Директор для дальнего мультифида

[странник]

Дуга или прямая ?

.
Вот мы с вами и добрались до камня преткновения в извечном споре "тупоконечников" и "остроконечников"...
Я намекаю на "Приключения Гуливера"

Рассмотрим следущий рисунок:



На рисунке луч 1 падает точно в центр, проходя через точку А.
Отразившись в точке О1, он проходит через точку В ... мимо дуги псевдофокусов

Луч 2 падает в точку О2 - точку пересечения касательной DE к дуге псевдофокусов и,
естественно, попадает в максимум-максимуморе в точке С !good!

При выносе LNB по дуге, а не в фокальной плоскости, мы попадаем в псевдофокус на два периода раньше,
там, где находится касательная, проходящая через точку О1
Максимумы напряжённости поля отличаются на этом участке дуги псевдофокусов всего на 3%,
из которых 1-2% приходятся на погрешности вычисления поля по конечно-разностному алгоритму.

Поймать такую разницу на реальном сигнале, флуктуации которого составляют 2-3%,
а SNR 0.1-0.15дБ без использования специальной измерительной аппаратуры просто нереально

Это ещё не конец...

 

[ВАТСОН]

а крайние из них не "смотрят" на середину зеркала

Фокусное растояние "сохраняется"

 

[странник]

Фокусное растояние "сохраняется"

Такое впечатление, что вы знали мой следущий вопрос
Действительно, расстояния от точки касания до точки прицеливания остаются равными фокусному расстоянию,
и расфокусировки лучей в плоскости перпендикулярной плоскости рисунка не происходит !yea!

Если же мы целимся в центр зеркала, то для сохранения фокусного расстояния вынуждены
смещаться из точки геометрического фокуса в мультифид по дуге ardon:
Вот откуда прежде всего растут ноги "дугообразного" размещения LNB в мультифиде.

Вторая причина, которая "заставляет" целиться в центр зеркала - призрачная погоня за высоким КИП.
Почему призрачная? Потому что бессмысленная при использовании "стандартных" LNB,
таких же как в фокусе, пусть даже их облучатели идеально согласованы с вашей антенной

Подготовлю рисунок и продолжим

 

[странник]

А не означает ли установка директоров на конверторы - то, что станет возможен прием на один конвертор трех и даже более, близкорасположенных спутников (правда удалив при этом совпадающие транспордеры)?

Вопрос на миллион !good!
Я планировал рассмотрение практических аспектов применения директоров и их конструкции
на завершающую стадию темы, когда мы разберёмся где нужно ловить сигнал "мультифидных"
спутников и перейдём к вопросу как лучше ловить !yea! и на какую "удочку".
Рыбаки давно уже вяжут на одну удочку несколько крючков, а мы чем хуже ?

brex, я обещаю вам, что позже отвечу вам конструктивно и положительно, а пока лишь
замечу, что "удалить при этом совпадающие транспордеры" мы сможем лишь из своих
ini-файлов, но не со спутника ardon:

Принять на один LNB, который настроен на спутники с перекрывающимися по частоте
транспондерами одной поляризации хоть на одном из спутников эти частоты - невыполнимая задача :nono:

 

[ВАТСОН]

Такое впечатление, что вы знали мой следущий вопрос

Нет, я не экстрасенс, а просто "практик" далек от теории ardon: Когда устанавливал на одну тарелку 0,8: 36+39+45+53+60 нормальные (без обпиливания и не узкие) головки, то 36 и 39 "смотрели" далеко не в фокус (отбитый сигнал) с малой потерей сигнала.

 

[brex]

brex, я обещаю вам, что позже отвечу вам конструктивно и положительно, а пока лишь
замечу, что "удалить при этом совпадающие транспордеры" мы сможем лишь из своих
ini-файлов, но не со спутника

Принять на один LNB, который настроен на спутники с перекрывающимися по частоте
транспондерами одной поляризации хоть на одном из спутников эти частоты - невыполнимая задача

Конечно же, я имел ввиду удаление повторяющихся транспордеров только из списков при сканировании, а не со спутниковых платформ булыжниками, выдернутыми из мостовой - ведь живем мы в такое бурное время, всякое можно подумать
А, если серьезно - считаю, что возможность принимать на конвертор добавочно еще несколько спутников ценой утраты всего нескольких частот является огромным прорывом. Ведь большинство любителей, кроме коллекционеров транспордеров и так не смотрят все каналы (например, я теперь сканирую выборочно и только те транспордеры, которые потом буду просматривать)

 

[странник]

.
Рассмотрим с вами теперь ещё один аспект проблемы, который позволит понять, а почему же
всё таки по дуге 2 большинство строителей мультифидов выносят LNB от геометрического фокуса
параболического зеркала, а не вдоль фокальной плоскости 1 :



На рисунке с соблюдением пропорций показан прицел LNB EHKF-7101a из точки фокуса F0
зеркала СА-902 с угловым раскрывом 72*. Ширина ДН LNB по уровню -10дБ несколько меньше
(по моим оценкам где-то в районе 68*), поэтому систему зеркало-LNB можно считать согласованной.
По крайней мере, тепловые и прочие шумы из-за кромки зеркала ослабляются более, чем на 10дБ !yea!
"Сектор обстрела" LNB показан серыми линиями.

