknak nagy a légellenállása
és ezért az antenna biztonságos rögzítése
komoly feladat. További gondot jelent, hogy nagyobb
antennáknál vihar esetén az alépítmény
is kárt szenvedhet a fellépő hatalmas erőhatásoktól.
Az ilyen antennák telepítése megfontoltságot
és elővigyázatosságot igényel. A „lapos”
parabolák fókuszpontja távol van a tükörtől.
Az antennafej felépítése bonyolultabb és
rögzítése is nehézkesebb. A tükör
légellenállása kisebb, ezért a
biztonságos rögzítés egyszerű.
Az
offset parabolaantennák tükre a parabola forgástest
egy nem szimmetrikus metszete. Az így nyert tükör
első pillantásra nem mutat rokonságot a kiinduló
parabolával, ennek ellenére kiválóan
gyűjti a rádióhullámokat az eredeti fókuszba.
Ha a kiinduló parabola forgástest mély, akkor az
ebből származtatott offset antenna fókusza közel
van a tükörhöz, viszont a tükör görbülete
és ezáltal a légellenállása kicsi.
Az ilyen tükörhöz a szűk megvilágítású
fej optimális. Az offset tükröket a minőségi
gyártók úgy tervezik, hogy egy adott szélnyomás
felett megrogynak. Ezzel veszik elejét, hogy nagy szélsebesség
esetén, a túl stabilra méretezett tükör
révén sérüljön a háztető vagy
árboc.
A
fentiekből látható, hogy jó tervezéssel
kisméretű, kompakt, csekély légellenállású
offset antennák hozhatók létre.
Ez
mind szép, de azért ezzel még nem túl
nagy az offset antennák előnye. Ennyi elég lenne a
tömeges elterjedéshez? Az offset antennák javára
írható még, hogy nem lép fel a
primfókuszos antennáknál megszokott kitakarási
veszteség. Ez abból fakad, hogy az antennafej és
a hozzá tartozó szerelvények a tükör
valós felületét csökkentik, mert a hasznos
jelek útjába esnek. Ez különösen
kisméretű antennáknál jelentős. További
előny az offset antennáknál, hogy a fej teljes
egészében vagy jelentős részben az ég
felé néz, ahol az alapzaj jóval kisebb, mint a
föld irányából.
Elmondható
tehát, hogy a jól méretezett és gondosan
kivitelezett offset parabolaantennák kedvezőbb mechanikai és
átviteltechnikai tulajdonságokkal rendelkeznek, mint
primfókuszos testvéreik. Ezt a tapasztalat és a
szakirodalom is messzemenően igazolja. Az előny 120-150 cm átmérőig
áll fenn.
|

|
ç viaLANWUR1A(S) kültéri AP
A jó minőségű offset
tükröt egy ahhoz tervezett conical horn fej hajtja meg. Az
Ethernet kábelt egy kültéri csatlakozó
fogadja. A maximális kábelhossz 100 m lehet. A PoE
injektorba épített fizikai távreset az esetleges
lefagyások kényelmes leküzdésére
szolgál. A készülék nagy megbízhatóságú
PP, PMP linkek kiépítésére szolgál.
|

|
|

|