Γωνιακός ανακλαστήρας: Εργασία, Τύποι, Υπολογισμός, μοτίβο ακτινοβολίας και οι εφαρμογές του

Μια κεραία που χρησιμοποιείται για να αντανακλά τα προσπίπτοντα ηλεκτρομαγνητικά σήματα που δημιουργούνται από μια ξεχωριστή πηγή ονομάζεται γωνιακή κεραία. Αυτές οι κεραίες λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες μικροκυμάτων, επομένως είναι πολύ δημοφιλείς στα συστήματα κεραιών διαστημικών σκαφών λόγω των χαρακτηριστικών τους όπως: απλή δομή και ελαφρύ. Αυτά τα τύπους κεραιών κατασκευάζονται με διαφορετικούς ανακλαστήρες των οποίων το επίπεδο είναι ένα παραβολικό, ελλειψοειδές, υπερβολικό (ή) σφαιροειδές. Υπάρχουν διάφοροι τύποι γωνιακών κεραιών όπως? επίπεδο, ράβδος, γωνία, σφαιρικό, παραβολικό και κυλινδρικό. Αυτό το άρθρο παρέχει σύντομες πληροφορίες για α γωνιακός ανακλαστήρας .

Τι είναι ο γωνιακός ανακλαστήρας;

Μια παθητική συσκευή που χρησιμοποιείται για την ανάκλαση ραδιοφωνικών σημάτων απευθείας πίσω προς την κατεύθυνση της πηγής εκπομπής είναι γνωστή ως γωνιακός ανακλαστήρας. Αυτός είναι ένας οπισθοανακλαστήρας που περιλαμβάνει τρεις αμοιβαία κάθετες και τεμνόμενες επίπεδες επιφάνειες που αντανακλούν τα κύματα απευθείας στην πηγή, αν και έχουν μετατραπεί. Οι τρεις τεμνόμενες επιφάνειες σε αυτήν την κεραία έχουν συχνά τετράγωνα σχήματα. Αυτή είναι μια πολύ χρήσιμη συσκευή για τη βαθμονόμηση συστημάτων ραντάρ.

Αυτοί οι ανακλαστήρες είναι κατασκευασμένοι από μεταλλικές πλάκες (ή) σύρματα που σχηματίζουν ορθές γωνίες. Αυτοί οι ανακλαστήρες έχουν την ιδιότητα ανακλαστικών ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που σημαίνει ότι αναδύονται ως φωτεινοί στόχοι πάνω από την οθόνη του ραντάρ ακόμα κι αν βρίσκονται εκτός άξονα ή μακριά. Αυτά χρησιμοποιούνται συχνά ως αναφορές ή δείκτες για μετρήσεις ραντάρ ταχύτητας, απόστασης, θέσης ή γωνίας.

Παραδείγματα γωνιακών ανακλαστών είναι οι γωνιακοί ανακλαστήρες ραντάρ και οι οπτικοί γωνιακοί ανακλαστήρες. Έτσι, ο γωνιακός ανακλαστήρας ραντάρ είναι κατασκευασμένος από ένα μέταλλο που χρησιμοποιείται για την ανάκλαση ραδιοφωνικών σημάτων από σετ ραντάρ, ενώ οι οπτικοί γωνιακοί ανακλαστήρες (γωνιακοί κύβοι/γωνίες κύβων) κατασκευάζονται με πρίσματα γυαλιού τριών όψεων που χρησιμοποιούνται στην εμβέλεια και τοπογραφία λέιζερ.

Ποιος είναι ο σκοπός ενός γωνιακού ανακλαστήρα;

Ένας γωνιακός ανακλαστήρας χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ισχυρής ηχούς ραντάρ, ιδιαίτερα από αντικείμενα που διαφορετικά θα είχαν μόνο πολύ χαμηλό αποτελεσματικό RCS (διατομή ραντάρ). Αυτός ο ανακλαστήρας έχει τουλάχιστον δύο ή πάνω από ηλεκτρικά αγώγιμες επιφάνειες όπου αυτές οι επιφάνειες είναι τοποθετημένες σταυρωτά. Εάν ένας γωνιακός ανακλαστήρας είναι μεγαλύτερος, τότε θα ανακλάται περισσότερη ενέργεια.

