Hệ thống anten hiệu quả và đơn giản nhất cho dịch vụ vệ tinh cố định và vệ tinh quảng bá là hệ thốn" anten phản xạ parabol gồm một mặt phản xạ parabol và hệ thons tiếp diện.
Hệ thống tiếp điện thơng thường 2ồm một hoặc nhiều anten loa. Các bộ
tiếp điện này bức xạ năns lượng sĩng điện từ từ tiêu điểm của mặt phản xạ parabol vào bề mặt, sinh ra trên bề mặt các địns điện cảm ứng tý lệ thuận với cườna độ trường tại điểm đĩ. Sự phối hợp tất cả các dịng điện này bức xạ ra sĩng điện từ hướns vé phía trái đất. Nĩi cách khác, mật phản xạ đã chắn chùm bức xạ của bộ loa tiếp diện và hình thành nên một chùm bức xạ thứ cấp hướng về phía trái đất. Chính vì vậv tính chất của ánh sáng lại được sử dụng để mơ tả hoạt động của trường xa của anten phản xạ parabol, mặc dù chưa thật chặt chõ.
ơ chế độ thu. mặc dù tín hiệu đến rất yếu, nhưng cũng gây ra dịng điện cảm ứnạ yếu trên bề mặt phản xạ và bức xạ sĩna điện từ đến bộ tiếp điện. Với
một hệ thốn2 anten mặt phản xạ và bộ tiếp điện cĩ thể hoạt động ở chế độ thu,
hay chế độ phát hoặc cà hai cùng một lúc.
Nguyên T h ị T h u Huyên 56
Háng 3.2: Mỏ tả 7 loại anten mật phấn xạ thơng thườnq nhất sử dụng trong thơng tin vệ tinh.
L oai Đức đ iể m v à ứ ng d u n g K iểu d á n g l. Phân xạ parabol
tiếp diện ờ lâm
Đ ơn giản, hơi đối xứna, cấu trúc nhẹ
Sự chận kháu độ 2ày ra búp sĩng phụ và giảm độ tảng ích đinh.
Búp sĩng nhọn
( "
2. hệ thống phản xạ C assegrain
Búp sĩng d ạ n a đặc biệt cĩ thỏ được đùng đơ tăng hiệu suất
Sự chận khẩu độ 2ày ra búp sĩng phụ và giảm độ tăng ích đinh. Búp sĩng nhọn - í , V 3. Phàn xạ parabol bù Ị ! K h ơ n s cĩ sự ch ặn kháư độ Búp sĩng dạng đặc biệt tạo ra bằng cách dùng n h iều loa tiếp điện hoặc bé m ật phản xạ dạng đặc biệt
4. Phàn xa • j Cassegrain bù 1
k h ơ n s hoậc tối thiếu hố sự chặn khẩu độ Búp sĩng cố định hoặc quét 1 5. Phàn xạ parabol lưới kép i T ái sử d u n g phãn cực với độ cách ly 33 dB Búp sĩim d ạ n2; đặc b iệ t dạng ỉ / ệ r * *
i\'iỊuyẽn T h ị Thu ỉỉit y é n 57
<>. Phan xạ chộn Jơc
tân sơ (FSS)
Ị
1 iro n s 2 lĩ)ạt phán xạ phụ iã FSS
M at phân xa chinh cùng m ột kích ihứ oc đĩi với
nhtéu bâng làn -L : >
1 7. Phàn xạ cĩ thể m ở Phàn xạ lưới cĩ thể g ấp lại
ra G io phép sử d u n s kích thước m ậ t p h ản x ạ lớn hơn.
L... .
Sử d ụ n s hẩu hết đối với hộ thống b ản g tần tháp
W (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.2.3.1 Anten mặt phản xạ parabol tiếp điện ở tâm
Anten tiếp tâm cĩ bé p ặ t phản xạ hình parabol đối xứns đầy dú với bộ tiếp điện dược đặt đúng tiêu điểm. Nguyên tắc hoạt động của anten giống như một gươns phản xạ, ánh sane được chiếu từ tiêu điểm phản xạ để tạo thành chùm ánh sáns song song với trục chính. Loại tiếp điện ở tâm này cĩ hiệu quả cao hởi vì cĩ thể sản xuất được bề mặt hình học parabol khá lý tưởns, tuy nhiên, cĩ một hạn chế là bộ tiếp điện hay hệ thống tiếp điện cĩ thể ngăn cản và làm lệch một phần của chùm phản xạ. Đĩ là một vấn đề khá rắc rối trons các anten vệ tinh tái sử dụng tần số trong đĩ sự ngăn cản của bộ tiếp điện dã sinh ra
nhiều búp sĩng phụ, tán xạ năns lư ợ n s ra nsồi vùng phủ sĩns mong muốn và
gây ra suy hao phân cực chéo.
