Типи опромінювачів параболоїда обертання

Основні геометричні співвідношення та

Дзеркальних антен

Призначення, принцип дії та основні типи

Дзеркальні антени

Дзеркальними антенами (ДА) називають антени, що формують ДС завдяки відбиттю електромагнітних хвиль слабкоспрямованого первинного джерела (опромінювача) від металевого дзеркала (рефлектора). Конструкція ДА наведена на рис. 8.25.

ДА класифікують за формою та кількістю дзеркал, що використовуються.

За формою поверхні відбиття ДА поділяють на параболічні (параболоїд обертання та параболічний циліндр), сферичні, плоскі кутові і спеціального профілю.

За кількістю дзеркал, що використовуються, розрізняють однодзеркальні та багатодзеркальні конструкції.

Принцип дії заснований на перетворенні сферичного або циліндричного фронту хвилі опромінювача в плоский у розкриві дзеркала за рахунок вирівнювання геометричних шляхів променів. Синфазність поля у розкриві дзеркала дозволяє досягти високу спрямованість антени.

Розмістимо дзеркало в полярній системі координат ρ,Ψ, як показано на рис. 8,26. У точці F знаходиться фазовий центр опромінювача.

Рівняння профілю дзеркала отримаємо з умови рівності шляхів до розкриву довільного променя, що падає на точку С, та променя, що падає на вершину дзеркала – точку О

.

З властивостей прямокутного трикутника випливає

.

Виключимо з рівняння величину z та вирішимо відносно ρ

. (8.29)

Отримали рівняння параболоїда обертання.

Отже дзеркало має бути вирізкою з параболоїда обертання.

Параболоїд обертання призначений для формування вісесиметричої ХС. Поверхня параболоїда обертання утворюється шляхом обертання навколо фокальної осі (осі Z) параболи (рис. 8.26).

На рис. 8.26 наведені такі геометричні параметри параболоїда обертання:

точка О − вершина параболоїда;

точка F − фокус параболоїда;

L − діаметр розкриву;

– радіус розкриву дзеркала;

2Ψ_o − кут розкриву;

f − фокусна відстань;

p=2f − фокальний параметр

− глибина дзеркала .

Між геометричними величинами параболоїда обертання існують певні співвідношення:

; (8.30)

; (8.31)

. (8.32)

Пряма, що проходить через вершину та фокус дзеркала, називається оптичною або фокальною віссю.

Якщо , то параболоїд називають мілким або довгофокусним, а якщо − глибоким або короткофокусним.

Розглянемо опромінювачі параболоїда обертання. Опромінювач є найважливішим елементом дзеркальної антени і у значній мірі визначає її параметри. Опромінювач повинен:

випромінювати сферичний або близький до сферичного (у межах кута 2Ψ_о) фронт хвилі, тобто опромінювач повинен мати фазовий (або умовний фазовий) центр;

мати ХС односторонню, близьку до осесиметричної. Ширина ХС має бути узгоджена з кутом розкриву дзеркала. Рівень бічних пелюсток має бути мінімальним;

мати задану поляризацію;

мати не великі розміри, щоб менше затіняти розкрив дзеркала;

пропускати задану потужність випромінювання та мати добре узгодження з фідером у заданому діапазоні частот.

На практиці використовуються такі типи опромінювачів: двовібраторний опромінювач, що живиться коаксіальним фідером або хвилеводом прямокутного перерізу; вібратор з плоским рефлектором; спіральна антена; відкритий кінець хвилеводу; рупор; двощілинний опромінювач та інші.