Reflector Antenna : Λειτουργία, τύποι & εφαρμογές της

Οι κεραίες με High Gain είναι απαραίτητες για ραδιοεπικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων, ραδιοαστρονομία, ραντάρ υψηλής ανάλυσης κ.λπ. Έτσι, τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υψηλής απολαβής κεραίες είναι κεραίες Reflector επειδή μπορούν εύκολα να επιτύχουν κέρδη άνω των 30 dB για υψηλότερες συχνότητες και συχνότητες μικροκυμάτων. Έτσι, ο σχεδιασμός ανακλαστήρων για πολλές εφαρμογές μπορεί να οδηγήσει σε θεαματική πρόοδο στην ανάπτυξη εξελιγμένων αναλυτικών και πειραματικών τεχνικών διαμορφώνοντας τις επιφάνειες των ανακλαστών και τη βελτιστοποίηση του φωτισμού πάνω από τα ανοίγματά τους για να αυξηθεί το κέρδος. Έτσι, αυτό το άρθρο εξετάζει μια επισκόπηση του α ανακλαστήρα κεραίας – εργασία με εφαρμογές.

Τι είναι η Reflector Antenna;

Ο ορισμός της κεραίας ανακλαστήρα είναι: μια κεραία που έχει σχεδιαστεί για να αντανακλά τα προσπίπτοντα ηλεκτρομαγνητικά σήματα που προέρχονται από μια ξεχωριστή πηγή. Αυτή η κεραία έχει σχεδιαστεί κυρίως για να λειτουργεί σε υψηλές συχνότητες μικροκυμάτων. Είναι πιο δημοφιλές στα συστήματα κεραιών διαστημικών σκαφών λόγω της ελαφριάς και απλής δομής του. Αυτό κεραία κατασκευάζεται με διάφορους ανακλαστήρες των οποίων η επιφάνεια είναι υπερβολική, παραβολική, σφαιροειδής ή ελλειψοειδής. Έτσι, η παραβολική είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη κεραία. ο διάγραμμα κεραίας ανακλαστήρα φαίνεται παρακάτω.

Πώς λειτουργεί μια κεραία ανακλαστήρα;

Η αρχή λειτουργίας μιας κεραίας ανακλαστήρα είναι: Αυτή η κεραία λειτουργεί σε υψηλό εύρος συχνοτήτων μικροκυμάτων. Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα σε αυτή τη συχνότητα λειτουργεί ως κύμα φωτός, έτσι, αυτό το κύμα φωτός ανακλάται μόλις χτυπήσει μια επιφάνεια. Ωστόσο, αυτή η κεραία είναι ένας συνδυασμός μιας ανακλαστικής επιφάνειας & στοιχείου τροφοδοσίας που σημαίνει ότι απαιτείται μια ανακλαστική επιφάνεια με ένα στοιχείο κεραίας που χρησιμοποιείται για να δώσει διέγερση στο ανακλαστικό στοιχείο. Άρα αποτελείται τόσο από ενεργητικό όσο και από παθητικό στοιχείο.

Η κεραία που χρησιμοποιείται για την παροχή διέγερσης ονομάζεται ενεργό στοιχείο ενώ αυτό που εκπέμπει πάλι την εκπεμπόμενη ενέργεια μέσω του ενεργού στοιχείου είναι γνωστό ως παθητικό στοιχείο ή ανακλαστική επιφάνεια. Έτσι, το ενεργό στοιχείο είναι η τροφοδοσία ενώ το παθητικό στοιχείο είναι ο ανακλαστήρας.

Γενικά, αυτή η κεραία παίζει ουσιαστικό ρόλο στη διάδοση ραδιοκυμάτων επειδή αλλάζει το μοτίβο ακτινοβολίας του στοιχείου ακτινοβολίας. Αυτές οι κεραίες λειτουργούν με τέτοιο τρόπο ώστε η ενέργεια τροφοδοσίας να κατευθύνεται στην ανακλαστική επιφάνεια που βρίσκεται σε κατάλληλη θέση. Περαιτέρω με την απόκτηση ενέργειας, ο ανακλαστήρας την οδηγεί σε μια ακριβή κατεύθυνση.

