Teoria da Antena - Refletor Parabólico

Parabolic Reflectorssão antenas de micro-ondas. Para melhor compreensão dessas antenas, o conceito de refletor parabólico deve ser discutido.

Alcance de frequência

A faixa de frequência usada para a aplicação de antenas refletoras parabólicas é above 1MHz. Essas antenas são amplamente utilizadas para aplicações de rádio e sem fio.

Princípio da Operação

A definição padrão de uma parábola é - Locus de um ponto, que se move de tal forma que sua distância do ponto fixo (chamado focus) mais sua distância de uma linha reta (chamada directrix) é constante.

A figura a seguir mostra a geometria do refletor parabólico. O pontoF é o foco (o feed é fornecido) e Vé o vértice. A linha que une F e V é o eixo de simetria. PQ são os raios refletidos ondeLrepresenta a linha diretriz na qual os pontos refletidos estão (para dizer que eles estão sendo colineares). Portanto, de acordo com a definição acima, a distância entre F e L permanece constante em relação às ondas que estão sendo focalizadas.

A onda refletida forma uma frente de onda colimada, fora do formato parabólico. A relação entre a distância focal e o tamanho da abertura (ou seja, f / D), conhecida como“f over D ratio”é um parâmetro importante do refletor parabólico. Seu valor varia de0.25 to 0.50.

A lei da reflexão afirma que o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão são iguais. Esta lei quando usada junto com uma parábola, ajuda o foco do feixe. A forma do

a parábola quando usada para fins de reflexão de ondas, exibe algumas propriedades da parábola, que são úteis para construir uma antena, usando as ondas refletidas.

Propriedades da parábola

• Todas as ondas originadas do foco refletem de volta ao eixo parabólico. Portanto, todas as ondas que atingem a abertura estão em fase.

• Como as ondas estão em fase, o feixe de radiação ao longo do eixo parabólico será forte e concentrado.

Seguindo esses pontos, os refletores parabólicos auxiliam na produção de alta diretividade com largura de feixe mais estreita.

Construção e funcionamento de um refletor parabólico

Se uma antena reflectora parabólica for usada para transmitir um sinal, o sinal da alimentação sai de um dipolo ou antena em forma de chifre para focar a onda na parábola. Isso significa que as ondas saem do ponto focal e atingem o refletor Paraboloidal. Esta onda agora é refletida comocollimated wave front, conforme discutido anteriormente, para serem transmitidos.

A mesma antena é usada como receptor. Quando a onda eletromagnética atinge a forma da parábola, a onda é refletida no ponto de alimentação. A antena dipolo ou corneta, que atua como antena receptora em sua alimentação, recebe esse sinal, para convertê-lo em sinal elétrico e encaminhá-lo para o circuito receptor.

A imagem a seguir mostra uma Antena Refletor Parabólico.

O ganho do parabolóide é uma função da razão de abertura (D/λ). O poder irradiado eficaz(ERP) de uma antena é a multiplicação da potência de entrada fornecida à antena e seu ganho de potência.

Normalmente, uma antena de chifre de guia de onda é usada como um radiador de alimentação para a antena refletora parabolóide. Junto com essa técnica, temos outro tipo de alimentação fornecida à antena refletor parabolóide, chamada de alimentação de Cassegrain.

Cassegrain Feed

O grão de Casse é outro tipo de alimentação dada à antena refletora. Nesse tipo, a alimentação está localizada no vértice do parabolóide, ao contrário do refletor parabólico. Um refletor de formato convexo, que atua como um hiperbolóide, é colocado do lado oposto à alimentação da antena. Também é conhecido comosecondary hyperboloid reflector ou sub-reflector. Ele é colocado de forma que seu um dos focos coincida com o foco do parabolóide. Assim, a onda é refletida duas vezes.

A figura acima mostra o modelo de trabalho da ração cassegrain.

Trabalho de uma antena Cassegrain

Quando a antena atua como uma antena de transmissão, a energia da alimentação irradia através de uma antena em forma de chifre para o refletor côncavo hiperbolóide, que novamente reflete de volta para o refletor parabólico. O sinal é refletido para o espaço a partir daí. Conseqüentemente, o desperdício de energia é controlado e a diretividade é aprimorada.

Quando a mesma antena é usada para recepção, as ondas eletromagnéticas atingem o refletor, são refletidas no hiperbolóide côncavo e de lá, chegam ao feed. Uma antena em forma de chifre de guia de ondas é apresentada para receber esse sinal e enviar para o circuito receptor para amplificação.

Dê uma olhada na imagem a seguir. Mostra um refletor parabolóide com alimentação cassegrain.

Vantagens

A seguir estão as vantagens da antena refletora parabólica -

• Redução de lobos menores

• O desperdício de energia é reduzido

• Comprimento focal equivalente é alcançado

• O feed pode ser colocado em qualquer local, de acordo com nossa conveniência

• O ajuste do feixe (estreitamento ou alargamento) é feito ajustando as superfícies refletoras

Desvantagem

O seguinte é a desvantagem de uma antena refletora parabólica -

• Parte da energia que é refletida do refletor parabólico está obstruída. Isso se torna um problema com o parabolóide de pequena dimensão.

Formulários

A seguir estão as aplicações da antena refletora parabólica -

• O refletor parabólico de alimentação cassegrain é usado principalmente em comunicações por satélite.

• Também usado em sistemas de telecomunicações sem fio.

Vejamos o outro tipo de feed chamado de feed gregoriano para os refletores parabólicos.

Alimentação Gregoriana

Este é outro tipo de feed usado. Um par de certas configurações está lá, onde a largura do feixe de alimentação é aumentada progressivamente enquanto as dimensões da antena são mantidas fixas. Esse tipo de feed é conhecido como feed gregoriano. Aqui, o hiperbolóide convexo do casssegrain é substituído por um refletor parabolóide côncavo, que é, obviamente, menor em tamanho

Estes Gregorian feed tipo de refletores podem ser usados ​​de quatro maneiras -

• Sistemas gregorianos usando refletor sub-refletor elipsoidal nos focos F1.

• Sistemas gregorianos usando sub-refletor elipsoidal refletor nos focos F2.

• Sistemas Cassegrain usando sub-refletor hiperbolóide (convexo).

• Sistemas Cassegrain usando sub-refletor hiperbolóide (côncavo, mas o feed está muito próximo a ele).

Estes são apenas para mencionar porque não são populares e não são amplamente utilizados. Eles têm suas limitações.

A figura mostra claramente o padrão de funcionamento de todos os tipos de refletores. Existem outros tipos de refletores parabolóides, como -

• Corta-parabolóide
• Cilindro parabólico
• Parabolóide de caixa de comprimidos

Porém, todos eles raramente são usados ​​devido às limitações e desvantagens que apresentam em suas condições de trabalho.

Portanto, de todos os tipos de antenas refletoras, os refletores parabólicos simples e os refletores parabólicos de alimentação cassegrain são os mais comumente usados.