Но стоило нам сместить LNB вдоль фокальной плоскости 1 на запад в положение F1
и направить ось LNB в точку прицеливания О1, такую, что О1F1 = ОF0,
как -10дБ-ельная область ДН (обозначена на рисунке красными лмниями) вышла за нижний по рисунку
(западный) край зеркала, и по розовому сектору в LNB радостно хлынули шумы...

Ладно, мы люди не гордые, вернёмся в исходную точку F0 и, как все нормальные
люди, будем смещаться в мультифидный псевдофокус F2 по дуге 2, прицеливаясь
всё время в центр зеркала О так, чтобы ОF0 = ОF2.
Синий "сектор обстрела" теперь вылез за восточный край зеркала, но шумы по голубому
сектору проникают всё же меньше, чем в первый раз.
И, несмотря на то, что уровень полезного сигнала в точке F2 чуть-чуть меньше, чем в точке
фокальной плоскости F1, за счёт меньшего "пролезания" шумов в главный лепесток направленности
LNB SNR стало выше !
Выходит, правы "центристы", которые выносят свои LNB в мультифид по дуге !good!
А я с кучкой американских инженеров остался не у дел... ardon:
Да нет, решение проблемы в том, чтобы сузить ДН у мультифидных LNB.
Мы же видели, что в мультифидном псевдофокусе, где бы он не располагался на дуге,
собирается отражённая волна лишь от части поверхности зеркала.
Потому я и говорил, что бессмысленно бороться за высокий КИП в мультифиде. Выше головы не
прыгнешь, и надо нам смирится, что часть отражённых лучей просто в силу кинематики
их распространения никогда не попадут в фазовый центр F1 или F2

В третий раз в исходную точку F0 я вернусь уже в следущем посте,
а пока прилажу на EHKF-7101a директор, который описан выше...

 

[странник]

считаю то, что взамен возможности принимать на конвертор добавочно еще несколько спутников - утрата всего нескольких частот составляет огромный прорыв. Ведь большинство любителей, кроме коллекционеров транспордеров и так не смотрят все каналы (например, я теперь сканирую выборочно и только те транспордеры, которые потом буду просматривать)

Согласен с вами.
Я (и моя семья ) с Астры (Сириуса) смотрим только пару транспондеров (11766 Н, 12073 Н),
которым нет "помехообразующих" транспондеров на позиции 7*Е ГО. Поэтому можно было бы
на этот же LNB принимать ещё и спутниковый интернет,скажем, SkyDSL на 10770 Н или Open Sky
на 11262 Н или 10928 V
Предвидя реплику "и так ловят на одну головку в позиции 6*Е" подчеркну - в мультифиде
Так что мы с вами ещё поработаем над этим вопросом и, думаю, решим положительно.
Намётки кой-какие по этому поводу есть, обещаю вернуться к ним позже !yea!

 

[странник]

.
В третий раз вернулись в геометрический фокус - исходную точку всех экспериментов
С директором EHKF показал SNR на 1.8дБ хуже, чем без него.
Это и понятно: диаграмма направленности стала уже (её ширина по уровню -10дб показана
условно зелёными линиями), зеркало сильно недооблучено, КИП упал, уровень сигнала тоже
Перемещаемся по фокальной плоскости в точку F1 и прицеливаемся на точку О1.
Теперь шумы из-за зеркала отсекаются, его "рабочая" область полностью облучена,
а недооблучённой осталась восточная часть зеркала, откуда сигнал не мог прийти в принципе.
Теперь SNR здесь составило 6.42дБ против 2.9дб при облучении точно так же отюстированного
LNB EHKF-7101а, но без директора !good!
Выигрыш в 3.52дБ достигнут не только и не столько за счёт снижения шумов из-за края зеркала,
а за счёт сбора ЭМ энергии с большего объёма пространства !yea!

Нам удалось в мультифиде использовать преимущества и апертурных антенн (фокусирующие
свойства параболического зеркала) и антенн бегущей волны, для которых характерно
накапливание энергии бегущей ЭМ волны вдоль направления её распространения !yea!