Εδώ, πρέπει να σημειωθεί ότι οι κεραίες με υψηλό κέρδος λειτουργούν σε συχνότητες μικροκυμάτων και έχουν μικρό φυσικό μέγεθος που παρέχει την προτιμώμενη κατευθυντικότητα. Παρά την παροχή πολλών γεωμετρικών διαμορφώσεων, υπάρχουν μερικές δημοφιλείς μορφές όπου σχηματίζεται η ανακλαστική επιφάνεια της κεραίας. Με βάση λοιπόν αυτό, περαιτέρω, ταξινομούνται οι κεραίες ανακλαστήρα.

Τύποι κεραιών ανακλαστήρα

Οι κεραίες ανακλαστήρα ταξινομούνται σε διαφορετικούς τύπους όπως ράβδος, επίπεδος, γωνιακός, κυλινδρικός, σφαιρικός και παραβολικός και κάθε τύπος συζητείται παρακάτω.

Ανακλαστήρας αεροπλάνου

Η επίπεδη κεραία ανακλαστήρα περιλαμβάνει μια κύρια κεραία και μια ανακλαστική επιφάνεια που είναι πολύ χρήσιμη για την εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας προς την προτιμώμενη κατεύθυνση, ωστόσο δεν είναι εφικτή η συρρίκνωση της ενέργειας προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός. Αυτός ο ανακλαστήρας είναι επίσης γνωστός ως επίπεδος ανακλαστήρας και θεωρείται ένας από τους απλούς ανακλαστήρες που κατευθύνουν το κύμα ΗΜ προς την κατάλληλη κατεύθυνση.

Σε αυτήν την κεραία, το επίπεδο μεταλλικό φύλλο είναι διατεταγμένο σε μια συγκεκριμένη απόσταση από το σημείο τροφοδοσίας. Για τα προς τα μέσα ραδιοκύματα, λειτουργεί ως επίπεδος καθρέφτης και τους επιτρέπει να βιώσουν ανάκλαση σε όλο αυτό. Ένας επίπεδος ανακλαστήρας έχει δυσκολία στην ευθυγράμμιση της συνολικής ενέργειας στην προς τα εμπρός κατεύθυνση. Έτσι, για τον χειρισμό των χαρακτηριστικών του σχεδίου, της σύνθετης αντίστασης, της κατευθυντικότητας και του κέρδους του συστήματος, χρησιμοποιείται η πόλωση του ενεργού στοιχείου με τη θέση του γύρω από την ανακλώσα όψη.

Γωνιακός ανακλαστήρας

Η γωνιακή κεραία ανακλαστήρα περιλαμβάνει τουλάχιστον δύο ή τρεις αγώγιμες επίπεδες επιφάνειες που τέμνονται αμοιβαία. Έτσι, σε αυτόν τον τύπο κεραίας, το στοιχείο τροφοδοσίας είναι είτε ένα δίπολο είτε μια συλλογή από συγγραμμικά δίπολα. Η κεραία τύπου γωνιακού ανακλαστήρα χρησιμοποιείται κυρίως για την επίτευξη ευθυγράμμισης της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας στην προς τα εμπρός κατεύθυνση. Έτσι χρησιμοποιείται για την καταστολή της ακτινοβολίας προς τις πλευρικές και προς τα πίσω κατευθύνσεις.

