Параболические отражатели — это микроволновые антенны. Для лучшего понимания этих антенн необходимо обсудить концепцию параболического отражателя.
Диапазон частот
Частотный диапазон, используемый для применения антенн с параболическим отражателем, выше 1 МГц . Эти антенны широко используются для радио и беспроводных приложений.
Принцип действия
Стандартное определение параболы — Локус точки, который перемещается таким образом, что его расстояние от фиксированной точки (называемой фокусом ) плюс расстояние от прямой (называемой прямой) является постоянным.
На следующем рисунке показана геометрия параболического отражателя. Точка F — фокус (подача дана), а V — вершина. Линия, соединяющая F и V, является осью симметрии. PQ — отраженные лучи, где L представляет прямую линию, на которой лежат отраженные точки (чтобы сказать, что они коллинеарны). Следовательно, согласно приведенному выше определению, расстояние между F и L является постоянным по отношению к фокусируемым волнам.
Отраженная волна образует коллимированный фронт волны, из параболической формы. Отношение фокусного расстояния к размеру апертуры (то есть, f / D), известное как «отношение f к D», является важным параметром параболического отражателя. Его значение варьируется от 0,25 до 0,50 .
Закон отражения гласит, что угол падения и угол отражения равны. Этот закон, когда используется вместе с параболой, помогает фокусировать луч. Форма
Парабола, когда используется с целью отражения волн, обладает некоторыми свойствами параболы, которые полезны для построения антенны с использованием отраженных волн.
Свойства Параболы
-
Все волны, исходящие из фокуса, отражаются обратно к параболической оси. Следовательно, все волны, достигающие апертуры, находятся в фазе.
-
Поскольку волны находятся в фазе, луч излучения вдоль параболической оси будет сильным и концентрированным.
Все волны, исходящие из фокуса, отражаются обратно к параболической оси. Следовательно, все волны, достигающие апертуры, находятся в фазе.
Поскольку волны находятся в фазе, луч излучения вдоль параболической оси будет сильным и концентрированным.
Следуя этим пунктам, параболические отражатели помогают создавать высокую направленность при более узкой ширине луча.
Конструкция и работа параболического отражателя
Если антенна параболического отражателя используется для передачи сигнала, сигнал от корма, выходит из диполя или рупорной антенны, чтобы сфокусировать волну на параболу. Это означает, что волны выходят из фокуса и падают на параболоидальный отражатель. Эта волна теперь отражается как коллимированный фронт волны , как обсуждалось ранее, для передачи.
Эта же антенна используется в качестве приемника. Когда электромагнитная волна принимает форму параболы, она отражается в точке подачи. Дипольная или рупорная антенна, которая действует как приемная антенна на своем питании, получает этот сигнал, чтобы преобразовать его в электрический сигнал и направить его в схему приемника.
На следующем изображении показана параболическая отражательная антенна.
Коэффициент усиления параболоида является функцией отношения апертуры (D / λ) . Эффективная излучаемая мощность (ERP) антенны — это умножение входной мощности, подаваемой на антенну, и ее усиления.
Обычно антенна для волноводного рупора используется в качестве излучателя для антенны параболоидного отражателя. Наряду с этой техникой у нас есть другой тип подачи, подаваемый на параболоидную отражательную антенну, называемый питанием Кассегрена.
Кассегрена
Кассетное зерно — это другой тип подачи, подаваемой на отражающую антенну. В этом типе подача расположена в вершине параболоида, в отличие от параболического отражателя. Отражатель выпуклой формы, который действует как гиперболоид, расположен напротив источника питания антенны. Он также известен как вторичный гиперболоидный рефлектор или субрефлектор . Он расположен так, что его один из фокусов совпадает с фокусом параболоида. Таким образом, волна отражается дважды.
На приведенном выше рисунке показана рабочая модель подачи кассегрена.
Работа антенны Кассегрена
Когда антенна действует как передающая антенна, энергия от источника излучается через рупорную антенну на гиперболоидный вогнутый отражатель, который снова отражается на параболическом отражателе. Оттуда сигнал отражается в пространстве. Следовательно, потери энергии контролируются, и направленность улучшается.
Когда для приема используется та же антенна, электромагнитные волны попадают на отражатель, отражаются на вогнутый гиперболоид и оттуда доходят до источника. В этом случае для приема этого сигнала используется антенна волноводного рупора, которая направляет ее в схему приемника для усиления.
Посмотрите на следующее изображение. На нем показан параболоидный отражатель с подачей кассегрена.
преимущества
Ниже приведены преимущества параболической отражательной антенны —
-
Уменьшение малых долей
-
Потеря мощности снижается
-
Эквивалентное фокусное расстояние достигается
-
Лента может быть размещена в любом месте, в зависимости от нашего удобства
-
Регулировка луча (сужение или расширение) осуществляется путем регулировки отражающих поверхностей.
Уменьшение малых долей
Потеря мощности снижается
Эквивалентное фокусное расстояние достигается
Лента может быть размещена в любом месте, в зависимости от нашего удобства
Регулировка луча (сужение или расширение) осуществляется путем регулировки отражающих поверхностей.
Недостаток
Следующее является недостатком параболической отражательной антенны —
-
Некоторая часть мощности, которая отражается от параболического отражателя, затруднена. Это становится проблемой с параболоидом малого размера.
Некоторая часть мощности, которая отражается от параболического отражателя, затруднена. Это становится проблемой с параболоидом малого размера.
Приложения
Ниже приведены применения параболической отражающей антенны:
-
Параболический отражатель подачи кассегрена в основном используется в спутниковой связи.
-
Также используется в беспроводных телекоммуникационных системах.
Параболический отражатель подачи кассегрена в основном используется в спутниковой связи.
Также используется в беспроводных телекоммуникационных системах.
Давайте посмотрим на другой тип подачи, называемый григорианским, для параболических отражателей.
Григорианский канал
Это другой тип используемого корма. Есть пара определенных конфигураций, где ширина луча подачи постепенно увеличивается, в то время как размеры антенны остаются фиксированными. Такой тип корма известен как григорианский корм. Здесь гиперболоид выпуклой формы Кассегрена заменяется параболоидным отражателем вогнутой формы, который, конечно, меньше по размеру.
Эти отражатели григорианского типа подачи могут быть использованы четырьмя способами —
-
Григорианские системы с использованием эллипсоидального субрефлектора отражателя в фокусах F1.
-
Григорианские системы, использующие эллипсоидальный субрефлектор отражателя в фокусах F2.
-
Системы Кассегрена, использующие гиперболоидный суботражатель (выпуклый).
-
Системы Кассегрена, использующие гиперболоидный суботражатель (вогнутый, но подача находится очень близко к нему.)
Григорианские системы с использованием эллипсоидального субрефлектора отражателя в фокусах F1.
Григорианские системы, использующие эллипсоидальный субрефлектор отражателя в фокусах F2.
Системы Кассегрена, использующие гиперболоидный суботражатель (выпуклый).
Системы Кассегрена, использующие гиперболоидный суботражатель (вогнутый, но подача находится очень близко к нему.)
Это все просто упомянуть, потому что они не популярны и не широко используются. У них есть свои ограничения.
На рисунке четко изображена схема работы всех типов отражателей. Существуют и другие типы параболоидных отражателей, такие как —
- Cut- параболоид
- Параболический цилиндр
- Таблетница параболоидная
Тем не менее, все они редко используются из-за ограничений и недостатков, которые они имеют в своих условиях труда.
Следовательно, из всех типов зеркальных антенн наиболее часто используются простые параболические отражатели и параболические отражатели с подачей кассегрена.