3.1 Антенны с передним питанием-прямофокусные, осесимметричные

Антенна с передним питанием, прямофокусная, осесимметричная имеет отражающую зеркальную поверхность параболического типа, в фокусе которой находится облучатель. Параболическая поверхность определяет параметры и качество прямофокусной антенны.

Для максимального использования поверхности параболоида необходимо, чтобы в его раскрыве было равномерное по амплитуде распределение электромагнитного поля. Для этого необходимо удалять от поверхности параболоида точечный облучатель, а так как он всегда должен размещаться в фокусе, то необходимо увеличивать фокусное расстояние или, по-другому, уменьшать угол раскрыва параболоида. Если угол раскрыва меньше 90°, то фокус находится вне параболоида и с уменьшением угла раскрыва поверхность отражателя “освещается” все равномернее. С другой стороны, при этом увеличивается часть излучаемой облучателем энергии, которая "переливается" за края параболоида и рассеивается в свободном пространстве. В результате по- являются боковые и задние лепестки ДН. Рассеивание энергии снижает направленные свойства антенны, а равномерное освещение поверхности параболоида повышает коэффициент использования площади раскрыва. Здесь определенно существует компромисс между длиной фокусного расстояния и площадью раскрыва (апертурой) параболоида. Это искомое значение лежит в интервале (0,3...0,4) F/ D (где F – фокусное расстояние, D – диаметр антенны), и коэффициент использования поверхности раскрыва антенны при этом составляет 0,5...0,7. Для антенн со смещенным облучателем (офсетных) оптимальное отношение F/ D (D - малая ось эллипса, принимаемая за условный диаметр) лежит в пределах 0,5...0,6. Меньшее значение соответствует антеннам меньшего размера. Приведенное значение данного отношения и есть искомый компромисс между снижением действующей поверхности антенны и потерями энергии за счёт её "перелива".

3.2 Двузеркальные осесимметричные антенны (антенны Кассегрена)

Двузеркальные осесимметричные антенны – антенны Кассегрена – в силу своих достоинств нашли широкое применение в современных спутниковых и наземных передающих станциях. Используются они и для приёма. Так как поверхность параболоида освещается отражёнными от поверхности контррефлектора электромагнитными волнами, направленными на него облучателем, то «освещение» параболоида (основного зеркала) будет таким, каким создает его облучатель через контррефлектор (рис.6.). Поэтому для «освещения» контррефлектора нужен облучатель больших размеров, чем для антенн с передним питанием. Антенны Кассегрена имеют следующие преимущества перед антеннами с передним питанием. Как известно, для максимального использования площади раскрыва антенны необходимо обеспечить равномерное «освещение» поверхности параболоида, что, как видно из предыдущих суждений, у антенн с передним питанием получить довольно сложно, а у антенн Кассегрена получается относительно просто. Для этого изменяют (модифицируют) форму контррефлектора таким образом, чтобы некоторая часть энергии, попадавшая до модификации на центральную область основного зеркала (параболоида), перераспределялась бы к его краям и распределение электромагнитного поля по амплитуде в раскрыве антенны было бы близко к равномерному. Так как размеры контррефлектора достаточно велики по сравнению с дли- ной волны, то оказывается возможным получить быстрый спад излучаемой энергии за краями основного зеркала и обеспечить тем самым малый её «перелив».

Рис.6. Принцип работы антенны Кассегрена:

1 – параболическая поверхность, 2 - контррефлектор, 3 – облучатель.

Поэтому возникающие фазовые искажения компенсируются изменением формы основного зеркала так, чтобы за счет изменения длины пути, проходимого электромагнитными волнами, поле в раскрыве антенны стало бы синфазным.

Особенно удобны для применения антенны Кассегрена, когда необходимо вести передачи на разных частотах. Это значит, что, если зеркало антенны необходимо «освещать» поочерёдно различными облучателями, которые имеют разные размеры и конструкцию, необходимо менять эти облучатели. У антенн с передним питанием замена облучателя – весьма трудоёмкий процесс, особенно когда антенна установлена на высоте, а у антенн Кассегрена всё получается намного проще. Если, например, имеются несколько типов облучателей пригодных для «освещения» одного и того же контррефлектора, то их поочерёдно можно помещать в центр параболоида. В то же время может быть необходима и замена контррефлектора. Тогда создаётся единая конструкция (контррефлектор-облучатель, жестко соединённые друг с другом), которую при необходимости можно снять и установить другую, если имеется достаточно большое отверстие в центре отражателя. Отверстие не уменьшает эффективную поверхность антенны, так как эта её часть скрывается контррефлектором.

У антенн Кассегрена более глубокий (короткофокусный) параболоид, т.е. более короткая антенна, поэтому выгодно использовать её в различных климатических условиях совместно с обтекателем. Обтекатель антенны - это радиопрозрачная пленка или кожух. Он служит для защиты внутренней поверхности параболоида и облучателя от атмосферных осадков и крепится вперед антенны. У антенн с непосредственным передним питанием фокус параболоида удалён от поверхности и, следовательно, нужен в этом случае обтекатель гораздо больших размеров.