Mặt phàn xạ hình trịn sẽ tạo ra siản đổ phương hướng đối xứng. Các hình dans khác nhau để cun«; cấp các búp sĩns cĩ hình dạng khác nhau tuy theo ứns dụng cuả nĩ. Chảng hạn hình ellipse cho đồ thị phương hướns hình ellipse, trons đĩ phươnơ trục nào kích thước lớn hơn thì búp sĩns theo phươníi đĩ sẽ nhỏ hơn và ngược lại.
3.2.3.2 Anteil mật phán xạ tiếp diện lệch tâm
Đày là loại anten cĩ bể mặt phản xạ chí là một phần của mặt phản xạ
parabol. Loại anten này tiếp tục được phổ biến cho vệ tinh và ứng dụnsĩ ớ mặi đất, đặc biệt cho dịch vụ DTH bời VI khơnạ phức tạp trong thiết kè'và xày dựníỉ. Cịn đối với ứng dụnỉỉ trên vệ tinh thì hơi phức tạp bới vì cần phải sử dụng vật liệu nhẹ làm bể mặt phản xạ và các cấu trúc cơ học phụ trợ đế giữ cho búp sĩns
hợp lý và khơn2 thav đổi lớn trong khơng gian. Tuy vậy nĩ được ứng dụna
trong hầu hết các vệ tinh vì một số ưu điểm. Đĩ là khắc phục được nhược điểm của anten tiếp điện ở tiêu điểm vì bộ tiếp điện đặt ở ngồi đườns phản xạ của sĩn2 khơng ngăn cản làm giảm phân cực chéo, giảm ngăn cản từ đĩ tăng hiệu suất anten. Hơn nữa bộ phản xạ được sấp và xếp gọn lại trên đỉnh của vệ tinh tron" quá trình phĩns rất thuận tiện và sau đĩ lại được mở ra trong khơng gian trước khi hoạt động.
Kích thước của mặt phản xạ được quyết định bởi độ tăng ích cần cĩ và tần số hoạt độns của anten. Độ rộng cánh sĩng thay đổi tỷ lệ nghịch vớrđường kính của anten. Tần số hoạt động của anten sẽ quyết định đến kích thước của bộ tiếp điện. Tẩn số thấp cĩ nghĩa là miệng của loa phải lớn, nếu mở quá lớn, cĩ thể cản trở năng lượn2 thốt ra khỏi bề mặt phản xạ. Chính vì vậy mà anten tiếp điện bù được sử dụng để tránh hiện tượng trên.
3.2.3.3 Anteil Cassegrain
Anten mặt phản xạ cĩ thể được thiết kế với hai mặt phản xạ. Loại này cĩ một số ưu điểm về đặc tính kỹ thuật, bộ tiếp điện được đặt ở sau mặt phản xạ chính thav vì đặt tại tiêu điểm của mặt phản xạ. Phiên bản của loại anten này là anten Gragorian đã được sử dụns trong các vệ tinh truyền hình quảng bá và dịch vụ thơn í tin di động nhằm tăng tiêu cự của mặt phản xạ và giúp cho vị trí của bộ tiếp điện sần với đầu ra của bộ shép kênh.
