Hệ thống radar - Anten rađa
Trong chương này, chúng ta hãy tìm hiểu về Anten, rất hữu ích trong giao tiếp bằng Radar. Chúng ta có thể phân loại Anten Radar thành các loại sautwo types dựa trên cấu trúc vật lý.
- Ăng ten phản xạ hình parabol
- Ăng ten ống kính
Trong các phần tiếp theo của chúng tôi, chúng tôi sẽ thảo luận chi tiết về hai loại Anten.
Ăng ten phản xạ hình parabol
Anten phản xạ Parabol là Anten vi sóng. Kiến thức về bộ phản xạ parabol là cần thiết để hiểu sâu hơn về hoạt động của ăng-ten.
Nguyên lý hoạt động
Parabola không là gì khác ngoài Locus của các điểm, di chuyển theo cách mà khoảng cách của nó từ điểm cố định (được gọi là tiêu điểm) cộng với khoảng cách của nó từ một đường thẳng (được gọi là directrix) là không đổi.
Hình sau cho thấy geometry of parabolic reflector. Các điểm F và V lần lượt là tiêu điểm (nguồn cấp dữ liệu đã cho) và đỉnh. Đường nối F và V là trục đối xứng. $ P_1Q_1, P_2Q_2 $ và $ P_3Q_3 $ là các tia phản xạ. Đường thẳng L đại diện cho ma trận mà các điểm phản xạ nằm trên đó (có nghĩa là chúng đang thẳng hàng).
Như thể hiện trong hình, khoảng cách giữa F và L là không đổi đối với các sóng được tiêu điểm. Sóng phản xạ tạo thành mặt trước sóng chuẩn trực, 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”. Đây là một tham số quan trọng của phản xạ parabol và giá trị của nó thay đổi từ0.25 to 0.50.
Các law of reflectionnói rằng góc tới và góc phản xạ bằng nhau. Định luật này khi được sử dụng cùng với một parabol sẽ giúp chùm tia 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 Antenna, sử dụng sóng phản xạ.
Thuộc tính của Parabol
Sau đây là các thuộc tính khác nhau của Parabol:
Tất cả các sóng xuất phát 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 Ăng-ten phản xạ Parabol được sử dụng cho transmitting a signal, tín hiệu từ nguồn cấp phát ra từ Ăng-ten lưỡng cực hoặc Ăng-ten sừng, để tập trung sóng vào parabol. Điều đó có nghĩa là, các sóng đi ra khỏi tiêu điểm và đập vào mặt phản xạ hình parabol. Sóng này bây giờ được phản xạ dưới dạng sóng chuẩn trực, như đã thảo luận trước đây, để được truyền đi.
Antenna tương tự được sử dụng làm receiver. Khi sóng điện từ chạm vào hình parabol, sóng sẽ bị phản xạ vào điểm truyền. Ăng-ten lưỡng cực hay Ăng-ten sừng, đóng vai trò là Ăng-ten thu tại nguồn cấp của nó nhận tín hiệu này, để chuyển đổi tín hiệu này thành tín hiệu điện và chuyển tiếp đến mạch thu.
Độ lợi của paraboloid là một hàm của tỷ lệ khẩu độ $ D / \ lambda $. Công suất bức xạ hiệu quả(ERP) của một Antenna là phép nhân của công suất đầu vào cấp cho Anten và công suất của nó.
Thường Antenna sừng dẫn sóng được sử dụng làm bộ tản nhiệt cấp cho Anten phản xạ paraboloid. Cùng với kỹ thuật này, chúng tôi có hai loại nguồn cấp dữ liệu sau được cung cấp cho Antenna phản xạ hình parabol.
- Cassegrain Feed
- Gregorian Feed
Cassegrain Feed
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 hyperboloid được đặt đối diện với nguồn cấp dữ liệu của Ăng-ten. Nó còn được gọi làsecondary hyperboloid reflectorhoặc phản xạ phụ. Nó được đặt theo cách 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.
Gregorian Feed
Loại nguồn cấp dữ liệu có một cặp cấu hình nhất định và ở đó chiều rộng chùm tia cấp dữ liệu được tăng dần trong khi kích thước Antenna được giữ cố định được gọi là Gregorian feed. Ở đây, hyperboloid hình lồi của Cassegrain được thay thế bằng một mặt phản xạ paraboloid hình lõm, tất nhiên, có kích thước nhỏ hơn.
Các bộ phản xạ kiểu nguồn cấp dữ liệu Gregorian này có thể được sử dụng theo bốn cách sau:
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 rất gần với nó).
Trong số các loại Anten phản xạ khác nhau, các loại phản xạ parabol đơn giản và phản xạ parabol nguồn cấp dữ liệu Cassegrain là những loại được sử dụng phổ biến nhất.
Ăng ten ống kính
Anten ống kính sử dụng bề mặt cong để truyền và nhận tín hiệu. Các ăng-ten này được tạo thành từ thủy tinh, nơi tuân theo các đặc tính hội tụ và phân kỳ của thấu kính. Cácfrequency range việc sử dụng Ăng-ten ống kính bắt đầu từ 1 GHz nhưng việc sử dụng nó lớn hơn ở 3 GHz and above.
Cần có kiến thức về Ống kính để hiểu sâu về hoạt động của Ăng-ten ống kính. Nhớ lại rằng một thấu kính thủy tinh bình thường hoạt động trênprinciple of refraction.
Cấu tạo & Hoạt động của Ăng-ten ống kính
Nếu một nguồn sáng được cho là có mặt tại tiêu điểm của thấu kính, ở tiêu điểm cách thấu kính, thì các tia đi qua thấu kính là tia chuẩn trực hoặc parallel rays trên mặt trận sóng máy bay.
Có hai hiện tượng xảy ra khi tia rơi từ các mặt khác nhau của thấu kính. Chúng được đưa ra ở đây -
Tia đi qua tâm Thấu kính bị khúc xạ nhỏ hơn tia đi qua các mép của Thấu kính. Tất cả các tia được gửi song song với mặt trước sóng phẳng. Hiện tượng này của thấu kính được gọi làDivergence.
Quy trình tương tự sẽ bị đảo ngược nếu một chùm sáng được gửi từ bên phải sang bên trái của cùng một Thấu kính. Khi đó chùm tia khúc xạ và gặp nhau tại một điểm gọi là tiêu điểm, cách thấu kính một khoảng tiêu cự. Hiện tượng này được gọi làConvergence.
Sơ đồ sau sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về hiện tượng.
Các ray diagrambiểu diễn tiêu điểm và tiêu cự từ nguồn đến Thấu kính. Tia song song thu được còn gọi là tia chuẩn trực.
Trong hình trên, nguồn tại tiêu điểm, cách thấu kính một khoảng tiêu cự là chuẩn trực trong mặt trước sóng phẳng. Hiện tượng này có thể bị đảo ngược, có nghĩa là ánh sáng nếu được gửi từ phía bên trái sẽ được hội tụ ở phía bên phải của Ống kính.
Đó là vì điều này reciprocity, Ống kính có thể được sử dụng như một Ăng-ten, vì hiện tượng tương tự giúp sử dụng cùng một Ăng-ten cho cả việc truyền và nhận.
Để đạt được đặc tính hội tụ ở tần số cao hơn, chiết suất phải nhỏ hơn sự thống nhất. Dù có thể là chỉ số khúc xạ, mục đích của Thấu kính là làm thẳng dạng sóng. Dựa trên điều này, Ống kính mặt phẳng E và Mặt phẳng H được phát triển, cũng có thể làm trễ hoặc tăng tốc độ đầu sóng.