6. Дзеркальні параболічні антени Конструкція та характеристики параболічних антен

Дзеркальні антени є найбільш розповсюдженими гостроспрямованими антенами. Їх широке використання пояснюється простотою конструкції, можливістю одержання різних видів діаграм спрямованості, високим коефіцієнтом корисної дії, малою шумовою температурою, хорошими діапазонними властивостями і т.д. У радіолокації дзеркальні антени дозволяють легко отримати рівносигнальну зону, допускають одночасне формування кількох ДС зі спільним дзеркалом (у тому числі сумарних та різницевих). Деякі типи дзеркальних антен можуть забезпечити досить швидке коливання променя в значному кутовому секторі. Дзеркальні антени є найбільш розповсюдженим типом антен для супутникового телебачення, космічного зв’язку та радіоастрономії, і саме за допомогою них вдається створювати гігантські антенні споруди з ефективною поверхнею розкриву в тисячі квадратних метрів.

Дзеркальними (рефлекторними) антенами називають апертурні антени, у яких застосовується явище відбиття хвиль від металевого дзеркала (рефлектора) для перетворення слабоспрямованих електромагнітних хвиль, створених первинним випромінювачем (опромінювачем), на гостроспрямовані хвилі, які випромінюються в простір. Джерелом електромагнітної хвилі звичайно служить яка-небудь невелика слабоспрямовуюча антена, що називається в цьому разі опромінювачем дзеркала. Для того щоб на дзеркало потрапляла основна частина електромагнітної енергії, що випромінюється опромінювачем, останній повинен бути односпрямованим.

Найбільш застосовувані види дзеркал – це параболоїд обертання (рис.6.1,а) та параболічний циліндр (рис.6.1,б). Зустрічаються й інші антенні дзеркала, побудовані на основі параболи. Усі ці рефлекторні антени інакше називають параболічними.

Розкривом, або апертурою, такої антени називають частину площини, що обмежена зовнішніми краями рефлектора. Розкрив параболічного циліндра має форму прямокутника зі сторонами a і b.

Фокусною відстанню f параболічного рефлектора називають найкоротшу відстань від його поверхні до точки F, яка називається фокусом параболи. Фокальною лінією параболічного циліндра F₁F₂ є лінія, паралельна твірним циліндра; вона проходить через фокус вихідної параболи.

Полярну систему координат для параболічних антен розглядають відносно точки F, фокуса параболоїда (рис.6.1,а). Подвоєне максимальне значення кута , яке позначається як 2₀, має назву кута розкриву дзеркала.

Дзеркало відповідно до свого призначення повинне повністю відбивати електромагнітні хвилі, що падають на нього. Тому його поверхня виготовляється із добре провідних металів. Найкращу відбивну здатність мають суцільні металеві поверхні, товщина яких у 2-3 рази більша, ніж товщина скін-шару  (відстань, на якій амплітуда електромагнітного поля зменшується в e разів). Суцільні відбивачі виготовляються у вигляді металевих листів або ж плівок (фольги), які наносяться на легку діелектричну основу з пінопласту або ж на склотканину.

а б

Рис. 6.1. Рефлектори у вигляді параболоїда обертання (а) та параболічного циліндра (б):  - відстань від фокуса до точки спостереження;  - кут між віссю рефлектора (FO) і напрямком на точку спостереження

Для зменшення ваги та вітрового навантаження відбивну поверхню інколи виготовляють у вигляді перфорованих листів, однолінійної або дволінійної сітки з дротів круглого чи прямокутного перерізу. У разі несуцільного відбивача частина електромагнітної енергії просочується крізь нього, утворюючи небажане заднє випромінювання й зменшуючи коефіцієнт підсилення антени. Для зменшення просочування характерні розміри отворів не повинні перевищувати (0,10,2).