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;
4. фокус; 
5. фокусное расстояние;
6.  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.