.

Устройство и принцип действия параболических антенн.

Все антенны можно разделить на две большие группы: излучающие провода и излучающие поверхности. В системах передачи, работающих на частотах свыше 1 ГГц, в качестве антенн используются излучающие поверхности. К категории таких антенн относят однозеркальные и двухзеркальные параболические антенны, которые широко применяются в системе спутниковой связи.

  • 1 - параболическое зеркало, выполненное из алюминиевого сплава;
  • 2- облучатель (волноводно-рупорный, спиральный и др.);
  • 3- волновод;
  • F- фокус; 
  • OF - фокусное расстояние;
  • 2j - угол раскрыва параболоида.

В данной антенне источником ЭМВ является облучатель, т.е. первичная антенна, создающая фронт волн, близкий к сферическому. Параболический отражатель трансформирует фронт волны в плоский. Благодаря такому преобразованию формируется ДН с достаточно узким главным лепестком, ширина которого определяется т.е. чем больше диаметр зеркала da по сравнению с длиной волны l , тем выше направленные свойства антенны. Кроме того, ДН зеркальной антенны зависит от ДН облучателя и формы параболоида (глубины зеркала). Коэффициент усиления такой антенны определяется: s- площадь раскрыва; n - коэффициент использования поверхности антенны.  Т.о. G прямо пропорционален площади параболоида и имеет максимальное значение при углах раскрыва 2j = 120-130°

В реальных параболоидах коэффициент усиления G снижается из-за ряда явлений:

  • наличие кросс-поляризации (паразитная поперечная поляризация, вызываемая кривизной силовых линий на зеркале);
  • затекание токов на теневую сторону зеркала;
  • затемнение зеркала элементами крепления;
  • паразитное излучение элементов крепления;
  • реакция параболоида (дополнительное рассогласование зеркала и облучателя за счет воздействия отраженной от параболоида волны на облучатель).

Подобные явления вызывают увеличение уровня боковых лепестков. Частично некоторые из этих эффектов уменьшают за счет:

  • выбора оптимальных конструкций антенн:
  • применением двухзеркальных антенн.

Достоинством однозеркальной антенны являются ее относительная простота и малая стоимость. 

В станциях спутниковой связи получили распространение так называемые двухзеркальные антенны Кассегрена (Голландия, 1672 г.р.)  

В этой конструкции 1 фокус гиперболы F1 совпадает с фокусом параболоида, а во 2-м фокусе гиперболы F2 расположен облучатель.

Преимущества двухзеркальной антенны Кассегрена:

  • облучатель расположен у вершины главного зеркала, поэтому уменьшается длина волновода (4), а значит, снижаются потери подводимой к облучателю энертгии, а также уменьшается шумовая температура антенн;
  • за счет двойного отражения ЭМВ возникает дополнительная степень свободы для формирования требуемой ДН;

т.е. повышен уровень боковых лепестков, но значительно уменьшен уровень задних лепестков, что снижает величину шумов, принимаемых антенной от земли. Недостатки:

  • сложность конструкции;
  •  затемнение параболоида малым зеркалом;
  • значительная реакция малого зеркала на облучатель.