Телевизионная приемная зеркальная антенна

 

Использование: для приема программ телевидения со спутников. Сущность изобретения: на полусферу 1, установленную раскрывом вверх, установлена усеченная полусфера 3. Эти полусферы выполнены из диэлектрика. Полусфера 1 до высоты Н покрыта металлическим слоем, отражающим электромагнитные волны, а ее верхняя часть и вся усеченная полусфера 3 покрыты металлизированным слоем, полупрозрачным для электромагнитных волн. Внутри пространства, образованного полусферами, установлены рупоры 12, соединенные через преобразователь частоты и усилитель с телевизионным приемником. Дано соотношение между радиусом R полусфер, высотой h, усеченной полусферы 3 и Н. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к зеркальным антеннам для приема программ телевидения со спутников, расположенных на геостационарных орбитах, но может использоваться и для приема со спутников, перемещающихся по небесной сфере.

Известны зеркальные параболические антенны для приема программ спутникового телевидения [1,2] Эти антенны отражают электромагнитные волны сантиметрового диапазона и концентрируют их в фокусе зеркала, где установлен рупорообразный вход волновода. По этому волноводу электромагнитные волны направляют в преобразователь /конвертер/ с частоты 4-13 ГГц в метровые волны с частотой 30-300 МГц. После усиления полученный сигнал по коаксиальному кабелю направляют в телевизионный приемник, где формируется изображение и звук.

Недостатком известной параболлической антенны является то, что даже при диаметре 0,65-1,5 м она оказывается весьма громоздкой и ее неудобно, особенно в условиях индивидуального приема, направлять на спутник, излучающий электромагнитные волны в виде узкого направленного луча.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сферическая зеркальная антенна, принятая за прототип, отличающаяся от параболических тем, что отражающая поверхность антенны выполнена сферической с радиусом R, в фокусе которой на расстоянии R/2 от центра зеркала расположен приемник электромагнитных волн, например, рупорообразный вход в волновод. Схема преобразования частот электромагнитных волн и формирования изображения в телевизионном приемнике та же, как и при использовании параболических антенн. Недостатком сферических антенн, как и параболических, является трудность наведения антенн на спутник, так как они громоздкие. Это препятствует их использованию в виде комнатных антенн для индивидуального приема.

Целью настоящего изобретения является создание зеркальной сферической, приемной антенны, которую легко направить на спутник, расположенный на геостационарной орбите. Такую антенну можно использовать в виде комнатных антенн для индивидуального приема спутникового телевидения.

В специальных случаях эту антенну можно использовать и для приема передач со спутников, перемещающихся по небесной сфере.

Это достигается благодаря тому, что телевизионная приемная зеркальная антенна,содержащая зеркало в форме полусферы, установленное неподвижно раскрывом вверх, и систему наведения на стационарный спутник, отличается тем, что полусфера радиусом R выполнена из диэлектрика и до высоты Н покрыта металлическим слоем, отражающим электромагнитные волны, а остальная ее часть покрыта металлизированным слоем, полупрозрачным для электромагнитных волн, на полусферу установлена усеченная полусфера, высотой h, выполненная из диэлектрика и покрытая металлизированным слоем, полупрозрачным для электромагнитных волн, внутри образованного полусферами усеченного сферического пространства на вертикальной оси, проходящей через его центр, установлен диск радиусом R/2, центр которого совмещен с центром сферы, на кромке диска в его нижней части установлено два или более рупоров, которые посредством волноводов соединены с преобразователем частоты из сантиметрового диапазона в метровый, расположенным внутри диска, и соединены с усилителем и телевизионным приемником коаксиальным кабелем, диск установлен с возможностью поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Антенна отличается тем, что высота Н части полусферы, которая покрыта металлическим слоем, отражающим электромагнитные волны, высота h усеченной полусферы и внутренние радиусы R этих полусфер связаны соотношением Н h/0,7 0,75/ R.