Αυτός ο ανακλαστήρας είναι μια τροποποιημένη έκδοση του επίπεδου ανακλαστήρα για να δείχνει τη μέγιστη ακτινοβολία στην προς τα εμπρός κατεύθυνση. Κυρίως, το σχήμα του επίπεδου ανακλαστήρα τροποποιείται συνδυάζοντας δύο επίπεδα φύλλα για να σχηματιστεί μια γωνία. Αυτά χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της ικανότητας κατεύθυνσης της ενέργειας ΗΜ προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός για τη μείωση του κέρδους του ανακλώμενου κύματος.

Κυλινδρικός ανακλαστήρας

Ο ανακλαστήρας κεραίας που δημιουργείται με κυλινδρικό σχήμα είναι γνωστός ως κυλινδρικός ανακλαστήρας. Το κυλινδρικό σχήμα του ανακλαστήρα σας επιτρέπει απλώς να εστιάσετε το σήμα στην επιφάνεια της κεραίας. Αυτοί οι ανακλαστήρες χρησιμοποιούνται ευρέως όπου απαιτείται κατακόρυφη κάλυψη ευρείας γωνίας και αιχμηρές αζιμουθιακές δέσμες, όπως πηγές γραμμής και αερομεταφερόμενες κεραίες πλοήγησης.

Σφαιρικός ανακλαστήρας

Ένας σφαιρικός ανακλαστήρας έχει σχεδιαστεί με μια σφαιρική επιφάνεια παρόμοια με έναν κυλινδρικό ανακλαστήρα που σημαίνει ότι αυτοί οι ανακλαστήρες είναι στοιχεία σφαιρικών επιφανειών. Το μέγεθος του ανακλαστήρα σε αυτήν την κεραία είναι το μισό των σφαιρών. Αυτά χρησιμοποιούνται κυρίως για την ευθυγράμμιση της ενέργειας από τα ενεργά στοιχεία προς την προς τα εμπρός κατεύθυνση.

Παραβολικός ανακλαστήρας

Ένας τύπος κεραίας ανακλαστήρα που έχει σχεδιαστεί σε παραβολοειδή δομή χρησιμοποιώντας τις ιδιότητες της παραβολής είναι γνωστός ως παραβολικός ανακλαστήρας. Σε αυτήν την κεραία, υπάρχει το ενεργό στοιχείο το οποίο εστιάζει τον κύριο άξονα για να ανακλά το ακτινοβολούμενο κύμα σε παράλληλη κατεύθυνση προς τον κύριο άξονα.

Όπως φαίνεται στο παραπάνω διάγραμμα, τα κύματα που παράγονται από την κεραία της κόρνας προσπίπτουν πάνω από τον ανακλαστήρα. Αυτός ο ανακλαστήρας απλώς τους ανακλά για να σχηματίσει ένα επίπεδο μέτωπο κύματος. Αυτά τα κύματα ακυρώνονται προς άλλες κατευθύνσεις λόγω διαφορών διαδρομής και φάσης. Έτσι, με αυτόν τον τρόπο, η κεραία του παραβολικού ανακλαστήρα αλλάζει από σφαιρική σε επίπεδο κύμα.

Ανακλαστήρας ράβδων

Ένα είδος κεραίας που έχει τον ανακλαστήρα σε σχήμα ράβδου είναι γνωστό ως κεραία ανακλαστήρα ράβδου. Ένας ανακλαστήρας τύπου ράβδου χρησιμοποιείται κυρίως σε α Κεραία Yagi-Uda . Αυτός ο ανακλαστήρας είναι τοποθετημένος σε μια συγκεκριμένη απόσταση στο πίσω μέρος του κινούμενου στοιχείου μέσα στην κεραία & γενικά, έχει ένα μήκος πάνω από το μήκος του κινούμενου στοιχείου που είναι ένα δίπολο μισού κύματος. Ο ανακλαστήρας στην κεραία παρέχει απλώς επαγωγική αντίδραση οδηγώντας έτσι το ακτινοβολούμενο πεδίο προς την πίσω κατεύθυνση προς το κινητήριο στοιχείο για να μειώσει τις απώλειες λόγω του οπισθανακλώμενου κύματος. Έτσι βοηθά στη βελτίωση του κέρδους.

