Tükör antenna

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt hozzászólók, és jelentősen eltérhet a 2017. szeptember 10-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 22 szerkesztést igényelnek .

Tükörantenna  - olyan antenna , amelyben az elektromágneses mező a nyílásban egy speciális tükör ( reflektor ) fémfelületéről való elektromágneses hullám visszaverődése miatt jön létre . A hullám forrása általában egy kis emitter, amely a tükör fókuszában helyezkedik el. Szerepében bármilyen más antenna lehet fázisközponttal, amely gömbhullámot bocsát ki. A reflektorantennák fő célja, hogy egy gömb- vagy hengeres hullámfrontot lapos fronttá alakítsanak [1] .

Történelem

A parabolaantennát Heinrich Hertz német fizikus találta fel 1887-ben. Hertz kísérletei során hengeres parabola reflektorokat használt a dipólantennák meggyújtására. Az antenna apertúrája 1,2 méter széles volt, és körülbelül 450 MHz -es frekvencián használták . A reflektor cinkacéllemezből készült. Két ilyen antennával, egy adóval és egy vevővel, a Hertz sikeresen bizonyította az elektromágneses hullámok létezését, amit Maxwell 22 évvel korábban megjósolt.

Guglielmo Marconi olasz feltaláló az 1930-as években egy parabola reflektort használt kísérletei során arra, hogy jeleket továbbítsanak egy hajóra a Földközi -tengeren . 1931-ben 1,7 GHz-es rádiórelé telefonos kommunikációt létesítettek a La Manche csatornán , reflektorantenna segítségével. Az első nagy, 9 méteres reflektorátmérőjű parabola antennát Grote Reber rádiócsillagász építette 1937-ben a hátsó udvarában. Segítségével felfedezte a csillagos eget.

A második világháború alatti radarfejlesztés lendületet adott a parabolaantennák új formáinak kifejlesztéséhez, ágazati sugárzási mintázatú antennákat hoztak létre. A háború után 60 méteres tükörátmérőjű parabolaantennákat hoztak létre (Bear Lakes a Szovjetunióban ), egy 100 méteres rádióteleszkópot Green Bankban, Nyugat-Virginiában és mások.

Az 1960-as években a reflektorantennákat széles körben kezdték használni földi rádiórelé kommunikációs hálózatokhoz. Az első műholdas kommunikációra használt tányérantennát 1962-ben építették az angliai cornwalli Gunhillyben , hogy működjön együtt a Telstar kommunikációs műholddal. A Cassegrain antennát 1963-ban Japánban fejlesztette ki az NTT, a KDDI és a Mitsubishi Electric . Az 1980-as években a parabolaantennák sugárzási mintázatának összetett számításaira képes számítógépek megjelenése komplex aszimmetrikus és többtükör antennák kifejlesztéséhez vezetett.

Általános információk

A tükörantennák az egyik legelterjedtebb szűken irányított antenna a VHF -tartományban [1] .

A reflektorantennákban általában a betáplálás szélesebb sugárzási mintája az antenna keskeny sugárzási mintájává alakul [1] .

A tükör éle és a Z sík egy felületet alkotnak, amelyet tükörnyílásnak neveznek. Ebben az esetben az R sugarat a nyílás sugarának, a 2ψ szöget pedig a tükör nyílásszögének nevezzük. A tükör típusa a rekeszszögtől függ [2] :

Az antenna betáplálásának fókusza az F tükör fókuszában is elhelyezhető, és ahhoz képest eltolható. Ha a besugárzó fókusza az antenna fókuszában van, akkor ezt közvetlen fókusznak nevezzük . A közvetlen fókuszú antennák különböző méretűek, míg az őszi szimmetrikus antennák, amelyek betáplálása nem a tükör fókuszában van, általában nem haladja meg az 1,5 m átmérőt [3] . Az ilyen antennákat gyakran offset antennáknak nevezik . Az eltolásos antenna előnye a nagyobb antennaerősítés, ami annak köszönhető, hogy az előtolás nem árnyékolja a tükörnyílást [3] . Az ofszet antennák reflektora egy forgásparaboloid oldalsó kivágása. Az ilyen antennákban lévő besugárzók fókusza a reflektor fókuszsíkjában található.

