Оптимальні параметри параболічної антени

Оптимальна фокусна відстань рефлектора f, що забезпечує за даного діаметра його розкриву d та даної ДC опромінювача найбільше значення КСД антени, визначається діаметром розкриву рефлектора і ДС опромінювача. Значення f / d залежно від m наведені в таблиці.

m	f / d
1	0,35-0,40
2	0,40-0,50
3	0,50-0,625

На рис.8.4 зображені два довгофокусні параболоїди, один з яких має кут розкриву 2₀', а кут розкриву другого 2₀'' > 2₀'. Контррефлектор (рис.6.4) забезпечує одностороннє випромінювання з опромінювача. Зі зменшенням кута розкриву більша частина енергії опромінювача втрачається за межами рефлектора, але сам рефлектор опромінюється більш рівномірно. Розсіювання енергії знижує ККД антени _A, а рівномірність опромінення рефлектора сприяє підвищенню коефіцієнта використання поверхні K_вп, але оскільки коефіцієнт підсилення антени

прямо пропорційний множенню K_вп_A, то існує найбільш вигідне значення кута розкриву рефлектора. Максимальний коефіцієнт підсилення одержуємо за такого значення 2₀, за якого поле на межі розкриву згідно з ДС опромінювача становить приблизно 0,3 за амплітудою та 0,1 за потужністю від поля в центрі розкриву. Тоді маємо K_вп_A=0,45-0,65, кут розкриву 2₀=120-140, ширина головної пелюстки ДС 2_0,5=(65-70)/d та рівень першої бокової пелюстки (22-24) дБ.

Параболічну антену з дзеркалом у вигляді параболоїда обертання при оптимальній фокусній відстані характеризують такі параметри:

а) ширина променя (рад) на рівні 0,5 за потужністю в площині H ( = 0)

2_0,5^H  1,2/d ;

б) ширина променя (рад) на рівні 0,5 за потужністю у площині E ( = /2)

2_0,5^E  1,2/d ;

в) коефіцієнт спрямованої дії

D = (d/^ K_рез.вп  5,5(d/^,

де K_рез.вп = K_вп_п – результуючий коефіцієнт використання поверхні, що враховує апертурний коефіцієнт використання поверхні K_вп та коефіцієнт перехоплення дзеркалом електромагнітної енергії опромінювача _п.

Рис. 6.4. Вплив кута розкриву параболоїда на коефіцієнт

використання його поверхні

Засоби зменшення випромінювання кромок дзеркала

Важливою характеристикою будь-якої гостроспрямованої антени є рівень бокових пелюсток та розподіл їх у просторі. В останній час у зв'язку зі зростанням кількості радіослужб вимоги до бокового випромінювання антен стають все більш жорсткими.

Антени, у розкриві яких розподіл поля забезпечує нульове збудження кромок, мають понижений рівень апертурних пелюсток. Такі антени мають понижений рівень бокових пелюсток, у тому числі й пелюсток у задньому півпросторі. Це пояснюється тим, що дифракція поля опромінювача на кромці антени в цьому разі значно слабша.

Інший підхід базується на використанні поглинаючих матеріалів. Якщо периферійна частина відбивної поверхні антени покрита поглинаючим матеріалом, розподіл поля в апертурі буде близький до розподілу з нулем на краю дзеркала. Це призводить до істотного зменшення рівня бокових пелюсток. Однак це також викликає неминуче зменшення коефіцієнта підсилення антени. Тому частіше застосовуються циліндричні екрани (бленди). Розміщення вздовж контуру антени циліндричного екрана (рис.6.5,а) дозволяє істотно знизити дальнє бокове випромінювання та випромінювання в задньому півпросторі. Довжину екрана звичайно підбирають так, щоб рівень збудження його кромки був близький до нуля. Для зменшення бокових пелюсток у передньому півпросторі внутрішню поверхню бленди покривають поглинаючим матеріалом. Використання бленд дозволяє знизити бокове випромінювання на 5-10 дБ.

Зменшення випромінювання в задніх квадрантах вдається досягти також шляхом закруглення периферійної області дзеркала (рис.6.5,б).

а б

Рис. 6.5. Виготовлення кромок у вигляді бленд (а)

та закруглення периферійної частини дзеркала (б)

Інколи застосовують розфазування кромкових струмів. Якщо кромка антени являє собою коло з центром, що лежить на осі параболоїда, усі струми кромки збуджуються синфазно, що забезпечує високий рівень дифракційного поля в напрямку = 180. Для зменшення рівня цього поля необхідно надати кромці (вінцю) параболоїда таку форму, при якій парціальні дифракційні поля, збуджені окремими ділянками кромок, були розфазовані в напрямках, близьких до = 180.

На рис.6.6 наведені різноманітні типи розфазуючих кромок (спіральна, трикутна, пелюсткова). Розфазування струмів забезпечує зменшення випромінювання в напрямках, близьких до = 180, на 5-6 дБ.

Рис. 6.6. Основні типи розфазуючих кромок