Такие соотношения обеспечивают прием со спутников, расположенных под углом к горизонту не менее 15^o. Ожидаемое наиболее удобное значение R 0,35 0,75 м. Полупрозрачные покрытия давно применяют в оптике.

Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемой телевизионной антенне наведение на спутник осуществляют не путем поворота громоздкого сферического зеркала в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а путем поворота на заданные углы в этих плоскостях небольшого рупорообразного входа в волновод и закрепления его в фокусе зеркала, в то время как отражающая сферическая поверхность остается неподвижной. Волновод соединен с конвертером и далее коаксиальным кабелем соединен с усилителем и телевизионным приемником.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства в продольном разрезе.

Устройство состоит из диэлектрической полусферы 1. Внутренний радиус полусферы R и толщина ее стенки δ. Внутренняя поверхность полусферы 1 до высоты Н покрыта металлическим слоем, отражающим электромагнитные волны, а остальная часть, расположенная выше, покрыта изнутри металлизированным слоем полупрозрачным для электромагнитных волн сантиметрового диапазона. Полусфера закреплена на стойке 2.

На полусферу 1 установлена усеченная полусфера 3 с таким же внутренним радиусом R. Вся внутренняя поверхность усеченной полусферы высотой h покрыта металлизированным слоем, полупрозрачным для электромагнитным волн.

Внутри сферического пространства, образованного полусферами 1 и 3 расположен диск 4 с преобразователем частоты /конвертером/ сантиметровых электромагнитных волн в метровые. Центр диска 4 совпадает с центром сферического пространства. Диск 4 может поворачиваться в своей плоскости вокруг оси 5. Диск укреплен в держателе 6, расположенном на вертикальной оси 7, укрепленной в стойке 2 и нижней части полусферы 1. Диск 4 может вращаться вокруг оси 7. Положение диска 4 задают по угловым делениям на лимбах 8 и 9 с помощью указателей 10 и 11. На краях диска 4 симметрично относительно вертикальной оси расположено 2 или более рупорообразных входа в волноводы 12, соединенные с конвертером, расположенным внутри диска 4. Питание конвертера осуществляют по гибкому электрическому кабелю 13. Конвертер с усилителем и телевизионным приемником, как и в [2] соединен гибким коаксиальным кабелем 14. Для усиления отражения в рабочем положении антенны на полупрозрачные части 3 и нижней 1 полусфер закрепляют участки 15 с внутренним радиусом R + d, покрытые изнутри металлическим слоем, отражающим электромагнитные волны.

Схема распространения электромагнитных волн, схема их отражения и фокусировки на рупорообразный вход волновода 12 показана лучами 16, 17, 18.

Работа устройства основана на том, что, с какой бы стороны на полупрозрачные части полусфер 1 и 3 ни падали электромагнитные волны, частично пройдя через металлизированный полупрозрачный слой, они полностью или частично отразятся от вогнутой поверхности, образованной полусферами 1 и 3 и сфокусируются в точке, которая всегда расположена на сфере радиусом R/2. Вращая в горизонтальной и вертикальной плоскостях диск 4 с рупорообразными входами 12 в волноводы, всегда можно найти положение диска 4, при котором электромагнитные волны сфокусируются на вход волновода 12, в результате чего будет осуществлен прием телевизионной передачи. Регистрация такого положения входа в волновод 12 осуществляется телевизионным приемником, на котором должны появиться изображение и звук.

Работа предлагаемого устройства отличается в зависимости от того, известно или неизвестно заранее положение геостационарного спутника на небесной сфере. Она будет отличаться и в том случае, если положение спутника на небесной сфере нестационарное.

Если положение спутника на геостационарной орбите заранее неизвестно, то через верхнюю прорезь в полусфере 3 руками диск 4 вращают в горизонтальной и вертикальной плоскостях. При этом кабель 13 должен быть присоединен к источнику электрического питания конвертера, а кабель 14 присоединен через усилитель к телевизионному приемнику. В момент, когда на экране телевизора появляется изображение, положение диска 4 фиксируют и осуществляют прием.

