De parabolische reflector

SATELLIETTELEVISIE EN
-RADIO ONTVANGST
ONTVANGSTTECHNIEK VIA SATELLIET
De parabolische reflector
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
1
De parabolische reflector
Waarom?
 cm-golven hebben de eigenschappen van licht
 komen quasi evenwijdig maar enorm verzwakt op aarde
 een methode vinden om de signalen PASSIEF
(=zonder elektronica) te versterken
 scheiden van de gewenste uit de niet gewenste signalen
Alleen de parabolische reflector voldoet hieraan: De evenwijdige
signalen worden in de reflector teruggekaatst naar één brandpunt!
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
2
Reflector gebaseerd op parabolische bundeling.
Selecteren van de gewenste en vermijden van de ongewenste signalen.
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
3
De wiskundige vergelijking van de parabool:
x = y²/4F
Met:
F: brandpuntsafstand
f: brandpunt
D: diameter van de parabool
F/D verhouding bepaalt de diepte
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
4
Definities van de parabolische reflector
 De stralingshoek
 De versterking
 Het rendement
 De openingshoek
 De effectieve oppervlakte
 De ruisopbrengst
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
5
 De stralingshoek
De hoek  is de stralingshoek van de reflector en moet overeenstemmen met de stralingshoek van het element dat in het brandpunt van de parabool komt.
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
6
 De versterking
G = 10 log ( Df/c)² = 10 log (D/)² = 20 log D/ in dBi.
F
F
F
F
F
F
G: relatieve versterking (dBi) (relatief t.o.v. isotrope antenne)
D: diameter van de parabolische reflector (m)
F: frequentie van de opgevangen golf (Hz)
: golflengte (m)
c: lichtsnelheid = 298 106 m/s
S: oppervlakte van de parabool
Belangrijk besluit:
De versterking is recht evenredig met de diameter van de reflector
en de signaalfrequentie.
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
7
 Het rendement van de reflector
Van een perfecte reflector is het rendement = 100%.
Hiervoor moet het mechanisch oppervlak van de reflector zeer precies
overeenkomen met de wiskundige parabolische vergelijking.
Van zodra het mechanisch oppervlak niet overeenkomt
met het meetkundig oppervlak worden de signalen gedefocuseerd in het brandpunt en daalt de versterking.
Signalen die op oneffenheden terechtkomen worden in
andere richtingen weerkaatst.
G = 10 log ( Df/c)² = 10 log  ( D/)²
(dBi).
Typisch rendement = 0,5 tot 0,65
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
8
 De openingshoek  van een reflector
Definitie:
‘De openingshoek is de hoek tussen twee punten van het
stralingspatroon waar de vermogenopbrengst de helft is van
de maximale waarde. Ze worden de half-power-points
genoemd of de –3dB punten.’
Totale openingshoek  in °
Formule:
 -3dB = 70 /D = 20,86.109 /fD
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
9
 Effectieve reflector oppervlakte
Wordt bij sommige berekeningen vereist
= het theoretisch oppervlak x rendement 
In de formule voor het berekenen van de versterking G moet
het rendement weggelaten worden. Het rendement moet slechts
éénmaal toegepast worden!
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
10
 Ruisopbrengst van de reflector
De opgevangen grondruis wordt door de convertor omgezet
in een elektrisch ruisvermogen.
Is afhankelijk van de helling (elevatie) van de reflector.
Zal bij de berekening een zeer belangrijke negatieve rol spelen
bij de signaal/ruis verhouding.
Kosmische ruis heeft weinig invloed op de ontvangst:
is niet evenwijdig gebundeld en bereikt daardoor het brandpunt niet!
Het ruisvermogen P = k T B (W)
= 10 log k T B (dBW)
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
11
Bij reflectoren wordt ruisinvloed uitgedrukt in ruistemperatuur in K
Is afhankelijk van:
 De grootte van de reflector in m
 De elevatiehoek waarmee de reflector naar het heelal kijkt.
Diameter D (m)
Versterking G
(dBi)
Openingshoek  (°)
0,6
36,1
2,90
140
80
60
1,8
45,6
0,97
51,7
40,1
36,1
3
50
0,58
28
3,7
51,9
0,45
23
Ruist° (K) f(elev )
10°
20°
30°
Ruistemperatuur van reflectoren met verschillende diameter voor toepassing in de Ku-band (12GHz), uitgedrukt in K.
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
12
Types reflectoren
Prime focus
Offset
enkelvoudige reflector systemen
Gregory
Cassegrain
meervoudige reflector systemen
Elk type heeft zijn eigen voor en nadelen!
Speciaal
De sferische reflector (wordt niet meer toegepast)
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
13
Offset reflector
Meervoudige reflector systemen
Prime focus reflector
Satelliet technologie
De reflector HS/V1-2002
14