А теперь предлагаю вам подумать, как собрать практически всю энергию отражённой от зеркала
волны при мультифидном приёме со спутника.

Ответ мне известен, на выходных попробую поэкспериментировать, но хотелось бы,
чтобы и вы испытали радость самостоятельно найденного решения

ЗЫ По поводу сужения ДН на дальних мультифидах - посмотрите внимательно на первое фото
в этой теме и на мою аватарку слева от неё

ЗЗЫ Про расчёт и настройку дальнего мультифида ещё поговорим

Успехов

 

[Фаворит]

.
А теперь предлагаю вам подумать, как собрать практически всю энергию отражённой от зеркала
волны при мультифидном приёме со спутника.

Интересно будет увидеть результаты экспериментов...

 

[странник]

Практические примеры дальних мультифидов

.

Вот предварительные результаты (вернее, "мобилочные" фото с комментариями)
моих воскресных экспериментов.
Начну с того, что к стандартному держателю LNB я прикрутил мультифидную планку.
Взял алюминиевый профиль 25х12.5 и по его центру под углом 6* к оси просверлил
два отверстия Ф4 на расстоянии 36мм.
Потом приложил планку строго перпендикулярно креплению и перенёс на него
центры отверстий. Там просверлил отверстия Ф2.5.
Затем перевернул планку и саморезами прикрутил её к креплению.
Получилось строго перпендикулярно фокальной оси под углом 12* к горизонту,
т.к. фокус будет направляться на позицию ГО 15.8*Е.
Что я и сделал, тщательно отъюстировав антенну по максимуму SNR.
Поскольку для своего зеркала я имею зависимость выноса мультифидного LNB
от фокуса как функцию разности азимутов (углового выноса) спутников, сигнал
с позиции 31.5*Е был принят сразу же. Причём без облучателя (открытый волновод)
SNR был 2.38дБ, а со штатным облучателем - 7.53дБ:

При замене LNB EHKF-7101a на точно такой же с директором SNR увеличился до 8.12дБ :

Ещё раз убедился в том, что разворачивать нужно не мультифидную планку
относительно зеркала, а зеркало относительно фокальной оси. Для дальнего мультифида это весьма существенно.

По своей формуле рассчитал вынос для LNB с угловым разносом относительно фокальной
оси 26* и установил туда LNB ORTON circular для приSма борта в позиции 36*Е :

Сигнал был тут же пойман, и после подстройки углов прицеливания SNR
увеличился до 5.92дБ

Поскольку тема про директор для дальнего мультифида, как вы уже догадались,
к штатному облучателю LNB был прикреплён директор:

На этом фото вы видите, что приём ведётся таки через тройное стекло (3х4мм).
А куда "смотрит" директор, хорошо видно на фото, которое я сделал, поставив
мобилку на вершнюю точку зеркала :

После подстройки SNR увеличился до 7.07дБ ! !good!

Вот такие предварительные результаты некоторых моих воскресных экспериментов !yea!

Теперь я уже могу уверенно сказать, что мультифид с угловым выносом
(в одну сторону) 26* - это объективная реальность.

На очереди левое крыло мультифида

 

[странник]

Про рассчёт выноса дальнего мультифида

.

Для начала освежим в памяти, как рассчитывались выносы для мультифида
В этом нам поможет этот рисунок:

Вначале народ выносил LNB в сторону по фокальной плоскости и, свято веря,
что угол падения равен углу отражения, точкой прицеливания выбирал точку О1.
При этом AF=FВ, а вынос рассчитывался по формуле
Х=FO1*tg(a),
где а - угловая разница азимутов центрального и мультифидного спутников.

Однако, сопоставляя положение расчётной точки B и фактически подобраного положения
с максимальным уровнем сигнала (окрестности точки С), быстро поняли, что функция tg(a)
даёт завышеные результаты...
Тогда-то и родилась "волшебная формула" мультифида Х=FO1*sin(a),
а направление малого катета "подсказало" путь выноса по дуге.
Да вот беда! И по этому направлению луч О1В проходил дальше
от линии мультифидных псевдофокусов...
Но приближение было неплохим, поэтому порешили выносить LNB в точку на расстояние
Х=FO1*sin(a) по дуге, а точное положение подбирать экспериментально.

