Teoria anteny - reflektor paraboliczny

Parabolic Reflectorsto anteny mikrofalowe. Aby lepiej zrozumieć te anteny, należy omówić koncepcję reflektora parabolicznego.

Zakres częstotliwości

Zakres częstotliwości używany do stosowania anten reflektorowych parabolicznych wynosi above 1MHz. Anteny te są szeroko stosowane w aplikacjach radiowych i bezprzewodowych.

Zasada działania

Standardowa definicja paraboli to - Miejsce punktu, które porusza się w taki sposób, że jego odległość od punktu stałego (tzw. focus) plus jego odległość od linii prostej (tzw directrix) jest stała.

Poniższy rysunek przedstawia geometrię reflektora parabolicznego. PunktF jest punktem skupienia (podawany jest kanał) i Vjest wierzchołkiem. Linia łącząca F i V jest osią symetrii. PQ to odbite promienie, w którychLreprezentuje kierownicę liniową, na której leżą odbite punkty (aby powiedzieć, że są współliniowe). Stąd, zgodnie z powyższą definicją, odległość między F i L jest stała w stosunku do skupionych fal.

Odbita fala tworzy skollimizowany front fali poza parabolicznym kształtem. Stosunek ogniskowej do rozmiaru apertury (tj. F / D) znany jako“f over D ratio”jest ważnym parametrem reflektora parabolicznego. Jego wartość waha się od0.25 to 0.50.

Prawo odbicia mówi, że kąt padania i kąt odbicia są równe. To prawo, gdy jest używane wraz z parabolą, pomaga skupić wiązkę. Kształt

parabola wykorzystywana do odbijania fal wykazuje pewne właściwości paraboli, które są pomocne przy budowie anteny wykorzystującej odbijane fale.

Właściwości Paraboli

• Wszystkie fale pochodzące z ogniska odbijają się z powrotem do osi parabolicznej. Stąd wszystkie fale docierające do apertury są w fazie.

• Ponieważ fale są w fazie, wiązka promieniowania wzdłuż osi parabolicznej będzie silna i skoncentrowana.

Podążając za tymi punktami, reflektory paraboliczne pomagają w uzyskaniu wysokiej kierunkowości przy węższej szerokości wiązki.

Budowa i działanie reflektora parabolicznego

Jeśli do nadawania sygnału używana jest antena z reflektorem parabolicznym, sygnał ze źródła wychodzi z dipola lub anteny tubowej, aby skupić falę na paraboli. Oznacza to, że fale wychodzą z ogniska i uderzają w reflektor paraboloidalny. Ta fala jest teraz odzwierciedlana jakocollimated wave front, jak omówiono wcześniej, do przesłania.

Ta sama antena jest używana jako odbiornik. Kiedy fala elektromagnetyczna uderza w kształt paraboli, odbija się ona od punktu zasilania. Dipol lub antena tubowa, która działa jako antena odbiornika na swoim zasilaniu, odbiera ten sygnał, aby przekształcić go w sygnał elektryczny i przekazać go do obwodów odbiornika.

Poniższa ilustracja przedstawia paraboliczną antenę reflektorową.

Wzmocnienie paraboloidy jest funkcją współczynnika apertury (D/λ). Efektywna moc promieniowana(ERP) anteny jest zwielokrotnieniem mocy wejściowej dostarczonej do anteny i jej zysku mocy.

Zwykle antena tubowa z falowodem jest używana jako promiennik zasilający dla anteny reflektorowej paraboloidalnej. Wraz z tą techniką mamy inny rodzaj zasilania podawanego do anteny z reflektorem paraboloidalnym, zwanego zasilaniem Cassegraina.

Cassegrain Feed

Ziarno Casse to kolejny rodzaj zasilania podawanego do anteny reflektora. W tym typie pasza znajduje się w wierzchołku paraboloidy, w przeciwieństwie do reflektora parabolicznego. Odbłyśnik w kształcie wypukłym, który działa jak hiperboloida, jest umieszczony naprzeciwko zasilania anteny. Jest również znany jakosecondary hyperboloid reflector lub sub-reflector. Jest umieszczony tak, że jego jedno z ognisk pokrywa się z ogniskiem paraboloidy. W ten sposób fala odbija się dwukrotnie.

