к кь

нении. Для этого следует применить все радиокомпоненты (резисторы, конденсаторы и т.д.) импортного производства, например, фирм Philips, Siemens и др. Изменив под них конфигурацию печатных плат, эти платы легко вмонтировать внугрь телефонного аппарата.

Макеты печатных плат из фольгированного гетинакса (в масштабе 1:1) показаны на рис.5-7. Во всех схемах важно соблюдать полярность подключения к телефонной сети. Дроссель L1 составлен из двух ферритовых колец М1000НМ1 10x6x3 мм, намотан проводом ПЭВ-1 00,1 мм (600 витков). Кольца склеены клеем БФ-2 ("Момент", "Суперцемент" и др.). Если пользователь хочет увеличить громкость звучания ЗП-1, параллельно HF1 необходимо дополнительно включить регулировочный конденсатор емкостью 0,01-0,068 мкФ.

Настройку устройств желательно проводить с подключением их к реальной телефонной сети. На печатной плате (рис.5) следует вместо R3 впаять потенциометр на 1,5 кОм, а в рассечку HL1 включить миллиамперметр. При поднятой телефонной трубке вращением движка потенциометра устанавливают ток через HL13 мА. Делать это следует быстро, так как через 20 с аппаратура станции дает отбой.

идуг короткие гудки, и в линии меняется напряжение. Замерив сопротивление потенциометра, впаивают в плату постоянный резистор с близким номинальным сопротивлением.

На плате (рис.6) вместо R2 нужно впаять потенциометр на 470 Ом и в рассечке с HL1 выставить ток 10 мА. Измерив сопротивление потенциометра, впаивают в плату резистор с близким сопротивлением. Затем вместо R3 впаивают потенциометр на 470 Ом, в рассечке с Н1 выставляют ток 5 мА, после чего вместо потенциометра устанавливают постоянный резистор.

Индикатор, выполненный по схеме рис.7, проверяют так. При поднятой трубке загорается светодиод HL1. Ламповым вольтметром по отношению к клемме К2 измеряют напряжение на выводе 5 DA1. Вращая потенциометр R5, добиваются положительного напряжения. Вместо R7 впаивают потенциометр на 150 кОм и, изменяя его сопротивление, добиваются максимального напряжения. Подбором сопротивления резистора R9 добиваются четкой пульсации Н1. Резистором R10 устанавливают ток через Н1 3 мА, а резистором R11 - ток 5 мА в рассечке эмипера VT4. Затем регулировочные потенциометры заменяют постоянными резисто-рами.1£

Как изготовить офсетную антенну

М.Б. Лощинин, г. Киев

В настоящий момент на рынке радиотелевизионной продукции Украины сложилась необычная ситуация: нет дешевых параболических антенн малого типоразмера. Параболические импортные антенны "pizza-size" ("размером с пиццу", т.е. диаметром 2(М0 см) на «злекгронной» барахолке (Караваевы Дачи) стоят до 15 у.е. За эти деньги в магазине или у солидной фирмы можно купить антенну существенно большего размера - 0,6...0,8 м. Заметная цена свидетельствует также о популярности данной продукции. Действительно, малые антенны используют в системах МИТРИС, современных системах СВЧ ретрансляции телевидения в больших городах. Сегодня МИТРИС работает в Киеве, Одессе, Луганске, Запорожье, Черновцах, завоевывая все больше областных центров и их пригородов, и нет сомнения, что она составит серьезную конкуренцию даже кабельному и спутниковому телевидению. Антенну малого размера нечем заменить: прием МИТРИС на "голый" конвертер часто бывает неуверенным, а использование антенн диаметром 0,6 м может дать слишком большой уровень сигнала, создающий взаимные помехи каналов.

Итак, спрос на малые антенны есть и будет расти. Почему же нет антенн? Потому что производство их считается сложным, даже наукоемким, и оно сосредоточено исключительно на крупных предприятиях, специализирующихся, к сожалению, на выпуске только больших партий продукции. Где же выход? Очевидно, что образовавшуюся нишу в потребительском спросе могут заполнить малые предприятия. Оснастившись и напряженно работая, небольшое число специалистов способно насытить дешевыми и качественными антеннами всю Украину. И если этого не случилось до сих пор, то только потому, что технари-умельцы все еще робеют перед бизнесом, а бизнесмены - перед техникой. В этой статье мы попытаемся облегчить участь тех, кто все же решится взяться за это дело, рассказав об устройстве и методах конструирования параболических антенн малого типоразмера и оснастки для них.

