25-09-2023
Зеркальная антенна — антенна, у которой электромагнитное поле в раскрыве образуется за счет отражения электромагнитной волны от металлической поверхности специального зеркала (рефлектора). В качестве источника волны обычно выступает небольшой излучатель, располагаемый в фокусе зеркала. В его роли может быть любая другая антенна с фазовым центром, излучающая сферическую волну. Основная цель зеркальных антенн сводится к преобразованию сферического или цилиндрического фронта волны в плоский[1].
Содержание |
В последнее время зеркальные антенны одни из самых распространенных узконаправленных антенн диапазона УКВ[1].
Обычно в зеркальных антеннах происходит преобразование более широкой диаграммы направленности облучателя в узкую диаграмму направленности самой антенны[1].
Кромка зеркала и плоскость Z образуют поверхность называемую раскрывом зеркала. При этом радиус R называется радиусом раскрыва, а угол 2ψ — углом раскрыва зеркала. От угла раскрыва зависит тип зеркала[2]:
Фокус облучателя антенны может раполагаться как в фокусе зеркала F, так и смещенным относительно него. Если фокус облучателя расположен в фокусе антенны, то она называется прямофокусной. Прямофокусные антенны существуют различных размеров, в то время как осенесимметричные антенны, облучатель которых находится не в фокусе зеркала, обычно не превышают в диаметре более 1,5 м[3]. Такие антенны часто называют офсетными. Преимущество офсетной антенны это бо́льший коэффициент усиления антенны, что обусловлено отсутствием затенения раскрыва зеркала облучателем[3].
Зеркальная антенна может иметь дополнительное эллиптическое зеркало (двухзеркальная схема Грегори) или дополнительное гиперболическое зеркало (двухзеркальная схема Кассегрена), с фокусами, расположенными в фокальной плоскости зеркальной антенны. При этом облучатель расположен в фокусе дополнительного зеркала.
Зеркальная антенна может иметь одновременно несколько облучателей, расположенных в фокальной плоскости антенны. Каждый облучатель формирует диаграмму направленности, направленную в нужном направлении. Облучатели могут работать в разных диапазонах волн (С, Ku, Ka) или каждый одновременно в нескольких диапазонах.
Расположение фокуса и фокальной плоскости зеркала антенны не зависит от рабочего диапазона волн.
В технике наибольшее распространение нашли следующие типы зеркал:
Прямофокусная параболическая зеркальная антенна
Офсетные параболические зеркальные антенны
Тороидальная зеркальная антенна
Зеркальная антенна со схемой Кассегрена
Зеркало обычно состоит из диэлектрической основы (углепластик - для космических антенн), которую покрывают металлическими листами, проводящей краской, фольгой[4]. При этом листы часто являются перфорированными, или представляют собой сетку, что обусловлено стремлением снизить вес конструкции, а также максимально снизить сопротивление ветру и осадкам. Однако такое несплошное зеркало приводит к следующим последствиям: часть энергии проникает сквозь зеркало, что приводит к ослаблению КНД антенны, и усилению излучения позади рефлектора. Эффективность антенны с несплошным зеркалом рассчитывается по формуле , где - мощность излучения позади рефлектора, а - мощность излучения рефлектора (падающей волны)[4]. Если , несплошное зеркало считают хорошим. Данное условие обычно выполняется при диаметре отверстий перфорированного зеркала менее и суммарной площади отверстий до от всей площади зеркала[4]. Для сетчатых зеркал диаметр отверстий не должен превышать [4].
Это заготовка статьи о радиосвязи. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
Параболическая антенна.