A reflektáló antenna tartalmazhat egy további elliptikus tükröt (kéttükrös Gregory-séma ) vagy egy további hiperbolikus tükröt ( kéttükrös Cassegrain-séma ), ahol a fókuszpontok a reflektorantenna fókuszsíkjában helyezkednek el. Ebben az esetben a besugárzó a kiegészítő tükör fókuszában található.

Egy reflektorantenna egyszerre több betáplálást is tartalmazhat, amelyek az antenna fókuszsíkjában helyezkednek el. Mindegyik besugárzó a kívánt irányba irányított sugárzási mintát alkot. A besugárzók működhetnek különböző hullámsávokban ( C , Ku , Ka ), vagy mindegyik egyszerre több sávban.

A fókusz helye és az antennatükör fókuszsíkja nem függ a működési hullámhossz-tartománytól.

A reflektorantenna a feladatoktól és a besugárzótól függően egy szűk irányú össz-, összegkülönbség-mintát (iránykeresőknél) vagy több többirányú mintázatot alkot egyszerre - több besugárzó használata esetén.

Tükrök típusai

A technológiában a következő típusú tükröket használják a legszélesebb körben:

  1. parabolatükrök hengeres vagy gömb alakú hullámot síkhullámmá alakítanak át. Hengeres hullámnál a tükör parabola henger , gömbhullámnál forgásparaboloid [1] .
  2. a gömbtükrök alig különböznek a gömb sugarának felével egyenlő gyújtótávolságú parabolatükröktől [1] .
  3. a lapos tükröket főleg vibrátorantennákban, esetenként periszkópos és erősen irányított formában alkalmazzák [1] , míg két, egymással bizonyos szögben elhelyezett tükörből álló rendszer egy szimmetrikus vibrátorral (táplálással) egy sarokantennát alkot (a tükröt ebben az esetben saroknak nevezzük) [4] .
  4. a speciális profiltükrök gyakrabban olyan parabolatükrök, amelyek a parabola felületétől számított eltéréssel rendelkeznek. Az ilyen antennák használatának fő célja egy speciális alakú sugárzási minta kialakítása, például koszekáns [1] vagy bármilyen adott alakú. Speciálisan kialakított tükrök segítségével sugárzási mintázatot is létrehozhatunk, kényelmes szolgáltatási területet, amelyben rádióállomás működik (például: műhold, mobil bázisállomás ). Az ilyen tükrök használatának fő célja a megújuló energiaforrások energiaforrásának megtakarítása a szolgáltatási területen a maximális vételi és átviteli minőség mellett.

Tervezési jellemzők

A tükör általában dielektromos alapból ( űrantennákhoz szénszál ) áll, amelyet fémlemezekkel, vezető festékkel és fóliával borítanak [4] . Ugyanakkor a lapok gyakran perforáltak vagy hálósak, ami a szerkezet súlyának csökkentésére, valamint a szél- és csapadékállóság minimalizálására vezethető vissza. Egy ilyen nem folytonos tükör azonban a következő következményekkel jár: az energia egy része áthatol a tükörön, ami az antenna irányítottságának gyengüléséhez , valamint a reflektor mögötti sugárzás növekedéséhez vezet. Egy nem szilárd tükörrel rendelkező antenna hatásfoka a következő képlettel számítható ki , ahol a reflektor mögötti sugárzási teljesítmény, és a reflektor sugárzási teljesítménye (beeső hullám) [4] . Ha , egy nem folyamatos tükör jónak tekinthető. Ez a feltétel általában akkor teljesül, ha a perforált tükör furatainak átmérője kisebb, mint és a lyukak teljes területe a tükör teljes területéig [4] . Hálós tükröknél a lyukak átmérője nem haladhatja meg a [4] -et .

