Общие сведения
Структура зеркальной антенны
В последнее время зеркальные антенны одни из самых распространенных узконаправленных антенн диапазона УКВ[1].
Обычно в зеркальных антеннах происходит преобразование более широкой диаграммы направленности облучателя в узкую диаграмму направленности самой антенны[1].
Кромка зеркала и плоскость Z образуют поверхность называемую раскрывом зеркала. При этом радиус R называется радиусом раскрыва, а угол 2ψ — углом раскрыва зеркала. От угла раскрыва зависит тип зеркала[2]:
если ψ < π/2 — зеркало называют мелким или длиннофокусным;
если ψ > π/2 — глубоким или короткофокусным,
если ψ = π/2 — средним.
Фокус облучателя антенны может как располагаться в фокусе зеркала F, так и быть смещенным относительно него. Если фокус облучателя расположен в фокусе антенны, то она называется прямофокусной. Прямофокусные антенны существуют различных размеров, в то время как осенесимметричные антенны, облучатель которых находится не в фокусе зеркала, обычно не превышают в диаметре более 1,5 м[3]. Такие антенны часто называют офсетными. Преимущество офсетной антенны это бо́льший коэффициент усиления антенны, что обусловлено отсутствием затенения раскрыва зеркала облучателем[3].
Зеркальная антенна может иметь дополнительное эллиптическое зеркало (двухзеркальная схема Грегори) или дополнительное гиперболическое зеркало (двухзеркальная схема Кассегрена), с фокусами, расположенными в фокальной плоскости зеркальной антенны. При этом облучатель расположен в фокусе дополнительного зеркала.
Зеркальная антенна может иметь одновременно несколько облучателей, расположенных в фокальной плоскости антенны. Каждый облучатель формирует диаграмму направленности, направленную в нужном направлении. Облучатели могут работать в разных диапазонах волн (С, Ku, Ka) или каждый одновременно в нескольких диапазонах.
Расположение фокуса и фокальной плоскости зеркала антенны не зависит от рабочего диапазона волн.
Особенности конструкции
Зеркало обычно состоит из диэлектрической
основы (углепластик - для космических
антенн), которую покрывают металлическими
листами, проводящей краской, фольгой[4].
При этом листы часто являются
перфорированными, или представляют
собой сетку, что обусловлено стремлением
снизить вес конструкции, а также
максимально снизить сопротивление
ветру и осадкам. Однако такое несплошное
зеркало приводит к следующим последствиям:
часть энергии проникает сквозь зеркало,
что приводит к ослаблению КНД
антенны, и усилению излучения позади
рефлектора. Эффективность антенны с
несплошным зеркалом рассчитывается по
формуле
,
где
-
мощность излучения позади рефлектора,
а
-
мощность излучения рефлектора (падающей
волны)[4].
Если
,
несплошное зеркало считают хорошим.
Данное условие обычно выполняется при
диаметре отверстий перфорированного
зеркала менее
и
суммарной площади отверстий до
от
всей площади зеркала[4].
Для сетчатых зеркал диаметр отверстий
не должен превышать
[4].
Характеристики зеркальных антенн[править | править вики-текст]
Ширина диаграммы направленности (ДН) в заданных плоскостях (Е, Н) или во всех направлениях
Форма ДН (контурная, круговая)
Коэффициент направленного действия
Коэффициент усиления в максимуме ДН антенны[5]
Эффективная площадь антенны[6]
КПД антенны
Уровень боковых лепестков
КСВ
Поляризация (круговая, линейная)
Направление вращения поля антенны
Коэффициент поляризации
Диапазон рабочих частот
Допустимые ветровые нагрузки
Вес (для космических антенн)