Какую параболическую антенну выбрать для трансляции систем типа МИТРИС: офсетную или прямофокусную? Лучше - офсетную. У этой антенны конвертер не затеняет зеркало, как в осесимметричной. При малых размерах антенны тень от конвертера соизмерима с площадью зеркала, и это становится существенным недостатком осесимметрич-ных антенн. Вторым их серьезным недостатком является способность накапливать зимой снег, не радиопрозрачный в СВЧ. Даже при горизонтальном расположении главного лепестка диаграммы направленности (ДН) нижняя часть поверхности зеркала осесимметричной антенны наклонена под положительным углом к вертикали, что способствует налипанию снега. Учитывая размеры антенны, нужно совсем не-

много снега, чтобы закрыть половину зеркала. Если у офсетной антенны главный лепесток ДН расположен параллельно горизонту, то раскрыв зеркала "смотрит" на землю, угол между плоскостью раскрыва и вертикалью отрицательный, и налипания снега не происходит. Справедливости ради следует сказать, что под положительным углом к вертикали располагается плоскость пластиковой крышки рупора (волновода) конвертера, который установлен на офсетную антенну, однако на пластик снег, как правило, не налипает.

Итак, мы выбираем офсетное зеркало. Рис.1 поясняет, как "вырезают" офсетное и осесимметричное зеркала из первичного параболоида. Этот рисунок необходим также для того, чтобы понять, как должна быть спроектирована и изготовлена оснастка для производства. Первичный параболоид - поверхность вращения параболы y=x2/4F, где F - фокусное расстояние. Парабола как образующая вращается вокруг оси, производя параболоид вращения. Точка фокуса расположена на оси у на расстоянии F от начала координат. Параболическое зеркало спутниковой антенны вырезают из первичного параболоида секущим цилиндром, ось и образующая которого параллельны оси у первичного параболоида. Если секущий цилиндр располагается симметрично оси первичного параболоида, то получается осесимметричное зеркало. Обычно офсетное зеркало соответствует варианту, при котором образующая секущего цилиндра совпадает с осью первичного параболоида. Тогда, как это видно на рис.1, ось параболоида проходит через край зеркала. Точка фокуса F и направление на воспринимаемый сигнал остаются, естественно, неизменными, поэтому в штатном расположении на ретранслятор МИТРИСа раскрыв офсетной антенны будет "смотреть" на землю. Офсетная антенна напоминает косоглазого человека: нам кажется, что она "смотрит" не туда, куда необходимо смотреть. Направление максимального приема у офсетной антенны почти совпадает с консолью, которая удерживает конвертер. Диаметр секущего цилиндра будет диаметром осесимметричного зеркала и малой осью эллипса раскрыва офсетного зеркала. Эта малая ось называется еще "условным диаметром" офсетного зеркала: со стороны спутника или СВЧ-ретранслятора МИТРИС офсет-первичный параболоид

Секущий цилиндр

Ось первичного параболоида

ное зеркало представляется как круг с диаметром секущего цилиндра. Если же посмотреть на раскрыв прямо, получится эллипс: его образуют линия пересечения параболоида вращения и цилиндра, параллельного оси вращения.

Рассматривая дальше рис.1, уместно обсудить вопрос о том, куда должна быть направлена ось конвертера, который устанавливают в фокусе F: если бы зеркало было пря-мофокусным, конвертер, очевидно, ориентировался бы на дно этого зеркала в начало координат, поэтому на офсет он должен "смотреть" вдоль биссекгрисы угла раскрыва, т.е. угла, под которым офсетное зеркало видно из фокуса F. Однако есть один нюанс. Офсетное зеркало "освещается" радиоволной неравномерно: плотность потока радиоизлучения больше вблизи начала координат и несколько меньше на отдаленном от нее крае офсета - сказывается изменение угла наклона поверхности к потоку излучения. Нижняя часть офсета наиболее «нагружена» излучением и соответственно она больше всего переизлучает энергию в конвертер. Хочется привести такое сравнение: весной снег тает существенно быстрее на склонах оврагов, на которые солнечный свет падает почти перпендикулярно их поверхности, и где плотность излучения оказывается наибольшей. Из-за этого "прицельную точку", т.е. место на зеркале, куда направлена ось конвертера, перемещают несколько ниже прицела по биссе-кгрисе.

