Lý thuyết Ăng-ten - Bộ phản xạ Parabol

Parabolic Reflectorslà ăng-ten vi sóng. Để hiểu rõ hơn về các ăng-ten này, cần phải thảo luận về khái niệm phản xạ parabol.

Dải tần số

Dải tần số được sử dụng cho ứng dụng của ăng ten phản xạ Parabol là above 1MHz. Các ăng-ten này được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng vô tuyến và không dây.

Nguyên lý hoạt động

Định nghĩa tiêu chuẩn của một parabol là - Vị trí của một điểm, di chuyển theo cách sao cho khoảng cách của nó so với điểm cố định (được gọi là focus) cộng với khoảng cách của nó từ một đường thẳng (được gọi là directrix) là hằng số.

Hình dưới đây cho thấy dạng hình học của vật phản xạ parabol. Quan điểmF là trọng tâm (nguồn cấp dữ liệu được cung cấp) và Vlà đỉnh. Đường nối F và V là trục đối xứng. PQ là các tia phản xạ trong đóLđại diện cho ma trận đường thẳng mà các điểm phản xạ nằm trên đó (để nói rằng chúng đang thẳng hàng). Do đó, theo định nghĩa trên, khoảng cách giữa F và L là không đổi đối với các sóng được lấy nét.

Sóng phản xạ tạo thành một mặt sóng thẳng hàng, nằm ngoài hình parabol. Tỷ lệ độ dài tiêu cự trên kích thước khẩu độ (ví dụ: f / D) được gọi là“f over D ratio”là một thông số quan trọng của chóa parabol. Giá trị của nó thay đổi từ0.25 to 0.50.

Định luật phản xạ nói rằng góc tới và góc phản xạ bằng nhau. Định luật này khi được sử dụng cùng với một parabol sẽ giúp chùm sáng tập trung. Hình dạng của

parabol khi được sử dụng cho mục đích phản xạ sóng, thể hiện một số đặc tính của parabol, giúp ích cho việc xây dựng một ăng-ten, sử dụng sóng phản xạ.

Thuộc tính của Parabol

Tất cả các sóng bắt nguồn từ tiêu điểm, phản xạ trở lại trục parabol. Do đó, tất cả các sóng tới khẩu độ đều cùng pha.
Khi các sóng cùng pha, chùm bức xạ dọc theo trục parabol sẽ mạnh và tập trung.

Theo những điểm này, các gương phản xạ hình parabol giúp tạo ra định hướng cao với độ rộng chùm tia hẹp hơn.

Cấu tạo & Hoạt động của một Bộ phản xạ Parabol

Nếu một ăng ten Phản xạ Parabol được sử dụng để truyền tín hiệu, thì tín hiệu từ nguồn cấp dữ liệu, đi ra từ một ăng ten lưỡng cực hoặc một ăng ten sừng, để tập trung sóng vào parabol. Có nghĩa là, các sóng đi ra khỏi tiêu điểm và đập vào mặt phản xạ hình Parabol. Làn sóng này hiện được phản ánh làcollimated wave front, như đã thảo luận trước đây, để được truyền.

Anten tương tự được sử dụng như một máy thu. Khi sóng điện từ chạm vào hình parabol, sóng sẽ bị phản xạ vào điểm truyền. Lưỡng cực hoặc ăng ten sừng, hoạt động như ăng ten thu tại nguồn cấp của nó, nhận tín hiệu này, để chuyển nó thành tín hiệu điện và chuyển tiếp nó đến mạch thu.

Hình ảnh sau đây cho thấy một Ăng-ten phản xạ hình Parabol.

Độ lợi của paraboloid là một hàm của tỷ lệ khẩu độ (D/λ). Công suất bức xạ hiệu quả(ERP) của anten là phép nhân của công suất đầu vào cấp cho anten và độ lợi công suất của nó.

Thông thường, một ăng ten sừng dẫn sóng được sử dụng làm bộ tản nhiệt cấp cho ăng ten phản xạ hình parabol. Cùng với kỹ thuật này, chúng tôi có một loại nguồn cấp dữ liệu khác được cung cấp cho ăng-ten phản xạ hình parabol, được gọi là nguồn cấp dữ liệu Cassegrain.