Πώς λειτουργεί ένας γωνιακός ανακλαστήρας;

Ένας γωνιακός ανακλαστήρας λειτουργεί χρησιμοποιώντας τον νόμο της οπτικής που σημαίνει ότι το σήμα μετά την ανάκλαση κινείται προς την παρόμοια κατεύθυνση από την οποία ελήφθη. Πιο συγκεκριμένα, η αρχή λειτουργίας του είναι κάθε φορά που ένα ηλεκτρομαγνητικό σήμα χτυπά τον γωνιακό ανακλαστήρα, τότε το εισερχόμενο σήμα θα ανακλάται από κάθε ηλεκτρικά αγώγιμη επιφάνεια στο παρελθόν, αυτό σημαίνει ότι το κύμα για μια διεδρική δομή ανακλάται δύο φορές ενώ το κύμα σε μια τριεδρική δομή ανακλάται τρεις φορές. Έτσι η κατεύθυνση διάδοσης των κυμάτων θα αντιστραφεί, επομένως αντανακλά το κύμα εντός της κατεύθυνσης από όπου κι αν εφευρέθηκαν και θεωρούνται ως παθητική συσκευή.

Οι ανακλαστήρες χρησιμοποιούνται κυρίως σε κεραίες, επομένως ο κύριος στόχος πίσω από τη διάταξη ενός ανακλαστήρα μέσα σε μια κεραία είναι η ενίσχυση της κατευθυντικότητάς του. Έτσι, οι ανακλαστήρες σε σχήμα γωνίας βοηθούν στον περιορισμό της ακτινοβολούμενης ενέργειας στη μεταλλική πλάκα και παρέχει βελτίωση εντός της κατευθυντικότητας αντανακλώντας την ενέργεια που λαμβάνεται με τον προτιμώμενο τρόπο.

Γωνιακή Κεραία Ανακλαστήρας

Μια γωνια ανακλαστήρα κεραίας είναι μια κατευθυντική κεραία που χρησιμοποιείται σε συχνότητες UHF & VHF. Αυτή η κεραία εφευρέθηκε το 1938 από τον John D. Kraus. Αυτή η κεραία περιλαμβάνει ένα διπολικό στοιχείο που είναι τοποθετημένο πριν από δύο επίπεδες ορθογώνιες ανακλαστικές οθόνες που ενώνονται συνήθως σε γωνία 90°. Αυτές οι κεραίες έχουν μέτριο κέρδος 10 έως 15 dB, υψηλή αναλογία εμπρός προς πίσω 20 έως 30 dB και ευρύ εύρος ζώνης.

Αυτές οι κεραίες χρησιμοποιούνται ευρέως για συνδέσεις επικοινωνίας σημείου-προς-σημείο τηλεόρασης UHF, κεραίες λήψης, ζεύξεις δεδομένων για WAN και κεραίες ραδιοερασιτεχνών στις ζώνες 144 MHz, 420 MHz και 1296 MHz. Αυτές οι κεραίες εκπέμπουν ραδιοκύματα που είναι γραμμικά πολωμένα και μπορούν να τοποθετηθούν είτε για κάθετη είτε για οριζόντια πόλωση.

Τύποι γωνιακών ανακλαστών

Υπάρχουν δύο τύποι γωνιακών ανακλαστήρων που διατίθενται. διεδρικό και τριεδρικό που συζητούνται παρακάτω.

