Radarsysteme - Radarantennen

In diesem Kapitel lernen wir die Antennen kennen, die für die Radarkommunikation nützlich sind. Wir können die Radarantennen wie folgt klassifizierentwo types basierend auf der physischen Struktur.

• Parabolreflektorantennen
• Linsenantennen

In unseren folgenden Abschnitten werden wir die beiden Antennentypen ausführlich behandeln.

Parabolreflektorantennen

Parabolreflektorantennen sind die Mikrowellenantennen. Kenntnisse über Parabolreflektoren sind wichtig, um die Funktionsweise von Antennen in der Tiefe zu verstehen.

Funktionsprinzip

Parabola ist nichts anderes als der Ort der Punkte, die sich so bewegen, dass ihr Abstand vom festen Punkt (Fokus genannt) plus ihr Abstand von einer geraden Linie (Directrix genannt) konstant ist.

Die folgende Abbildung zeigt die geometry of parabolic reflector. Die Punkte F und V sind der Fokus (Vorschub ist gegeben) bzw. der Scheitelpunkt. Die Verbindungslinie zwischen F und V ist die Symmetrieachse. $ P_1Q_1, P_2Q_2 $ und $ P_3Q_3 $ sind die reflektierten Strahlen. Die Linie L stellt die Gerade dar, auf der die reflektierten Punkte liegen (um zu sagen, dass sie kollinear sind).

Wie in der Figur gezeigt, liegt der Abstand zwischen F und L in Bezug auf die fokussierten Wellen konstant. Die reflektierte Welle bildet aus der parabolischen Form eine kollimierte Wellenfront. Das Verhältnis von Brennweite zu Aperturgröße (dh $ f / D $) ist bekannt als“f over D ratio”. Es ist ein wichtiger Parameter des Parabolreflektors und sein Wert variiert von0.25 to 0.50.

Das law of reflectiongibt an, dass der Einfallswinkel und der Reflexionswinkel gleich sind. Dieses Gesetz hilft in Verbindung mit einer Parabel, den Strahl zu fokussieren. Die Form der Parabel, wenn sie zum Zwecke der Reflexion von Wellen verwendet wird, weist einige Eigenschaften der Parabel auf, die beim Aufbau einer Antenne unter Verwendung der reflektierten Wellen hilfreich sind.

Eigenschaften der Parabel

Im Folgenden sind die verschiedenen Eigenschaften von Parabel aufgeführt -

• Alle vom Fokus ausgehenden Wellen werden zur Parabolachse zurückreflektiert. Daher sind alle Wellen, die die Apertur erreichen, in Phase.

• Während die Wellen in Phase sind, ist der Strahlungsstrahl entlang der parabolischen Achse stark und konzentriert.

Nach diesen Punkten tragen die Parabolreflektoren zur Erzeugung einer hohen Richtwirkung bei geringerer Strahlbreite bei.

Konstruktion und Arbeitsweise eines Parabolreflektors

Wenn eine Parabolreflektorantenne für verwendet wird transmitting a signalDas Signal von der Einspeisung kommt von einer Dipolantenne oder einer Hornantenne, um die Welle auf die Parabel zu fokussieren. Dies bedeutet, dass die Wellen aus dem Brennpunkt kommen und auf den Paraboloidreflektor treffen. Diese Welle wird nun, wie zuvor erläutert, als kollimierte Wellenfront reflektiert, um übertragen zu werden.

Die gleiche Antenne wird als verwendet receiver. Wenn die elektromagnetische Welle auf die Form der Parabel trifft, wird die Welle auf den Einspeisepunkt reflektiert. Die Dipolantenne oder die Hornantenne, die bei ihrer Einspeisung als Empfängerantenne fungiert, empfängt dieses Signal, um es in ein elektrisches Signal umzuwandeln und an die Empfängerschaltung weiterzuleiten.

Die Verstärkung des Paraboloids ist eine Funktion des Öffnungsverhältnisses $ D / \ Lambda $. Die effektive Strahlungsleistung(ERP) einer Antenne ist die Multiplikation der der Antenne zugeführten Eingangsleistung und ihrer Leistungsverstärkung.

Normalerweise wird eine Wellenleiterhornantenne als Speisestrahler für die Parabolreflektorantenne verwendet. Zusammen mit dieser Technik haben wir die folgenden zwei Arten von Einspeisungen, die der Paraboloidreflektorantenne gegeben werden.

