Параболична антена

Параболична антена — антена што користи параболичен рефлектор, површина чиј пресек е парабола, за да ги насочи радиобрановите до една жаришна точка. Главната предност е високата насоченост, слична на рефлектор на проектор или џебна батерија. Параболичната антена има една од највисоките работни ефикасности од сите видови антени. Се користи за радио, телевизиски и други информациски комуникации, како и за радар, дециметарски радио бранови (300 MHz - 3 GHz) и сантиметарски микробранови (3 GHz - 30 GHz). Релативно малите бранови должини овозможуваат најоптимални големини на рефлекторите, со цел да се добие задоволителен сигнал. Со откривањето на приемот на сателитска телевизија, сателитските антени се сеприсутен дел од модерниот изглед на населбите. Се користи и за пренос на микробранови, радарски антени на земја и во авиони, безжични WAN/LAN врски, комуникации за сателити и вселенски летала и за радиотелескопи.
1 Историја
Идејата за користење параболични рефлектори за радиотелескопи потекнува од оптиката, каде што употребата на параболични огледала за фокусирање на светлината потекнува од древно време. Изградбата на некои типови параболични рефлектори, како што се Касегреновиот и Грегориев вид, доаѓа од слични рефлектирачки телескопи откриени од астрономите во 15 век.
Германскиот физичар Хајнрих Рудолф Херц ги конструирал првите параболични рефлекторски антени во 1888 година. Тоа бил цилиндричен параболичен рефлектор, направен од цинкови метални лимови, кој имал дрвена конструкција и имал диполи побудени со искричава празнина во жаришната точка. Објективот бил широк 1,2 м, жаришната должина 0,12 м и работе на честота од 450 MHz. Со две такви антени, едната за испраќање, а другата за примање сигнали, Херц го докажал постоењето на радиобранови, предвидени од Џејмс Кларк Максвел 22 години порано. Првата параболична антена за сателитски комуникации била оперативна во 1962 година во Велика Британија, за комуникација со сателитот Телстар.
2 Видови
Параболичните антени се разликуваат според нивниот облик:
* Параболоидни („чинии“) - обликот на рефлекторот е кружен параболоид. Тоа е најчестиот вид. Влезниот сигнал се претвора во точка.
** Рефлектор со завеса - понекогаш цилиндрична метална завеса е прикачена на работ на рефлекторот, што ги намалува пречките од страна, предизвикани од копнените микробранови. На завесата е поставен слој што впива звук и е можно да се намалат пречките за 10 dB.* Цилиндрични - рефлекторот се свива само во една насока, така што радиобрановите пристигнуваат до жаришната точка како линија, а не точка, па затоа за влез на сигналот се користат биполарни антени.
** „Кора од портокал“ - ова се многу долги и тесни рефлектори, изгледаат како буквата „Ц“. Често се користат за радарски антени.
Параболичните антени исто така се разликуваат според внесот на сигналот:
* Аксијален преден внес - ова е најчестиот тип на внес на сигналот, кога антената за внес на сигналот се наоѓа во жаришната точка. Недостаток е тоа што носачот за внесување на сигналот пречи еден дел од воздухот да се рефлектира од рефлекторот, така што степенот на ефикасност е 55-60 %
* Страничен преден внес – рефлекторот е асиметричен дел од параболоидот, така што жаришната точка е и внесо на сигналот се од една страна на рефлекторот. Целта на овој вид е да ги намали пречките на дојдовните сигнали. Често се користи со рефлектори за сателитски антени, бидејќи тие се многу мали и го зголемуваат степенот на ефикасност
* Касегренов рефлектор – кај овие рефлектори, внесот на сигналот се наоѓа зад рефлекторот, а конвексниот хиперболоиден втор помал рефлектор е во жаришната точка. Предноста е што степенот на ефикасност се зголемува на 65-70%, па затоа често се користи за сателитски комуникации и радиотелескопи.
* Грегориев рефлектор - сличен на Касегреновиот рефлектор, со таа разлика што вториот рефлектор е конкавен (елипсоиден). Може да се постигне степен на ефикасност повисок од 70%.
3 Градба
Идејата на параболичните антени е да се претворат влезните паралелни зраци во точкест влезен сигнал или обратно. Рефлекторот обично е лим кој образува кружен параболоид и често има порабен надворешен раб, кој го сочинува пречникот на рефлекторот. За да се постигне максимален работен ефект, многу е важно обликот на рефлекторот да биде правилен, така што зраците од различни делови на рефлекторот бидат во жариштетот во фаза. Големите рефлектори често бараат структура со профили (триаголни потпори), што го зацврстува обликот. За прием на влезни сигнали, во жариштето има опрема што може да го прими и пренесе влезниот сигнал до приемникот, со помош на коаксијални кабли или брановоди.
4 Добивка на антената
Квалитетот на параболичните антени се мери со бездимензионален параметар, наречен добивка, што е односот на моќноста што ја прима антената во споредба со теоретската идеална изотропна антена. Вака функционира антената (или радиотелескопот)::<math>G = \frac{4 \pi A}{\lambda^2}e_A = \frac{\pi^2d^2}{\lambda^2}e_A</math>
каде:
*''А'' - површина на објективот на рефлекторот
*''d'' - пречник на рефлекторот
*''λ'' - бранова должина на радиобрановите
*''e<sub>A</sub>'' е бездимензионален параметар наречен степен на ефикасност на објективот, кој за типична параболична антена е од 0,55 до 0,60.
Очигледно е дека колку е поголем објективот или пречникот на параболичниот рефлектор, толку е поголема добивката, со оглед на истата бранова должина. Се зголемува со квадратот на пречникот на рефлекторот. Најголемиот параболичен рефлектор во светот, радиотелескопот Аресибо во Порторико, со пречник од 305 метри, има работна добивка од 10.000.000 или 70 dBi, на 2,38 GHz. Степенот на ефикасност на целта e<sub>A</sub> зависи од многу чинители, најмногу од квалитетот на производството и инсталирањето на радиотелескопот.