Властивостей дводзеркальних антен

Особливості конструкції та спрямованих

Для здійснення широкосмугового сканування ДС у дзеркальних антенах використовують дзеркала сферичної форми. У таких антенах шляхом повороту опромінювача можна відхилити максимум ДС без істотної зміни в більш широкому секторі кутів ніж при використанні параболічного дзеркала. Однак при цьому для формування ДС використовується тільки частина дзеркала, що опромінюється, тобто поверхня дзеркала використовується не ефективно. Крім того розкрив не буде синфазним і КСД буде меншим.

Для розширення можливостей із сканування ДС використовують дводзеркальні антени.

Дводзеркальна антена у найпростішому варіанті складається із опромінювача малого та великого дзеркала. Розрізняють дводзеркальні антени Кассегрена-Максутова та Грегорі.

Форму та розташування дзеркал вибирають так, щоби розкрив великого дзеркала був синфазним.

Велике дзеркало являє собою параболоїд обертання або параболічний циліндр.

У системі Коссегрена-Максутова (рис. 8.32, а) мале дзеркало гіперболічної форми встановлюється перед фокусом великого. Фазовий центр опромінювача суміщається з фокусом малого дзеркала F ₁, а другий фокус малого дзеркала суміщається з фокусом великого дзеркала F ₂.

У системі Грегорі мале дзеркало у вигляді вирізки із елепсоїда обертання встановлюється за фокусом великого. Ближній фокус малого дзеркала F ₂ суміщується із фокусом великого дзеркала, а в дальньому фокусі F ₁ розміщують фазовий центр опромінювача.

Принцип дії дводзеркальної антени полягає у такому. Мале дзеркало відбиває пучок променів, що виходять від опромінювача, на велике дзеркало. При цьому велике дзеркало опромінюється ніби то фіктивним точковим опромінювачем, що розміщений у фокусі F ₂. В результаті відбиття від великого дзеркала утворюється паралельний пучок променів. Тобто розкрив великого дзеркала синфазний, формується вузька ХС.

У загальному випадку мале дзеркало затіняє розкрив великого, що зменшує КВП і КСД та збільшує рівень бічних пелюсток. Для оцінки степеня затінення великого дзеркала вводять коефіцієнт відносного затінення

, (8.37)

де d_о − діаметр малого дзеркала;

L − діаметр великого дзеркала.

Для реальних конструкцій σ _т =0,01…0,06.

У дводзеркальних антенах у випадку поля лінійної поляризації виникає можливість повного уникнення тіньового ефекту. Такий метод отримав назву поляризаційного. Поляризаційний метод уникнення затінення пояснюється на рис. 8.33.

Мале дзеркало являє собою решітку із паралельних провідних пластин, відстань між якими d <<λ. Тому воно є «непрозорим» для хвилі, у якої вектор паралельний пластинам решітки і «прозорим» для хвилі, у якої вектор перпендикулярний до них. Хвиля, що йде від опромінювача, поляризована паралельно пластинам решітки малого дзеркала, тому відбивається у бік великого дзеркала. При відбитті від великого дзеркала площина поляризації хвилі повертається на 90º.

Для забезпечення повороту площини поляризації на 90^о перед великим дзеркалом на відстані встановлюється решітка із висотою . Пластини орієнтовані під кутом 45^о до напрямку дротів (пластин) на малому дзеркалі (рис. 8.33).

Вектор електричного поля, що падає на решітку великого дзеркала , може бути розкладеним на дві складові − паралельну та перпендикулярну дротам решітки. Складова відбивається від решітки з поворотом фази на π за умовою збереження граничних умов. Перпендикулярна складова проникає скрізь решітку, проходить шлях λ/4 відбивається від дзеркала і повертається назад. Загальний набіг фази на шляху між дзеркалом і краєм решітки з урахуванням зміни фази на π при відбитті від дзеркала складає 2π. Тому вектор біля малого дзеркала колінеарний вектору (рис. 8.33).

Результуючий вектор виявляється перпендикулярним дротам решітки малого дзеркала і хвиля проходить безперешкодно через нього.

До основних переваг дводзеркальних антен порівняно із однодзеркальними антенами слід віднести:

1. Дводзеркальні антени мають менші повздовжні розміри порівняно з однодзеркальними, особливо системи Касегрена.

2. Розміщення опромінювача поблизу вершини великого дзеркала радикально спрощує конструкцію і призводить до істотного зменшення довжини фідерного тракту. Як відомо, фідер є вагомим джерелом шумів. Зменшення його довжини дозволяє підвищити відношення сигнал/шум.

3. Розміщення опромінювача поблизу вершини великого дзеркала призводить також до того, що опромінювач, спрямовується у верхню, малошумову напівсферу. Це зменшує шумову температуру на відміну від однодзеркальних антен, у яких опромінювач спрямовується у бік Землі.

4. У дводзеркальних антенах сканування променя можна здійснити шляхом коливання малого дзеркала, а опромінювач з фідером лишаються нерухомими, що спрощує конструкцію.

5. Можливість покращання характеристик антен шляхом відповідного підбору профілю двох дзеркал, наприклад побудова апланатичних систем, які забезпечують не викривлене сканування у широких межах.

Таким чином, перехід до багатодзеркальних систем істотно розширює можливості класу дзеркальних антен.

Дата добавления: 2014-11-29