Διεδρικός γωνιακός ανακλαστήρας

Η γωνιακή κεραία που έχει δύο επιφάνειες σε ορθογώνια επίπεδα είναι γνωστή ως διεδρικός γωνιακός ανακλαστήρας. Αυτή η κεραία έχει δύο επίπεδα ανακλαστήρες που σχηματίζουν διεδρική γωνία 90*. Αυτός ο τύπος ανακλαστήρα σχηματίζεται κάθε φορά που δύο αγώγιμα φύλλα ενώνονται κάθετα και αυτό χρησιμοποιείται κυρίως στις κεραίες. Αυτός ο γωνιακός ανακλαστήρας επιστρέφει το κύμα στην πηγή εκπομπής μόνο εάν η κατεύθυνση της προσπίπτουσας δέσμης είναι κάθετη στη γραμμή τομής των επιπέδων. Το κύμα σε αυτόν τον τύπο ανακλαστήρα ανακλάται δύο φορές. Αυτοί οι ανακλαστήρες είναι ευαίσθητοι στη μηχανική τους διάταξη και έτσι μπορούν να προκύψουν περισσότερα προβλήματα.

Τριεδρικός γωνιακός ανακλαστήρας

Η γωνιακή κεραία που έχει τρεις επιφάνειες σε ορθογώνια επίπεδα είναι γνωστή ως τριεδρικός γωνιακός ανακλαστήρας. Αυτός ο τύπος γωνιακού ανακλαστήρα μπορεί να διαμορφωθεί συνδέοντας τρία αγώγιμα φύλλα σε κάθετο προσανατολισμό. Το κύμα για μια τριεδρική δομή ανακλάται τρεις φορές και αυτοί οι ανακλαστήρες χρησιμοποιούνται συνήθως σε συστήματα ραντάρ.

Αυτός ο ανακλαστήρας είναι πολύ ανεκτικός στην κακή ευθυγράμμιση και αυτό προσφέρει μια απλή μέθοδο για γρήγορη ρύθμιση πεδίου και βαθμονόμηση όποτε απαιτείται. Τα ραδιοκύματα σε αυτόν τον ανακλαστήρα χτυπούν τη γωνία και αναπηδούν από κάθε επιφάνεια συνολικά τρεις φορές για να καταλήξουν σε ένα αναποδογυρισμένο κύμα που μεταδίδεται πίσω στην πηγή. Έτσι, λόγω αυτού, αυτός ο ανακλαστήρας παρέχει έναν υψηλό στόχο RCS (Radar Cross Section) για τη δοκιμή του συστήματος ραντάρ, των δεδομένων και της βαθμονόμησης για την εφαρμογή σας.

Αυτοί οι ανακλαστήρες είναι κανονικοί ανακλαστήρες ραντάρ που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη βαθμονόμηση ή τον προσδιορισμό της απόδοσης των συστημάτων ραντάρ. Αυτοί οι ανακλαστήρες προσφέρουν επιθυμητά χαρακτηριστικά όπως: μια αρκετά μεγάλη διατομή ραντάρ, ένα μεγάλο εύρος γωνιών όψεων από ένα μεγάλο RCS και το Θεωρητικό RCS απλά υπολογίζεται ως ρόλος γωνίας όψης.

Μοτίβο ακτινοβολίας γωνιακού ανακλαστήρα

Το παρακάτω σχήμα αντιπροσωπεύει το σχέδιο ακτινοβολίας του κάθετου γωνιακού ανακλαστήρα με τον κύριο άξονα. Το μοτίβο ακτινοβολίας στο πεδίο σχεδιασμού της κεραίας είναι η κατευθυντική εξάρτηση της ισχύος ραδιοκυμάτων από την κεραία. Αυτή είναι μια γραφική αναπαράσταση των ιδιοτήτων της κεραίας απομακρυσμένου πεδίου και επίσης μια παραλλαγή της ακτινοβολούμενης ισχύος από μια κεραία ως συνάρτηση της διαδρομής μακριά από την κεραία.

Υπολογισμός γωνιακού ανακλαστήρα

Ο γωνιακός ανακλαστήρας είναι μια πολύ χρήσιμη συσκευή για τη βαθμονόμηση συστήματα ραντάρ . Γενικά, αυτός ο ανακλαστήρας περιλαμβάνει κάθετες πλάκες που τέμνονται αμοιβαία. Γενικά, μπορούμε να δούμε ότι οι κοινοί γωνιακοί ανακλαστήρες είναι τριεδρικοί και διεδρικοί.