Powyższy rysunek przedstawia model roboczy paszy kaszy ziarnistej.

Działanie anteny Cassegraina

Kiedy antena działa jako antena nadawcza, energia z paszy promieniuje przez antenę tubową na hiperboloidalny wklęsły reflektor, który ponownie odbija się od reflektora parabolicznego. Stamtąd sygnał odbija się w przestrzeni. W związku z tym marnotrawstwo mocy jest kontrolowane, a kierunkowość poprawia się.

Gdy do odbioru używana jest ta sama antena, fale elektromagnetyczne uderzają w odbłyśnik, odbijają się do wklęsłej hiperboloidy i stamtąd docierają do źródła. Znajduje się tam antena tubowa z falowodem, która odbiera ten sygnał i wysyła do obwodu odbiornika w celu wzmocnienia.

Spójrz na poniższy obraz. Przedstawia reflektor paraboloidalny z zasilaniem kaszy.

Zalety

Oto zalety anteny z reflektorem parabolicznym -

• Redukcja drobnych płatów

• Marnotrawstwo mocy jest ograniczone

• Osiągnięto równoważną ogniskową

• Pasza może być umieszczona w dowolnym miejscu, według naszej wygody

• Regulacja wiązki (zwężanie lub poszerzanie) odbywa się poprzez regulację powierzchni odbijających

Niekorzyść

Oto wada anteny z reflektorem parabolicznym -

• Część mocy, która odbija się od reflektora parabolicznego, jest zablokowana. Staje się to problemem w przypadku paraboloidy o małych wymiarach.

Aplikacje

Poniżej przedstawiono zastosowania anteny z reflektorem parabolicznym -

• Odbłyśnik paraboliczny z ziarnem kaszy jest używany głównie w komunikacji satelitarnej.

• Stosowany również w bezprzewodowych systemach telekomunikacyjnych.

Przyjrzyjmy się innemu typowi paszy zwanej karmą gregoriańską dla reflektorów parabolicznych.

Gregorian Feed

To jest inny rodzaj używanej paszy. Istnieje para pewnych konfiguracji, w których szerokość wiązki zasilającej jest stopniowo zwiększana, podczas gdy wymiary anteny są stałe. Taki rodzaj paszy jest znany jako pasza gregoriańska. W tym przypadku hiperboloida w kształcie wypukłym guzowatego ziarna została zastąpiona wklęsłym odbłyśnikiem paraboloidalnym, który jest oczywiście mniejszy

Te Gregorian feed typ odbłyśników można stosować na cztery sposoby -

• Systemy gregoriańskie wykorzystujące odbłyśnik elipsoidalny subreflektor w ogniskach F1.

• Systemy gregoriańskie wykorzystujące odbłyśnik elipsoidalny subreflektor w ogniskach F2.

• Systemy Cassegraina wykorzystujące hiperboloidalny subreflektor (wypukły).

• Systemy Cassegraina wykorzystujące hiperboloidalny subreflektor (wklęsły, ale zasilanie jest bardzo blisko niego).

To wszystko, aby wspomnieć, ponieważ nie są popularne i nie są szeroko stosowane. Mają swoje ograniczenia.

Rysunek wyraźnie przedstawia schemat roboczy wszystkich typów reflektorów. Istnieją inne typy reflektorów paraboloidalnych, takie jak -

• Cięcie - paraboloida
• Cylinder paraboliczny
• Paraboloida pudełka na pigułki

Jednak wszystkie z nich są rzadko używane ze względu na ograniczenia i wady, jakie mają w warunkach pracy.

Stąd, spośród wszystkich typów anten reflektorowych, najczęściej stosowane są proste reflektory paraboliczne i odbłyśniki paraboliczne z zasilaniem kasetowym.