• Cassegrain Feed
• Gregorianisches Futter

Cassegrain Feed

Bei diesem Typ befindet sich die Zufuhr im Gegensatz zum Parabolreflektor am Scheitelpunkt des Paraboloids. Ein konvex geformter Reflektor, der als Hyperboloid wirkt, befindet sich gegenüber der Einspeisung der Antenne. Es ist auch bekannt alssecondary hyperboloid reflectoroder Subreflektor. Es ist so platziert, dass einer seiner Brennpunkte mit dem Fokus des Paraboloids zusammenfällt. Somit wird die Welle zweimal reflektiert.

Die obige Abbildung zeigt das Arbeitsmodell des Cassegrain-Vorschubs.

Gregorianisches Futter

Die Art der Einspeisung, bei der ein Paar bestimmter Konfigurationen vorhanden ist und bei der die Breite des Einspeisungsstrahls progressiv erhöht wird, während die Antennenabmessungen festgehalten werden, ist bekannt als Gregorian feed. Hier wird das konvex geformte Hyperboloid von Cassegrain durch einen konkav geformten Paraboloidreflektor ersetzt, der natürlich kleiner ist.

Diese gregorianischen Reflektoren können auf die folgenden vier Arten verwendet werden:

• Gregorianische Systeme mit ellipsoidalem Reflektor-Subreflektor an den Brennpunkten F1.

• Gregorianische Systeme mit Reflektor-Ellipsoid-Subreflektor an den Brennpunkten F2.

• Cassegrain-Systeme mit hyperboloidem Subreflektor (konvex).

• Cassegrain-Systeme mit hyperboloidem Subreflektor (konkav, aber der Vorschub ist sehr nahe daran).

Unter den verschiedenen Arten von Reflektorantennen sind die einfachen Parabolreflektoren und die Cassegrain-Feed-Parabolreflektoren die am häufigsten verwendeten.

Linsenantennen

Objektivantennen verwenden die gekrümmte Oberfläche sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Signalen. Diese Antennen bestehen aus Glas, wobei die konvergierenden und divergierenden Eigenschaften der Linse verfolgt werden. Dasfrequency range Die Nutzung der Objektivantenne beginnt bei 1 GHz aber seine Verwendung ist größer bei 3 GHz and above.

Kenntnisse der Linse sind erforderlich, um die Funktionsweise der Linsenantenne eingehend zu verstehen. Denken Sie daran, dass ein normales Glasobjektiv auf dem funktioniertprinciple of refraction.

Konstruktion und Arbeitsweise der Linsenantenne

Wenn angenommen wird, dass eine Lichtquelle an einem Brennpunkt einer Linse vorhanden ist, der sich in einer Brennweite von der Linse befindet, gelangen die Strahlen als kollimiert oder durch die Linse parallel rays auf der ebenen Wellenfront.

Es gibt zwei Phänomene, die auftreten, wenn Strahlen von verschiedenen Seiten einer Linse fallen. Sie sind hier gegeben -

• Die Strahlen, die durch die Mitte der Linse gehen, werden weniger gebrochen als die Strahlen, die durch die Kanten der Linse gehen. Alle Strahlen werden parallel zur ebenen Wellenfront gesendet. Dieses Phänomen der Linse wird als bezeichnetDivergence.

• Das gleiche Verfahren wird umgekehrt, wenn ein Lichtstrahl von der rechten Seite zur linken Seite desselben Objektivs gesendet wird. Dann wird der Strahl gebrochen und trifft sich an einem Punkt, der als Brennpunkt bezeichnet wird, in einer Brennweite von der Linse. Dieses Phänomen nennt manConvergence.

Das folgende Diagramm hilft uns, das Phänomen besser zu verstehen.

Das ray diagramrepräsentiert den Brennpunkt und die Brennweite von der Quelle bis zum Objektiv. Die erhaltenen parallelen Strahlen werden auch kollimierte Strahlen genannt.

In der obigen Abbildung ist die Quelle am Brennpunkt in einer Brennweite von der Linse in der ebenen Wellenfront kollimiert. Dieses Phänomen kann umgekehrt werden, was bedeutet, dass das Licht, wenn es von der linken Seite gesendet wird, auf der rechten Seite der Linse konvergiert.

Es ist aus diesem Grund reciprocityDas Objektiv kann als Antenne verwendet werden, da das gleiche Phänomen bei der Verwendung derselben Antenne sowohl für das Senden als auch für den Empfang hilft.

Um die Fokussiereigenschaften bei höheren Frequenzen zu erreichen, sollte der Brechungsindex kleiner als eins sein. Was auch immer der Brechungsindex sein mag, der Zweck der Linse besteht darin, die Wellenform zu begradigen. Darauf aufbauend werden die Linse der E-Ebene und der H-Ebene entwickelt, die auch die Wellenfront verzögern oder beschleunigen.