Όποτε ο διεδρικός γωνιακός ανακλαστήρας ανταποκρίνεται στη μηχανική του ευθυγράμμιση, τότε είναι εξαιρετικά ανεκτικός σε κακή ευθυγράμμιση. Έτσι, αυτό παρέχει μια βολική μέθοδο για ένα γρήγορο σύστημα πεδίου. Αυτός ο ανακλαστήρας είναι κατασκευασμένος απλά με τρεις πλάκες ορθής γωνίας που απεικονίζονται στο παρακάτω σχήμα.

Aeff = a^2 /√3

Όπου «a» είναι το μήκος της πλευράς του τριεδρικού ανακλαστήρα.

Η αποτελεσματική διατομή του ραντάρ μπορεί να μετρηθεί με

σ = 4π a^4/3λ^2

Όπου το «λ» από την παραπάνω εξίσωση είναι το μήκος κύματος του σήματος του ραντάρ.

Τα κύματα στον τριεδρικό γωνιακό ανακλαστήρα χτυπούν τον γωνιακό ανακλαστήρα και απλώς αναπηδούν σε κάθε επιφάνεια 3 φορές για να έχουν ως αποτέλεσμα τα κύματα αντίστροφης κατεύθυνσης να μεταδίδονται πίσω στην πηγή. Έτσι, αυτός ο γωνιακός ανακλαστήρας παρέχει έναν εξαιρετικά υψηλό στόχο διατομής RCS ή Radar κυρίως για τη δοκιμή συστημάτων και χαρακτηρισμών ραντάρ.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

ο πλεονεκτήματα των γωνιακών ανακλαστών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Ο γωνιακός ανακλαστήρας στο κάτω άκρο της ζώνης UHF παρέχει μεγάλο κέρδος εύρους ζώνης.
• Αυτοί οι ανακλαστήρες έχουν υψηλό κέρδος που σημαίνει ότι μεταδίδουν και λαμβάνουν σήματα μεγαλύτερης διάρκειας
• Εάν ο γωνιακός ανακλαστήρας έχει περισσότερες επιφάνειες τότε η ανάκλαση θα είναι ισχυρότερη.
• Αυτά είναι κατάλληλα ιδιαίτερα για χρήση σε μικροκύματα και υπερυψηλές συχνότητες όπου είναι πρακτικές δομές 1 (ή) δύο μηκών κύματος εντός των υψηλότερων συνολικών διαστάσεων.
• Η κατασκευή του είναι απλή, εύκολη στην ανάπτυξη, φθηνή και μπορεί να κατασκευαστεί εύκολα για να διπλωθεί σε μια συμπαγή φορητή μονάδα.
• Δεν χρειάζονται καμία πηγή ενέργειας, βαθμονόμηση ή συντήρηση.
• Αυτά μπορούν να τακτοποιηθούν σε διάφορους προσανατολισμούς και τοποθεσίες.
• Αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναπαραγωγή διαφορετικών ειδών στόχων όπως: οχήματα, αεροσκάφη (ή) κτίρια αλλάζοντας το σχήμα, τον αριθμό και το μέγεθός τους.
• Οι γωνιακοί ανακλαστήρες παρέχουν μια αξιόπιστη αναφορά κυρίως για την αξιολόγηση της απόδοσης του ραντάρ.
• Αυτοί οι ανακλαστήρες βοηθούν στον έλεγχο της ευαισθησίας, της ακρίβειας και της ανάλυσης και στον εντοπισμό και τη διόρθωση τυχόν προκαταλήψεων ή σφαλμάτων στα συστήματα ραντάρ.