Теперь пора выбрать исходные параметры офсета. Условным диаметром офсета предлагаю принять 33 см. Это будет большая пицца! Если Ваши запросы отличаются от моих, то, следуя приведенным ниже вычислениям. Вы можете спроекгировать другую "пиццу". Итак, D = 33 см. Выбирая фокус F, следует помнить, что здесь диапазон нашего «произвола» уже невелик, так как мы ограничены соотношением F/D: чтобы конвертер хорошо "видел" весь офсет, соотношение F/D должно быть достаточно велико, например, 0,5-0,6. Эта величина - традиционная для офсетов (офсеты - длиннофокусные), в то время как для прямофокусных антенн ха-ракгерно другое соотношение F/D - 0,3.. .0,4. Выбираем соотношение 0,5. Тогда F = 16,5 см. Сразу подсчитываем апер-турные углы: угол на большую ось эллипса раскрыва из точки фокуса

arctg(4FD/(4F2-D2))=90°, а угол на малую ось эллипса раскрыва (на условный диаметр офсета 33 см)

2arctg{(0,5D/[(0,5D)2+(F-D2/8F)2]i2}=83,6°.

Как видите, эти углы почти одинаковы, потому что офсетное зеркало длиннофокусное. Офсеты прекрасно согласуются с классическими рупорами конвертеров, предназначенными для этого типа зеркал. Такие рупоры представляют собой конус с телесным углом 45°, ширина главного лепестка его ДН на уровне 1/2 мощности равна 80-90°. Отмечу одну важную деталь: область максимальной чувствительности конвертера направлена вперед на середину зеркала. Края зеркала согласованный с ним конвертер «видит» уже

хуже, и эффекгивная площадь зеркала, создающая воспринимаемый конвертером поток излучения, составляет всего около 0,6 полной площади раскрыва. Этот параметр q=0,6 называют коэффициентом использования поверхности. Теперь приступаем к определению других конструктивных и аналитических характеристик нашей антенны.

Большая ось эллипса раскрыва

B = D(16F2+D2)/4F = 36,9CM.

Максимальная глубина зеркала, измеренная от плоскости раскрыва до параболоида,

H = 0,25D2/(16F2 + D2) = 3,7CM.

Эти характеристики потребуются, чтобы предварительно оценить расход металла для производства зеркала и изготовления оснастки. Офсетное зеркало имеет симметричный эллиптический раскрыв и несимметричный профиль: в нижней части со стороны закрепленного конвертера оно быстрее набирает глубину. Угол между касательной к образующей параболоида и большой осью эллипса раскрыва внизу и вверху зеркала составляетсоответственно:

arctg(D/4F) = 26,6°H

arctg(D/2F)-arctg(D/4F) = 18,4°.

По этой причине точка максимальной глубины расположена ближе к нижней части офсета. Разница этих углов всего 8,2°, и эта малая величина будет единственным индикатором правильной ориентации зеркала в направлении "верх-низ", поэтому потребуются конструктивные и технологические меры, чтобы при производстве и сборке зеркал данная ориентация никогда не сбивалась.

Определим ожидаемое усиление нашей антенны. Усиление зеркальной параболической антенны сильно зависит от длины волны радиоизлучения, поэтому следует выбрать рабочий диапазон частот и длин волн. Киевская МИТРИС работает в диапазоне 11,7-12,5 ГГц, поэтому будем считать, что характерная частота рабочего диапазона f=12 ГГц, а характерная длина волны 2,5 см. Расчетное усиление идеальной антенны диаметром 33 см

G=20lg(reDqi2/)=30,1 дБ.

Замечу, что идеальная антенна, т.е. антенна, усиление которой соответствует расчетному, должна иметь отклонение от параболичности не более 1/32=0,8 мм. Изготовители знают, что это довольно жесткое требование, но на малых диаметрах его можно обеспечить без больших проблем. Следующий класс качества - отклонение не более 1,6 мм. В это соотношение довольно легко уложиться даже при больших диаметрах зеркал, но усиление антенны с таким отношением уже будет немного ниже расчетного. Поскольку в усиление антенны входит коэффициент использования поверхности q, то усиление как бы привязано к тому рупору, который использует зеркало для облучения при передаче и для восприятия радиоволны при приеме с нормативным значением параметра q = 0,6. Поэтому усиление спутниковой антенны - это некая "вещь в себе". На оснащенных испытательных полигонах хранят специализированные облучатели, подоб-