Antény s vysokým ziskem jsou nezbytné pro rádiovou komunikaci na dlouhé vzdálenosti, radioastronomii, radary s vysokým rozlišením atd. Nejčastěji používané vysokoziskové antény jsou reflektorové antény, protože mohou snadno dosáhnout zisků nad 30 dB pro vyšší a mikrovlnné frekvence. Takže navrhování reflektorů pro mnoho aplikací může vést k velkolepému pokroku ve vývoji sofistikovaných analytických a experimentálních technik tvarováním povrchů reflektorů a optimalizací osvětlení přes jejich otvory pro zvýšení zisku. Tento článek tedy pojednává o přehledu a reflektorová anténa – práce s aplikacemi.
Co je reflektorová anténa?
Definice reflektorové antény je; anténa, která je navržena pro odrážení dopadajících elektromagnetických signálů pocházejících ze samostatného zdroje. Tato anténa je navržena především pro provoz při vysokých mikrovlnných frekvencích. Je nejoblíbenější v anténních systémech kosmických lodí díky své lehké a jednoduché konstrukci. Tento anténa se vyrábí s různými reflektory, jejichž povrch je hyperbolický, parabolický, sféroidní nebo elipsoidní. Parabolická anténa je tedy nejčastěji používanou anténou. The schéma antény reflektoru je zobrazen níže.
Jak funguje reflektorová anténa?
Princip činnosti reflektorové antény je; tato anténa pracuje ve vysokém rozsahu mikrovlnných frekvencí. Elektromagnetická vlna na této frekvenci se chová jako světelná vlna, takže tato světelná vlna se odrazí, jakmile narazí na povrch. Tato anténa je však kombinací odrazného povrchu a napájecího prvku, což znamená, že je zapotřebí použít odrazný povrch s prvkem antény, aby byl reflexní prvek buzen. Skládá se tedy z aktivního i pasivního prvku.
Anténa používaná k buzení se nazývá aktivní prvek zatímco ten, který opět vyzařuje vyzařovanou energii přes aktivní prvek, je znám jako pasivní prvek nebo odrazná plocha. Aktivním prvkem je tedy napájení, zatímco pasivním prvkem je reflektor.
Obecně platí, že tato anténa hraje zásadní roli při šíření rádiových vln, protože mění vyzařovací diagram vyzařujícího prvku. Tyto antény fungují tak, že napájecí energie je směrována na odraznou plochu umístěnou ve vhodné poloze. Dále při získávání energie ji reflektor vede přesným směrem.
Zde je třeba poznamenat, že antény s vysokým ziskem pracují na mikrovlnných frekvencích a mají malou fyzickou velikost, která poskytuje preferovanou směrovost. Navzdory tomu, že poskytuje několik geometrických konfigurací, existuje několik populárních forem, kde je vytvořen odrazový povrch antény. Na základě toho jsou dále klasifikovány reflektorové antény.
Typy reflektorových antén
Reflektorové antény se dělí na různé typy, jako jsou tyčové, rovinné, rohové, válcové, kulové a parabolické, a každý typ je popsán níže.
Rovinný reflektor
Rovinná reflektorová anténa obsahuje primární anténu a odrazný povrch, který je velmi užitečný pro vyzařování elektromagnetické energie v preferovaném směru, avšak není proveditelný pro kolimaci energie v dopředném směru. Tento reflektor je také známý jako plochý reflektor a je považován za jeden z jednoduchých reflektorů, které směrují EM vlnu vhodným směrem.
V této anténě je rovinný kovový plech uspořádán v určité vzdálenosti od místa podávání. Pro vnitřní rádiové vlny funguje jako rovinné zrcadlo a umožňuje jim zažít odraz v něm. Rovinný reflektor má potíže s kolimací celkové energie v dopředném směru. Aby bylo možné zvládnout charakteristiky vzoru, impedanci, směrovost a zisk systému, používá se polarizace aktivního prvku s jeho polohou kolem odrazné plochy.
Rohový reflektor
Rohová reflektorová anténa obsahuje minimálně dvě nebo tři vodivé rovné plochy, které se vzájemně protínají. Takže u tohoto typu antény je napájecím prvkem buď dipól, nebo soubor kolineárních dipólů. Anténa typu rohového reflektoru se používá hlavně k dosažení kolimace elektromagnetické energie v dopředném směru. Používá se tedy k potlačení záření v bočním a zpětném směru.
Tento reflektor je upravenou verzí rovinného reflektoru, aby vykazoval maximální vyzařování v dopředném směru. Většinou je tvar rovinného reflektoru upraven kombinací dvou rovinných listů do rohu. Ty se používají ke zlepšení směrovací kapacity EM energie v dopředném směru, aby se snížil zisk zpětně odražené vlny.
