Огледална антена

Огледална антена е тази, която формира електромагнитното поле чрез отразяване на вълна от металната повърхност на специално огледало (рефлектор). Източникът на електромагнитна вълна обикновено е слабонасочена антена, наречена облъчвател, с фазов център, разположен във фокуса на рефлектора. Рефлекторът трансформира сферичния или цилиндричен вълнов фронт на облъчвателя в плосък вълнов фронт. Облъчвателят и рефлекторът са основните части на огледалната антена. Основното предимство на огледалната антена е, че има висока насоченост. В режим на предаване тя насочва радиовълните в тесен пространствен сектор (лъч), а в режим на приемане приема радиовълни само от този сектор. Огледалните антени имат едни от най-високите коефициенти на усилване, което означава, че могат да произведат едни от най-тесните ширини на лъча от всички типове антени. За да се постигне тясна ширина на лъча, рефлекторът трябва да бъде много по-голям от дължината на вълната. Затова огледалните антени се използват в свръхвисокочестотния диапазон на радиовълните – от дециметровите до субмилиметровите вълни, които са с достатъчно малка дължина, за да могат да се използват рефлектори с удобен размер. Общи сведения По своите радиотехнически показатели огледалните антени са едни от най-добрите в диапазона на СВЧ. Те имат следните по-важни предимства: висока насоченост, голям коефициент на усилване, ниска шумова температура, възможност за получаване на различни по форма и ширина диаграми на насоченост. Огледалните антени обикновено преобразуват по-широката диаграма на насоченост на облъчвателя в тясна диаграма на насоченост на рефлектора. Ръбът на рефлектора ограничава плоска повърхност Z, наречена апертура (отвор) на рефлектора. Радиусът R се нарича радиус на апертурата, а ъгълът 2ψ е ъгълът на отвора на рефлектора. Типът на рефлектора зависи от ъгъла на отвора: Ако ψ < π/2, рефлекторът се нарича дългофокусен или плиткофокусен; ако ψ > π/2, той е късофокусен или дълбокофокусен; ако ψ = π/2, той е среднофокусен или нормален. Фокусът на облъчвателя на антената може да бъде разположен или във фокуса на рефлектора F, или изместен от него. Ако фазовият център на облъчвателя е разположен във фокуса на рефлектора, антената се нарича фокусирана, а ако не съвпада с него, тя е нефокусирана. Ако облъчвателят и неговата диаграма на насоченост (ДН)са симетрични относно фокалната ос, антената се нарича осесиметрична, а ако облъчвателят е насочен към рефлектора под ъгъл спрямо фокалната ос, антената се нарича несиметрична или ​​офсетна. Предимството на офсетната антена е по-високото ѝ усилване, поради липсата на засенчване на отвора на рефлектора от източника на захранване. Рефлекторът на офсетните антени е несиметричен отрязък от рефлектор. Фокусираните осесиметрични антени се конструират с различни размери, а нефокусираните ​​офсетни антени обикновено не надвишават 1,5 м в диаметър. Огледалната антена може да има допълнителен хиперболичен рефлектор (двуогледална конструкция на Касегрейн) или допълнителен елиптичен рефлектор (двуогледална конструкция на Грегъри). Единият от фокусите на спомагателния рефлектор съвпада с фокуса на основния рефлектор, а в другият е разположен фазовият център на облъчвателя. Рефлекторната антена може да има множество облъчватели, разположени във фокалната равнина на антената. Всеки облъчвател генерира диаграма на излъчване, насочена в желаната посока. Облъчвателите могат да работят в различни диапазони на дължината на вълната (C, Ku, Ka) или всеки облъчвател може да работи в няколко диапазона едновременно. Местоположението на фокуса и фокалната равнина на антената е независимо от работната дължина на вълната. В зависимост от предназначението на приложението и облъчвателя, рефлекторната антена може да има различни диаграми на насоченост: 1. При единичен облъчвател тя създава игловидна силно насочена диаграма на излъчване/приемане с малки странични листи; 2. При моноимпулсен облъчвател се получава сумарно-разликова диаграма на насоченост (за радиопеленгатори); 3. При няколко облъчвателя се получават по-сложни ДН: Ако облъчвателят е синфазна линейна решетка от излъчватели, разположени по фокалната ос на рефлектор параболичен цилиндър, се получава веерна (ветрилообразна) ДН; Ако облъчвателят е синфазна линейна решетка от излъчватели, разположени перпендикулярно на фокалната ос на ротационен параболоид, рефлекторът създава многолистова ДН във вертикална равнина, в която всеки лист е създаден от отделен облъчвател, а сумарната диаграма е косекансна. Такава ДН се използва за изравняване нивото на отразените сигнали от въздушни цели, които променят разстоянието си до РЛС при постоянна височина. Това са най-често срещаните случаи на транспортни самолети. Източници