Besugárzó

A parabolaantenna sugárzási mintáját egy betáplálás alakítja ki . Az antennában egy vagy több betáplálás lehet, egy vagy több sugárzási mintázat alakul ki az antennában. Ez történik például annak érdekében, hogy egyidejűleg több űrkommunikációs műholdról is kapjon jelet.

A besugárzók nyílása a parabola reflektor fókuszában vagy annak fókuszsíkjában található, ha egy antennában több besugárzót használnak. Több besugárzó több sugárzási mintát képez egy antennában, ez akkor szükséges, ha egy antennát egyszerre több kommunikációs műholdra irányítanak.

Lásd még: Besugárzó .

Nyalábszélesség

Az antenna szögszélessége és sugárzási mintája nem függ attól, hogy az antenna ad vagy vesz. A sugárszélességet a sugár teljesítményének felének szintje határozza meg, vagyis a maximális értékétől számított szint (-3 dB). Parabolaantennák esetében ezt a szintet a következő képlet határozza meg:

,

ahol K egy olyan tényező, amely kissé változik a reflektor alakjával, d pedig a reflektor átmérője méterben, a θ félteljesítmény-minta szélessége radiánban. A C sávban (3-4 GHz-es vétel és 5-6 GHz adás) működő 2 méteres parabolaantenna esetében ez a képlet körülbelül 2,6°-os sugárszélességet ad.

Az antenna erősítését a következő képlet határozza meg:

Az erősítés és a nyalábszélesség között fordított összefüggés van.

A nagy átmérőjű parabolaantennák nagyon keskeny nyalábokat alkotnak. Az ilyen sugarak kommunikációs műholdra irányítása problémát jelent, mivel a fő lebeny helyett az antennát az oldallebenyre irányíthatja.

Az antenna mintája keskeny főnyaláb és oldallebenyek. A főnyalábban a körpolarizációt a feladatoknak megfelelően állítjuk be, a polarizáció mértéke a főnyaláb különböző helyein eltérő, az első oldallebenyekben a polarizáció az ellenkezőjére, balról jobbra, jobbról balra változik.

Reflektorantennák jellemzői

A reflektorantenna jellemzőit a távoli mezőben mérik.

Érdekes tények

Alkalmazás

A parabolaantennákat nagy nyereségű antennákként használják a következő típusú kommunikációhoz: rádiórelé a közeli városok között, vezeték nélküli WAN / LAN adatkapcsolatok, műholdas és űrhajók kommunikációjához. Rádióteleszkópokhoz is használják.

A parabolaantennákat radarantennaként is használják hajók, repülőgépek és irányított rakéták irányítására. Az otthoni műholdas televízió-vevőkészülékek megjelenésével a parabolaantennák a modern városok tájképének jellemzőivé váltak.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Rádióelektronika kézikönyve / Szerk. A. A. Kulikovszkij. - M . : Energia, 1967. - T. 1. - 316 p.
  2. ↑ I.P. Zaikin, A.V. Totsky, S.K. Abramov, V.V. Lukin. Mikrohullámú antennakészülékek tervezése / Szerk. A. A. Kulikovsky .. - Harkov: Nat. űrrepülés un-t „Khark. repülés Intézet", 2005. - S. 47. - 107 p.
  3. ↑ 1 2 reflektor antennák archiválva : 2011. április 5. a Wayback Machine -nél az antenna.tj oldalon
  4. ↑ 1 2 3 4 5 Shifrin Ya.S. Antennák. — VIRTA őket. Goborova L.A., 1976. - S. 239-241. — 408 p.
  5. ↑ Az erősítés és az irányítottság nem egyezik, és az antenna hatékonyságán keresztül kapcsolódnak egymáshoz .
  6. ↑ Az antenna effektív területe az erősítéshez viszonyítva a következő arányban van: . Az antenna effektív és geometriai területe közötti arány a tervezési jellemzőitől függ. A nagyobb antennák, ceteris paribus, is nagyobb hatásos területtel rendelkeznek.