Πλεονεκτήματα

ο πλεονεκτήματα της κεραίας ανακλαστήρα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Αυτά είναι ευέλικτα.
• Έχουν εξαιρετικές επιδόσεις ακτινοβολίας.
• Η κεραία παραβολικού τύπου έχει υψηλό κέρδος και υψηλή κατευθυντικότητα.
• Ο παραβολικός ανακλαστήρας μειώνει τους δευτερεύοντες λοβούς.
• Το ποσό της σπατάλης ισχύος είναι αρκετά χαμηλό σε σύγκριση με άλλες κεραίες.
• Παρέχει ευελιξία κατά τη διάταξη του στοιχείου τροφοδοσίας.
• Ο παραβολικός ανακλαστήρας παρέχει εύκολη ρύθμιση της δέσμης.

Μειονεκτήματα

ο μειονεκτήματα των κεραιών ανακλαστήρα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Η κεραία του ανακλαστήρα πρέπει να είναι ισορροπημένη για να μην εμποδίζει το σημείο τροφοδοσίας.
• Ο σχεδιασμός κεραίας παραβολικού τύπου είναι μια πολύπλοκη διαδικασία.
• Οι επιφανειακές παραμορφώσεις στην παραβολική κεραία ανακλαστήρα μπορούν να γίνουν σε ένα εξαιρετικά μεγάλο πιάτο. Έτσι αυτό μπορεί να μειωθεί με ένα ευρύ πλέγμα στη θέση μιας συνεχούς επιφάνειας.
• Αυτό το μέγεθος κεραίας είναι αρκετά μεγάλο και το συνολικό κόστος είναι επίσης υψηλό.
• Για να επιτευχθούν τα καλύτερα αποτελέσματα απόδοσης, η τροφοδοσία θα πρέπει να τοποθετείται ακριβώς στο επίκεντρο της παραβολικής κεραίας. Αυτό είναι δύσκολο να επιτευχθεί πρακτικά.

Εφαρμογές

ο εφαρμογές της κεραίας ανακλαστήρα ε περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Μια κεραία ανακλαστήρα έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς σε δορυφορικές επικοινωνίες, ραντάρ, τηλεμετρία βαθέων διαστήματος, ραδιοαστρονομία και τηλεπισκόπηση.
• Ένας τύπος ανακλαστήρα είναι ουσιαστικό μέρος της επικοινωνίας καθώς και των συστημάτων ραντάρ.
• Αυτές οι κεραίες χρησιμοποιούνται εκτενώς στην επικοινωνία από σημείο σε σημείο, την τηλεπισκόπηση, την δορυφορική επικοινωνία, την τηλεμετρία βαθέων διαστήματος και τη μετάδοση τηλεοπτικού σήματος.
• Οι τύποι ανακλαστήρων ισχύουν στη ραδιοαστρονομία, στο ραντάρ καιρού και σε συστήματα διαστημικών σκαφών.
• Η απόδοση της κεραίας μπορεί να βελτιωθεί με ανακλαστήρες. Έτσι, η κεραία ανακλαστήρα χρησιμοποιείται για την ενίσχυση της κατευθυντικότητας.
• Αυτή η κεραία χρησιμοποιείται σε εφαρμογές διαστημόπλοιων.

Έτσι, αυτό είναι μια επισκόπηση του ανακλαστήρα κεραία – εργασία με εφαρμογές. Αυτές οι κεραίες είναι γνωστές ως κεραίες μικροκυμάτων και το εύρος συχνότητας λειτουργίας που προσφέρει αυτή η κεραία είναι συνήθως πάνω από 1 MHz, επομένως, αυτές οι κεραίες χρησιμοποιούνται σε ασύρματες εφαρμογές. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η λειτουργία μιας κεραίας;