Так похоронили идею точного расчёта мультифида, а вместе с ней и мечты о "дальнем" мультифиде ardon:

Это была преамбула, а теперь сама "амбула"
При конструировании дальних мультифидов (о чём писал выше) я записывал и пространственные
координаты фазовых центров LNB, для которых было получено максимальное SNR.
На нижеприведённом графике показаны крупными маркерами фактически измеренные
значения, а мелкими, но частыми - теоретические зависимости выноса от разницы азимутальных углов:



Как видите, коричневая кривая Х=FG*tg(a) находится выше всех и для "дальних"
мультифидов даёт наиболее ошибочные, сильно завышенные значения.
На 30* ошибка достигает 90мм! Где уж тут найти слабый сигнал...
Функция Х=FG*sin(a) проходит ниже и в области малых выносов неплохо согласуется
с результатами экспериментов. Но на больших выносах ошибка по-прежнему существенна.

Вот тут-то самый раз вспомнить про набег фаз, который за счёт линейного члена (Х)
наклоняет главный лепесток ДН, за счёт квадратичного члена (Х*Х) производит
расфокусировку системы и расширяет ДН, а за счёт кубической составляющей (Х*Х*Х)
ещё более отклоняет главный лепесток ДН от фокальной оси.
[OFF]Печально, но даже в некоторых учебниках сей факт признаётся, но "с точностью до наоборот"
- утверждается, что кубический член "возвращает" ось ДН в сторону фокальной оси...
Но оставим это утверждение на совести авторов, которые компилировали куски
чужого текста (научной работы) не утруждая себя разобраться в физике процесса.
Да и с математической точки зрения Х в кубе - функция нечётная, и знак её изменения
совпадает со знаком изменения Х !yea![/OFF]
Так или иначе я построил функцию
а=arctg(X/FG+D/FG*(X/FG)^3)
красным цветом. Обратите внимание, что фазовый набег за счёт кубического члена
тем больше, чем больше диаметр зеркала и тем меньше, чем больше расстояние
до точки прицеливания FG !yea! Для длиннофокусных зеркал он меньше, чем для короткофокусных.

Но и эта формула, хотя ближе других к реальным данным, весьма приблизительна, особенно
в районе углов "средних" мультифидов.
Поэтому мной была выведена эмпирическая формула

X=a*FG*cos(amax),

где Х и FG в милиметрах, а - в радианах, amax - максимальный угол,
после которого SNR в мультифиде резко падает. Для моей установки это 32.5*

Обратите внимание, что зависимость линейная
Поэтому вам достаточно тщательно настроить мультифид в фокальной плоскости
и замерить его вынос, чтобы из начала координат провести прямую через эту точку !good!

Как я показал постом выше, снятые с этой прямой значения выносов "дальних" мультифидов
позволили сразу же обнаружить сигнал со спутника.
Чего и вам желаю

 

[Фаворит]

странник,спасибо вам за полный и подробный отчет.
А почему для Ортона брали черную трубку?
Пишут на форумах,по идее белый пластик всегда будет немножко лучше работать.
Понимаю что здесь было важно показать сам принцип.
Какое ваше мнение-насколько улучшит качество таких директоров применение белого пластика вместо "цветного"?

 

[brex]

А почему для Ортона брали черную трубку?
Пишут на форумах,по идее белый пластик всегда будет немножко лучше работать.
Понимаю что здесь было важно показать сам принцип.
Какое ваше мнение-насколько улучшит качество таких директоров применение белого пластика вместо "цветного"?

Цвет на радиоприем почти вообще не влияет, скорей всего влияет на "сохранность" - сильнее перегревается

 

[странник]

Пишут на форумах,по идее белый пластик всегда будет немножко лучше работать

Да, и на нашем форуме тоже:

Материал облучателя, а так же технология и качество его изготовления сильно влияют на конечный результат.
Понятие добротности, которая тем выше, чем меньше потери, имеет огромное значение на СВЧ.
Существуют аксиомы, которых рекомендуется придерживаться при конструировании и изготовлении устройств СВЧ:
1. Поверхности, по которым протекают СВЧ токи, должны иметь максимальную проводимость (минимальное сопротивление)
Для уменьшения активного сопротивления применяются (в порядке ухудшения): серебро, медь, латунь, алюминий, железо
Для уменьшения индуктивного сопротивления поверхности подвергают ковке, холодной прокатке, шлифуют и полируют
Для уменьшения ёмкостного сопротивления детали, по которым распространяются СВЧ токи, изготавливают и собирают (монтируют) с нулевыми допусками (без щелей и зазоров)
2. Диэлектрические материалы, которые используют на СВЧ, должны иметь малый тангенс диэлектрических потерь и максимальное удельное сопротивление
Желательно применять ( в порядке ухудшения параметров, но увеличения доступности): сапфир, майлар, тефлон (фторопласт), полипропилен, полистирол, полиэтилен. Чем чище материал, чем меньше в нём примесей и красителей, тем лучше