ο μειονεκτήματα των γωνιακών ανακλαστών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Η παρουσία ενός γωνιακού ανακλαστήρα κάνει τη διάταξη της κεραίας αρκετά ογκώδη.
• Η χρήση αυτού του ανακλαστήρα αυξάνει το κόστος της γωνιακής κεραίας ανακλαστήρα.
• Ο γωνιακός ανακλαστήρας δεν είναι αντιπροσωπευτικός της επικύρωσης ραντάρ κυρίως για στόχους πραγματικού κόσμου.
• Οι γωνιακοί ανακλαστήρες για επικύρωση ραντάρ ενδέχεται να μην καταγράφουν το πλήρες φάσμα των σεναρίων καθώς και τις προκλήσεις που μπορεί να αντιμετωπίσει το σύστημα ραντάρ στην πράξη.
• Οι γωνιακοί ανακλαστήρες για επικύρωση ραντάρ ενδέχεται να παρεμποδίσουν άλλους χρήστες (ή) συστήματα ραντάρ.
• Αυτά μπορεί να δημιουργήσουν ακαταστασία (ή) ψευδείς συναγερμούς στην οθόνη του ραντάρ ή να συγχέουν ή να συγκαλύπτουν άλλους στόχους ενδιαφέροντος. Έτσι, μπορεί επίσης να παραβιάζουν κανονισμούς (ή) άδειες για τη χρήση του εναέριου χώρου ή της ζώνης συχνοτήτων του ραντάρ.

Εφαρμογές

ο εφαρμογές γωνιακών ανακλαστών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Οι γωνιακοί ανακλαστήρες χρησιμοποιούνται στα συστήματα ραντάρ για να κρύψουν την ύπαρξη αμυντικών μηχανοκίνητων οχημάτων από το ραντάρ του αντιπάλου.
• Αυτοί οι ανακλαστήρες χρησιμοποιούνται επίσης στη λήψη τηλεοπτικού σήματος, επομένως βρείτε εφαρμογές στις οικιακές κεραίες.
• Αυτά χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε εφαρμογές οπτικών επικοινωνιών.
• Οι γωνιακοί ανακλαστήρες εξακολουθούν να είναι χρήσιμοι για επικύρωση ραντάρ, εάν χρησιμοποιούνται σωστά και προσεκτικά.
• Αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως για κεραίες λήψης τηλεόρασης UHF, συνδέσεις δεδομένων για ασύρματα WAN, συνδέσεις επικοινωνίας σημείου προς σημείο και κεραίες ραδιοερασιτεχνών στις ζώνες 1296 & 144, 420 MHz.
• Αυτά χρησιμοποιούνται για την ανάκλαση ραδιοκυμάτων ή άλλων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων απευθείας στην πηγή εκπομπής.
• Αυτά χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ισχυρής ηχώ ραντάρ από διαφορετικά αντικείμενα που διαφορετικά θα είχαν απλώς εξαιρετικά χαμηλό αποτελεσματικό RCS (διατομή ραντάρ).
• Αυτά χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ανακλαστήρων ασφαλείας για ποδήλατα, πινακίδες και αυτοκίνητα.
• Αυτά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την αναπήδηση ακτίνων λέιζερ προς τη Γη από την επιφάνεια της Σελήνης.

Έτσι, αυτό είναι μια επισκόπηση ενός γωνιακού ανακλαστήρα , τη λειτουργία του, τους τύπους, τα πλεονεκτήματα, τα μειονεκτήματα και τις εφαρμογές του. Αυτός είναι ένας οπισθοανακλαστήρας με τρεις αμοιβαία κάθετες και τέμνουσες ομοιόμορφες επιφάνειες, ο οποίος αναπαράγει τα κύματα ανοιχτά στην πηγή. Σε αυτόν τον ανακλαστήρα, οι τρεις τεμνόμενες επιφάνειες έχουν συχνά τετράγωνα σχήματα. Αυτοί οι ανακλαστήρες είναι απλά κατασκευασμένοι με μέταλλο που χρησιμοποιείται για την ανάκλαση ραδιοκυμάτων από σετ ραντάρ, ενώ οι οπτικοί γωνιακοί ανακλαστήρες κατασκευάζονται με πρίσματα γυαλιού τριών όψεων που χρησιμοποιούνται για τοπογραφία καθώς και για εμβέλεια λέιζερ. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι μια κεραία;