Teoría de la antena - Reflector parabólico
Parabolic Reflectorsson antenas de microondas. Para comprender mejor estas antenas, se debe discutir el concepto de reflector parabólico.
Rango de frecuencia
El rango de frecuencia utilizado para la aplicación de antenas reflectoras parabólicas es above 1MHz. Estas antenas se utilizan ampliamente para aplicaciones inalámbricas y de radio.
Principio de funcionamiento
La definición estándar de una parábola es - Lugar geométrico de un punto, que se mueve de tal manera que su distancia desde el punto fijo (llamado focus) más su distancia desde una línea recta (llamada directrix) es constante.
La siguiente figura muestra la geometría del reflector parabólico. El puntoF es el foco (se da alimento) y Ves el vértice. La línea que une F y V es el eje de simetría. PQ son los rayos reflejados dondeLrepresenta la línea directriz en la que se encuentran los puntos reflejados (para decir que son colineales). Por lo tanto, según la definición anterior, la distancia entre F y L es constante con respecto a las ondas que se están enfocando.
La onda reflejada forma un frente de onda colimado, fuera de la forma parabólica. La relación entre la distancia focal y el tamaño de apertura (es decir, f / D) conocida como“f over D ratio”es un parámetro importante del reflector parabólico. Su valor varía de0.25 to 0.50.
La ley de la reflexión establece que el ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son iguales. Esta ley, cuando se usa junto con una parábola, ayuda a enfocar el haz. La forma del
La parábola cuando se usa con el propósito de reflejar ondas, exhibe algunas propiedades de la parábola, que son útiles para construir una antena, usando las ondas reflejadas.
Propiedades de la parábola
Todas las ondas que se originan en el foco se reflejan en el eje parabólico. Por tanto, todas las ondas que llegan a la apertura están en fase.
Como las ondas están en fase, el haz de radiación a lo largo del eje parabólico será fuerte y concentrado.
Siguiendo estos puntos, los reflectores parabólicos ayudan a producir una alta directividad con un ancho de haz más estrecho.
Construcción y funcionamiento de un reflector parabólico
Si se utiliza una antena de reflector parabólico para transmitir una señal, la señal de la alimentación sale de un dipolo o una antena de cuerno, para enfocar la onda en la parábola. Significa que las ondas salen del punto focal y golpean el reflector paraboloidal. Esta ola ahora se refleja comocollimated wave front, como se discutió anteriormente, para ser transmitido.
La misma antena se utiliza como receptor. Cuando la onda electromagnética golpea la forma de la parábola, la onda se refleja en el punto de alimentación. El dipolo o la antena de bocina, que actúa como antena receptora en su alimentación, recibe esta señal, para convertirla en señal eléctrica y la reenvía a los circuitos del receptor.
La siguiente imagen muestra una antena reflectora parabólica.
La ganancia del paraboloide es función de la relación de apertura. (D/λ). El poder irradiado eficaz(ERP) de una antena es la multiplicación de la potencia de entrada alimentada a la antena y su ganancia de potencia.
Normalmente se utiliza una antena de bocina guía de ondas como radiador de alimentación para la antena reflectora paraboloide. Junto con esta técnica, tenemos otro tipo de alimentación que se le da a la antena reflectora paraboloide, llamada alimentación Cassegrain.
Pienso Cassegrain
El grano de casse es otro tipo de alimentación que se le da a la antena reflectora. En este tipo, la alimentación se ubica en el vértice del paraboloide, a diferencia del reflector parabólico. Un reflector de forma convexa, que actúa como un hiperboloide, se coloca frente a la alimentación de la antena. También se conoce comosecondary hyperboloid reflector o sub-reflector. Se coloca de manera que uno de los focos coincida con el foco del paraboloide. Por tanto, la onda se refleja dos veces.
La figura anterior muestra el modelo de trabajo del pienso cassegrain.
Funcionamiento de una antena Cassegrain
Cuando la antena actúa como una antena transmisora, la energía de la alimentación se irradia a través de una antena de cuerno hacia el reflector cóncavo hiperboloide, que nuevamente se refleja en el reflector parabólico. La señal se refleja en el espacio desde allí. Por lo tanto, se controla el desperdicio de energía y se mejora la directividad.
Cuando se usa la misma antena para la recepción, las ondas electromagnéticas golpean el reflector, se reflejan en el hiperboloide cóncavo y desde allí llegan a la alimentación. Una antena de bocina guía de ondas se presenta allí para recibir esta señal y la envía al circuito del receptor para su amplificación.
Eche un vistazo a la siguiente imagen. Muestra un reflector paraboloide con alimentación de cassegrain.
Ventajas
Las siguientes son las ventajas de la antena reflectora parabólica:
Reducción de lóbulos menores
Se reduce el desperdicio de energía
Se alcanza una distancia focal equivalente
El pienso se puede colocar en cualquier lugar, según nuestra conveniencia.
El ajuste del haz (estrechamiento o ensanchamiento) se realiza ajustando las superficies reflectantes
Desventaja
La siguiente es la desventaja de una antena reflectora parabólica:
Parte de la potencia que se refleja en el reflector parabólico está obstruida. Esto se convierte en un problema con los paraboloides de pequeñas dimensiones.
Aplicaciones
Las siguientes son las aplicaciones de la antena reflectora parabólica:
El reflector parabólico de alimentación de cassegrain se utiliza principalmente en comunicaciones por satélite.
También se utiliza en sistemas de telecomunicaciones inalámbricas.
Veamos el otro tipo de alimentación llamada alimentación gregoriana para los reflectores parabólicos.
Pienso gregoriano
Este es otro tipo de alimento utilizado. Hay un par de ciertas configuraciones, donde el ancho del haz de alimentación aumenta progresivamente mientras que las dimensiones de la antena se mantienen fijas. Este tipo de alimento se conoce como alimento gregoriano. Aquí, el hiperboloide de forma convexa de casssegrain se reemplaza por un reflector paraboloide de forma cóncava, que por supuesto es más pequeño en tamaño.
Estas Gregorian feed Los reflectores de tipo se pueden utilizar de cuatro formas:
Sistemas gregorianos que utilizan reflector subreflector elipsoidal en focos F1.
Sistemas gregorianos que utilizan reflector subreflector elipsoidal en focos F2.
Sistemas Cassegrain que utilizan subreflector hiperboloide (convexo).
Sistemas Cassegrain que utilizan subreflector hiperboloide (cóncavo, pero la alimentación está muy cerca).
Todos estos son solo para mencionar porque no son populares y no se usan ampliamente. Tienen sus limitaciones.
La figura muestra claramente el patrón de trabajo de todos los tipos de reflectores. Hay otros tipos de reflectores paraboloides como:
- Cortar- paraboloide
- Cilindro parabólico
- Paraboloide pastillero
Sin embargo, todos ellos rara vez se utilizan por las limitaciones y desventajas que presentan en sus condiciones de trabajo.
Por tanto, de todos los tipos de antenas reflectoras, los reflectores parabólicos simples y los reflectores parabólicos de alimentación de grano son los más utilizados.