Cassegrain Feed

Hạt Casse là một loại thức ăn khác được cấp cho ăng ten phản xạ. Trong loại này, nguồn cấp dữ liệu nằm ở đỉnh của paraboloid, không giống như trong gương phản xạ parabol. Một tấm phản xạ hình lồi, hoạt động như một hypeboloid được đặt đối diện với nguồn cấp dữ liệu của anten. Nó còn được gọi làsecondary hyperboloid reflector hoặc là sub-reflector. Nó được đặt sao cho một trong các tiêu điểm của nó trùng với trọng tâm của paraboloid. Do đó, sóng bị phản xạ hai lần.

Hình trên mô tả mô hình hoạt động của thức ăn chăn nuôi bằng hạt cải.

Hoạt động của Antenna Cassegrain

Khi ăng-ten hoạt động như một ăng-ten phát, năng lượng từ nguồn cấp bức xạ qua một ăng-ten sừng lên mặt phản xạ lõm hyperboloid, một lần nữa phản xạ trở lại mặt phản xạ parabol. Tín hiệu được phản xạ vào không gian từ đó. Do đó, sự lãng phí điện năng được kiểm soát và khả năng định hướng được cải thiện.

Khi cùng một ăng-ten được sử dụng để thu sóng, các sóng điện từ đập vào mặt phản xạ, bị phản xạ tới hyperboloid lõm và từ đó, nó đi tới nguồn cấp dữ liệu. Một ăng ten sừng dẫn sóng xuất hiện ở đó để nhận tín hiệu này và gửi đến mạch thu để khuếch đại.

Hãy xem hình ảnh sau đây. Nó cho thấy một phản xạ paraboloid với nguồn cấp dữ liệu cassegrain.

Ưu điểm

Sau đây là những ưu điểm của anten phản xạ Parabol:

Giảm các thùy nhỏ
Giảm lãng phí điện năng
Độ dài tiêu cự tương đương đạt được
Nguồn cấp dữ liệu có thể được đặt ở bất kỳ vị trí nào, tùy theo sự thuận tiện của chúng tôi
Điều chỉnh chùm tia (thu hẹp hoặc mở rộng) được thực hiện bằng cách điều chỉnh các bề mặt phản xạ

Bất lợi

Sau đây là nhược điểm của ăng ten phản xạ Parabol:

Một số công suất được phản xạ từ tấm phản xạ parabol bị cản trở. Điều này trở thành một vấn đề với paraboloid kích thước nhỏ.

Các ứng dụng

Sau đây là các ứng dụng của anten phản xạ Parabol:

Bộ phản xạ parabol nguồn cấp dữ liệu cassegrain chủ yếu được sử dụng trong truyền thông vệ tinh.
Cũng được sử dụng trong các hệ thống viễn thông không dây.

Chúng ta hãy xem xét loại nguồn cấp dữ liệu khác được gọi là nguồn cấp dữ liệu Gregorian cho các tấm phản xạ hình parabol.

Gregorian Feed

Đây là một loại nguồn cấp dữ liệu khác được sử dụng. Ở đó có một cặp cấu hình nhất định, nơi băng thông nguồn cấp được tăng dần trong khi kích thước ăng-ten được giữ cố định. Một loại thức ăn như vậy được gọi là thức ăn chăn nuôi Gregorian. Ở đây, hyperboloid hình lồi của casssegrain được thay thế bằng một mặt phản xạ paraboloid hình lõm, tất nhiên, có kích thước nhỏ hơn

Những Gregorian feed loại phản xạ có thể được sử dụng theo bốn cách:

Hệ thống Gregorian sử dụng gương phản xạ phụ hình elip phản xạ tại điểm F1.
Hệ thống Gregorian sử dụng gương phản xạ phụ hình elip ở điểm F2.
Hệ thống Cassegrain sử dụng gương phản xạ phụ hyperboloid (lồi).
Hệ thống Cassegrain sử dụng gương phản xạ phụ hyperboloid (lõm nhưng nguồn cấp dữ liệu ở rất gần nó.)

Đây là tất cả chỉ để đề cập vì chúng không phổ biến và không được sử dụng rộng rãi. Họ có những hạn chế của họ.

Hình mô tả rõ ràng mô hình hoạt động của tất cả các loại gương phản xạ. Có các loại Phản xạ paraboloid khác như -

Cut- paraboloid
Hình trụ parabol
Hộp thuốc dạng paraboloid

Tuy nhiên, tất cả chúng hiếm khi được sử dụng vì những hạn chế và bất lợi mà chúng có trong điều kiện làm việc.

Do đó, trong số tất cả các loại ăng ten phản xạ, phản xạ parabol đơn giản và phản xạ parabol nguồn cấp dữ liệu cassegrain là những loại được sử dụng phổ biến nhất.