Теперь о том, почему же трубка чёрная.
Ответ прост, как апельсин - другой просто не было под руками ardon:

Какой будет выигрыш при применении белого полистирола не знаю, думаю, что на уровне 2-3% качества... Не более ardon:
Наш форумчанин Спика сделал интересный эксперимент по замене материала облучателя с полиэтилена на фторопласт:

При тех же размерах (1) и (2) выигрыш только за счёт уменьшения диэлектрических потерь составил 2-4%,
а с учетом изменения геометрии за счёт изменения диэлектрической постоянной (3) - 3-7%.
С учётом изменения формы облучателя выигрыш на низких частотах достиг 9-10% качества !good!

 

[странник]

Про осевой поворот LNB в мультифиде

.

На сколько градусов нужно доворачивать LNB вокруг своей оси при подстройке сигнала
для получения максимума?

Казалось бы - детский вопрос ! Идёшь на www.dishpointer.com, задаёшь свой адрес,
выбираешь спутник и получаешь однозначный ответ:

Там ещё раньше картинка была, которая поясняет направление вращения !good!
Много раз пользовался и всегда успешно... для LNB, которые установлены в фокусе зеркала.

А вот в мультифиде, да ещё и дальнем (угловой разнос 20*):



похоже, угол разворота LNB, который "смотрит" из дальнего мультифида на позицию 31.5*Е ГО,
и угол разворота LNB в фокусе (15.8*Е) не отличаются на 12.6* ardon:
Траверса мультифидов перпендикулярна фокальной оси и развёрнута на 12* к горизонту.

Посмотрим под другим ракурсом:



Правда интересно?
Вместо разворота на 0.8* против часовой стрелки в поисках максимума сигнала мы развернули
LNB почти на 23* в другую сторону (по часовой стрелке).
Так сказать, "ошиблись" на 23.8* !!! :rofl:

Вы никогда не наблюдали такого ?

Тогда посмотрите, плз, на настроенный по максимуму мультифид 15.8*Е (фокус) - 4.8*Е:



Настроенный по максимуму мультифид 15.8*Е (фокус) - 0.8*W:



И, наконец, настроенный по максимуму мультифид 15.8*Е (фокус) - 4.0*W:



Что вы на это скажете?

 

[DIDONE]

Можно включиться хоть немного извилины напрячь? На последнем фото с мультифидом вообще непонятное творится, почему он под таким углом? И потом я например всегда считал угол одинаков для фокуса и мультифида. Выходит ошибался? Но почему никогда не замечал? Или я не понял сути обсуждаемого момента?

 

[странник]

Видеоролик дальний мультифид

.

Пока народ собирается с мыслями, для тех, кто оценил фото, предлагаю посмотреть видео !good!

Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, как на комнатную антенну 0.85м можно принять,
да не просто принять, а в "дальнем" мультифиде с угловым разносом от фокуса 26*
через тройное оконное стекло сигнал с позиции 36*Е !yea!

А так же увидеть воочию, как добавление директора повышает SNR на 1dB !!!

 

[странник]

...всегда считал угол одинаков для фокуса и мультифида. Выходит ошибался? Но почему никогда не замечал?

Думаю, что такой опытный установщик как вы, уважаемый DIDONE, не ошибался,
а не замечал по одной простой причине - здесь речь идёт о "дальних" мультифидах
с угловым разносом по азимутам на спутники 20-26*.

Я сам был слегка шокирован, особенно Амосом - спутник капризный, но чтобы так...

Ничего, совместными усилиями разберёмся

 

[Фаворит]

.

И, наконец, настроенный по максимуму мультифид 15.8*Е (фокус) - 4.0*W:



Что вы на это скажете?

Мы скажем-что окройте окно(то есть уберите тройное стекло,которое стоит на пути падения на зеркала фронта эмв с 4.0*W)...
Либо вынесите Вашу тестовую антенну на улицу.
И все сразу станет на свои места.
Разворот конвертера сразу примет привычное значение даже в самом "наидальнейшем" мульте...
Стекло оказывает (де)поляризирующие действие как на круговые частоты,так и на линейные.
При чем влияние на линейные более сложное(особенно в случае тройного стекла)-может произойти поляризация на 1 стекле,деполяризация на 2 и 3 стеклах...и как следствие зеркальная смена линейных поляризаций...

В Вашем случае влияение разное на разные спутники,так угол падения на стекло луча например с 5е и с 4.0*W будут разные...

Вобщем фокус в деполяризационных свойствах стекла(стекол)...!good!