Anten Cassegrain và anten mặt phản xạ parabol tiếp điện ở tâm dùng cho anten độ tăne ích cao, giản đồ phát xạ cĩ dạng trịn. Người ta cĩ thể sử dụng hệ thống anten mật phàn xạ nhiều tia hoặc anten mặt phản xạ dạng đặc biệt để phủ
Nguyèn T h ị T hu ỉỉuyéỉi 58
ỉ\ịịu."'ĩ ỉ! : / / . 7
ỉ ỉ ì n ỉ i 3.8: Dàn tiếp điện cho anten. p h á t cùa vệ tin h IN T E L S A T V ỉ ĩ
3.2.3.4 AniCìì Cơssesraiìì tiếp diện lệch làm•7* ì •
Chính ỉ à an ten Cassesrain nhưng vị t r í cùa bộ t i ế o diện được đ ậ t lệch v !i
đè’ iiiá.Ti thiếu sự che chán so với khi bộ tiếp điện đật ờ chính siĩra. Vệ tinh
ACTS đã sử đụnn loại an ten này ở bănỉi tần Ka nhằm bao phủ lực địa Mv 2ổm
cĩ hai anten nhiéu tia (M B A ) giốns nhau (phát và thu) vợi độ rộ na nửa cơn 2 suất của chùm tia HPBVv' ỉà 0.35". Mõi một M B A cĩ một bộ phán xạ chính và một bị phán xạ phụ lưới kép. Mặt phán xạ phụ phía trước là lưới đe cho qua một phàn cực và phán xạ phân cực trực iiiao. Mặt phàn xạ phụ phía sau kín và phán xạ phàn cực .!ã đươe mật phân xạ lưới cho di ụua. Trục lieu của hai mặt
i\guyètt T h ị Thu Huyền 60
phán xạ phụ cỉựoc dịch di so với mặt đối xứnu của phàn xạ chính một gĩc 10° để tránh nhiẻu do bị che chán.
TŨP VIEW
I
ASSEMBLIES REFLECTORMAIN
¿ S x L Ẽ È k SOLID — y j , ! b a c k \ J / GR1DŨED FRONT SU8REFIECT0R i SUBREFLECTOR FOCAL POINT
Hỉnh 3.9: Anten nhiều tia đối xứng của vệ tinh ACTS
3.2.3.5 Anten nhiều mặt pliản xạ phụ chọn lọc tần s ố (FSS) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Một hệ thống anten nhiều mặt phản xạ với một mặt phản xạ phụ FSS hoạt động được với nhiều bãns tần khác nhau. FSS được thiết kế sao cho nĩ trong suốt đối với băng tần này và phản xạ đối với bans tần khác. Các bộ tiếp điện được đật ờ hai tiêu điểm của hệ thống phản xạ. Loại anten FSS thơng thường cĩ một bộ phản xạ chính, một bộ phán xạ phụ FSS và rất nhiều bộ tiếp điện cho anten thu và một bộ tiếp điện cho anten phát như hình 3.10. Khái niệm này đã được áp dụns cho hệ thống anten nhiều tia của vệ tinh MILSTAR.
Nguyên T h ị T hu H u y ề n 61
Hình 3.10: Anten mặt phản xạ FSS thơng thường
3.2.3.6 Anten mặt phản xạ cĩ thể mở ra được
Sự phát triển và ứng ciụng thành cơns của anten mặt phản xạ đường kính 30 f trên vệ tinh ATS-6 đã chứng minh được tính khả thi của anten mặt phản xạ cĩ thể mờ ra. Nhờ sử dụn<ĩ anten phản xạ cĩ thể mở ra người ta cĩ thể sử dụng anten kích thước lớn nhưnạ được xếp gọn lài sau khi phĩng lên quĩ đạo mới mở ra. Bộ phản xạ sử dụng GFRP giá đỡ để định dạng và giữ cho bề mặt lưới phản xạ như hình 3.11. Loại anten này cũng được sử dụng cho vệ tinh đo bám và chuyến dữ liệu (TDRSS) dùng để thơng tin với các người sử dụng vệ tinh quĩ đạo thấp.
NíỊuyèn i ì i ị T hu lỉ u y ẻ t i 61
Hỉnh 3.10: Anteil mặt phản xạ FSS thơng thường
3.2.3.6 Anten mặt phản xạ cĩ thể mở ra được
Sự phát triển và ứng dụng thành cơng của anten mặt phản xạ đường kính 30 f trên vệ tinh ATS-6 đã chứng minh được tính khả thi của anten mặt phản xạ cĩ thể mở ra. Nhờ sử dụns anten phản xạ cĩ thể mở ra người ta cĩ thể sử dụng anten kích thước lớn nhưng được xếp gọn lậi sau khi phĩng lên quĩ đạo mới mở ra. Bộ phản xạ sử dụng GFRP giá đỡ để định dạng và giữ cho bề mặt lưới phản xạ như hình 3.11. Loại anten này cũng được sử dụng cho vệ tinh đo bám và chuyển dữ liệu (TDRSS) dùng để thơng tin với các người sử dụng vệ tinh quĩ đạo thấp.
r > : i a
m n h 3 - i l : * nte n lư ớ ÌT D R S S
ỉ l m h 3 . 1 2 : Vị (¡Mil
„ . „ b n m r â c h u y ế n a¿v dữUỊu
.VíỊUYtĩti T h ị Thu lỉtty ư tt