Если положение спутника на небесной сфере заранее известно и оно стационарное, то работа устройства происходит следующим образом.

Первоначально кабель 13 отсоединяют от источника питания, а коаксиальный кабель 14 от усилителя телевизионного приемника. Далее снимают верхнюю усеченную полусферу 3. Зная долготу и широту положения стационарного спутника на небесной сфере, устанавливают соответствующие углы на лимбах 8 и 9 с помощью указателей 10 и 11. Затем устанавливают верхнюю усеченную полусферу 3 в рабочее положение. При этом один из рупорообразных входов в волновод 12 окажется в фокусе сферического зеркала, образованного внутренними поверхностями полусфер 1 и 3. Далее кабель 13 подключают к источнику электрического питания конвертера, а кабель 14 соединяют с усилителем и телевизионным приемником и осуществляют прием передачи.

После начала приема во всех описанных выше вариантах работы для усиления принимаемого сигнала, путем улучшения отражения от сферического вогнутого зеркала, на отражающие участки полусфер 1 и 3 снаружи устанавливают участки сферы 15 с внутренним радиусом R + d и с металлизированным слоем на внутренней поверхности, отражающим электромагнитные волны.

Если заранее приблизительно известно положение стационарного спутника на небесной сфере, то части полусфер 1 и 3, обращенные к падающим электромагнитным волнам, изображенным лучами 16, 17, 18, можно выполнить полностью прозрачными для электромагнитных волн, а соответствующие участки на вогнутой поверхности полусфер 1 и 3 полностью отражающими.

Если предполагается принимать сигналы со спутника, перемещающегося по небесной сфере, т.е. не находящегося на геостационарной орбите, то с помощью компьютера рассчитывают ожидаемую долготу и широту положения спутника в заданный момент времени и устанавливают соответствующие углы на лимбах 8 и 9, и в заданный момент времени включают систему автоматического слежения, управляемую компьютером.

Основным преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с ранее известными параболическими и сферическими антеннами является простота установки в положение приема. Для этого не нужно вращать тяжелую и громоздкую антенну диаметром не меньше 0,7-1,5 метра, чтобы поймать сигнал со спутника. Для этого достаточно руками установить сравнительно небольшой /диаметром 0,35-0,75 метра/ диск в положение приема, вращая его в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Поэтому предлагаемая антенна может найти широкое применение для индивидуального приема телевизионных программ, особенно в сельской местности и отдаленных районах Севера и Востока Российской Федерации, а также в странах СНГ.

Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения будет получен от того, что антенна имеет простую конструкцию и большой рынок сбыта. Поэтому экономический эффект будет значительным, но количественно его в настоящее время оценить трудно.

Формула изобретения

1. Телевизионная приемная зеркальная антенна, содержащая зеркало в форме полусферы, установленное неподвижно раскрывом вверх, и систему наведения на стационарный спутник, отличающаяся тем, что полусфера радиусом R выполнена из диэлектрика и до высоты Н покрыта металлическим слоем, отражающим электромагнитные волны, а остальная ее часть покрыта металлизированным слоем, полупрозрачным для электромагнитных волн, на полусферу установлена усеченная полусфера, высотой h, выполненная из диэлектрика и покрытая металлизированным слоем, полупрозрачным для электромагнитных волн, внутри образованного полусферами усеченного сферического пространства на вертикальной оси, проходящей через его центр, установлен диск радиусом R/2, центр которого совмещен с центром сферы, на кромке диска в его нижней части установлено два или более рупоров, которые посредством волноводов соединены с преобразователем частоты из сантиметрового диапазона в метровый, расположенным внутри диска и соединенным с усилителем и телевизионным приемником коаксиальным кабелем, диск установлен с возможностью поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что высота Н части полусферы, которая покрыта металлическим слоем, отражающим электромагнитные волны, высота h усеченной полусферы и внутренние радиусы R этих полусфер связаны соотношением H h (0,7 0,75) R.

РИСУНКИ

Рисунок 1