Válcový reflektor
Anténní reflektor, který je vytvořen s válcovým tvarem, je známý jako válcový reflektor. Válcový tvar reflektoru jednoduše umožňuje zaměřit signál na povrch antény. Tyto reflektory jsou široce používány všude tam, kde je zapotřebí širokoúhlé vertikální pokrytí a ostré azimutální paprsky, jako jsou liniové zdroje a vzdušné navigační antény.
Sférický reflektor
Sférický reflektor je navržen s kulovým povrchem podobným válcovému reflektoru, což znamená, že tyto reflektory jsou prvky kulových povrchů. Velikost reflektoru v této anténě je polovina koulí. Ty se používají hlavně pro kolimaci energie z aktivních prvků směrem dopředu.
Parabolický reflektor
Typ reflektorové antény, která je navržena v paraboloidní struktuře pomocí vlastností paraboly, je známá jako parabolický reflektor. V této anténě je přítomen aktivní prvek, který zaostřuje hlavní osu tak, aby odrážela vyzařovanou vlnu ve směru rovnoběžném s hlavní osou.
Jak je znázorněno na výše uvedeném diagramu, vlny produkované trubkovou anténou dopadají přes reflektor. Tento reflektor je jednoduše odráží a tvoří rovinnou vlnoplochu. Tyto vlny jsou v jiných směrech zrušeny kvůli rozdílům mezi dráhou a fází. Takže tímto způsobem se parabolická reflektorová anténa změní z kulové na rovinnou vlnu.
Tyčový reflektor
Druh antény, která má tyčový reflektor, je známý jako tyčová reflektorová anténa. Tyčový reflektor se používá hlavně v a Anténa Yagi-Uda . Tento reflektor je uspořádán v určité vzdálenosti v zadní části řízeného prvku v anténě a obecně má délku nad délkou řízeného prvku, což je půlvlnný dipól. Reflektor v anténě jednoduše poskytuje indukční reaktanci, čímž vede vyzařované pole ve zpětném směru k řízenému prvku, aby se snížily ztráty v důsledku zpětně odražené vlny. Pomáhá tedy zlepšovat zisk.
Výhody
The výhody reflektorové antény zahrnout následující.
- Tyto jsou všestranné.
- Mají vynikající radiační výkon.
- Anténa parabolického typu má vysoký zisk a vysokou směrovost.
- Parabolický reflektor snižuje menší laloky.
- Množství plýtvání energií je ve srovnání s jinými anténami poměrně nízké.
- Poskytuje flexibilitu při uspořádání podávacího prvku.
- Parabolický reflektor umožňuje snadné nastavení paprsku.
Nevýhody
The nevýhody reflektorových antén zahrnout následující.
- Reflektorová anténa musí být vyvážena, aby nebyla překážkou v místě napájení.
- Konstrukce antény parabolického typu je složitý postup.
- K povrchovým deformacím v parabolické reflektorové anténě může dojít v extrémně velké parabole. To lze snížit pomocí široké sítě namísto souvislého povrchu.
- Tato velikost antény je poměrně velká a celkové náklady jsou také vysoké.
- Pro dosažení nejlepších výsledků by měl být zdroj umístěn přesně v ohnisku parabolické antény. Toho je v praxi obtížné dosáhnout.
Aplikace
The aplikace reflektorové antény e zahrnují následující.
- Reflektorová anténa byla široce používána v satelitní komunikaci, radarech, telemetrii hlubokého vesmíru, radioastronomii a dálkovém průzkumu Země.
- Typ reflektoru je nezbytnou součástí komunikačních i radarových systémů.
- Tyto antény jsou široce používány v komunikaci bod-bod, dálkovém průzkumu Země, satelitní komunikaci, telemetrii v hlubokém vesmíru a vysílání televizního signálu.
- Typy reflektorů jsou použitelné v radioastronomii, meteorologických radarech a v systémech kosmických lodí.
- Výkon antény lze zvýšit reflektory. Takže reflektorová anténa se používá ke zlepšení směrovosti.
- Tato anténa se používá v aplikacích kosmických lodí.
Tedy, toto je přehled reflektoru anténa – práce s aplikacemi. Tyto antény jsou známé jako mikrovlnné antény a rozsah provozní frekvence nabízené touto anténou je obvykle nad 1 MHz, takže se tyto antény používají v bezdrátových aplikacích. Zde je pro vás otázka, jakou funkci má anténa?
