Sistemas de radar - Antenas de radar
En este capítulo, aprendamos sobre las antenas, que son útiles en la comunicación por radar. Podemos clasificar las Antenas Radar en las siguientestwo types basado en la estructura física.
- Antenas reflectoras parabólicas
- Antenas de lentes
En las secciones siguientes, analizaremos los dos tipos de antenas en detalle.
Antenas reflectoras parabólicas
Las antenas reflectoras parabólicas son las antenas de microondas. El conocimiento del reflector parabólico es esencial para comprender en profundidad el funcionamiento de las antenas.
Principio de funcionamiento
Parabola no es más que el lugar geométrico de los puntos, que se mueven de tal manera que su distancia desde el punto fijo (llamado foco) más su distancia desde una línea recta (llamada directriz) es constante.
La siguiente figura muestra el geometry of parabolic reflector. Los puntos F y V son el foco (se da alimentación) y el vértice respectivamente. La línea que une F y V es el eje de simetría. $ P_1Q_1, P_2Q_2 $ y $ P_3Q_3 $ son los rayos reflejados. La línea L representa la directriz en la que se encuentran los puntos reflejados (para decir que son colineales).
Como se muestra en la figura, 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 $) se conoce como“f over D ratio”. Es un parámetro importante del reflector parabólico y su valor varía de0.25 to 0.50.
los law of reflectionestablece que el ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son iguales. Esta ley, cuando se utiliza junto con una parábola, ayuda a enfocar el haz. La forma de 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
A continuación se muestran las diferentes propiedades de Parabola:
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 reflectora parabólica para transmitting a signal, la señal de la alimentación sale de una Antena dipolo o Antena de cuerno, para enfocar la onda en la parábola. Significa que las ondas salen del punto focal y golpean el reflector paraboloide. Esta onda ahora se refleja como un frente de onda colimado, como se discutió anteriormente, para ser transmitida.
La misma antena se utiliza como receiver. Cuando la onda electromagnética golpea la forma de la parábola, la onda se refleja en el punto de alimentación. La Antena dipolo o la Antena de bocina, que actúa como la Antena receptora en su alimentación, recibe esta señal, para convertirla en señal eléctrica y reenviarla al circuito del receptor.
La ganancia del paraboloide es función de la relación de apertura $ D / \ lambda $. 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.
Por lo general, se utiliza una antena de bocina guía de ondas como radiador de alimentación para la antena reflectora paraboloide. Junto con esta técnica, tenemos los siguientes dos tipos de alimentaciones dadas a la Antena reflectora paraboloide.
- Pienso Cassegrain
- Pienso gregoriano
Pienso Cassegrain
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 reflectoro subreflector. Se coloca de tal manera que uno de sus 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.
Pienso gregoriano
El tipo de alimentación donde hay un par de ciertas configuraciones y donde el ancho del haz de alimentación aumenta progresivamente mientras las dimensiones de la antena se mantienen fijas se conoce como Gregorian feed. Aquí, el hiperboloide de forma convexa de Cassegrain se reemplaza por un reflector paraboloide de forma cóncava, que por supuesto es más pequeño en tamaño.
Estos reflectores de alimentación gregoriana se pueden utilizar de las siguientes 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 con la alimentación muy próxima).
Entre los diferentes tipos de Antenas reflectoras, los reflectores parabólicos simples y los reflectores parabólicos de alimentación Cassegrain son los más utilizados.
Antenas de lentes
Las antenas de lente utilizan la superficie curva tanto para la transmisión como para la recepción de señales. Estas antenas están compuestas de vidrio, donde se siguen las propiedades convergentes y divergentes de la lente. losfrequency range de uso de Lens Antenna comienza en 1 GHz pero su uso es mayor en 3 GHz and above.
Se requiere un conocimiento de Lens para comprender el funcionamiento de Lens Antenna en profundidad. Recuerde que una lente de vidrio normal funciona en elprinciple of refraction.
Construcción y funcionamiento de la antena de lente
Si se supone que una fuente de luz está presente en un punto focal de una lente, que está a una distancia focal de la lente, entonces los rayos atraviesan la lente como colimados o parallel rays en el frente de onda del avión.
Hay dos fenómenos que ocurren cuando los rayos caen desde diferentes lados de una lente. Se dan aquí:
Los rayos que pasan por el centro de la lente son menos refractados que los rayos que pasan por los bordes de la lente. Todos los rayos se envían en paralelo al frente de onda plano. Este fenómeno de Lens se denominaDivergence.
El mismo procedimiento se invierte si se envía un haz de luz desde el lado derecho al lado izquierdo del mismo Lente. Luego, el rayo se refracta y se encuentra en un punto llamado punto focal, a una distancia focal de la lente. Este fenómeno se llamaConvergence.
El siguiente diagrama nos ayudará a comprender mejor el fenómeno.
los ray diagramrepresenta el punto focal y la distancia focal desde la fuente hasta la lente. Los rayos paralelos obtenidos también se denominan rayos colimados.
En la figura anterior, la fuente en el punto focal, a una distancia focal de la lente, está colimada en el frente de onda plana. Este fenómeno se puede revertir, lo que significa que la luz, si se envía desde el lado izquierdo, converge en el lado derecho de la lente.
Es por esto reciprocity, la lente se puede utilizar como antena, ya que el mismo fenómeno ayuda a utilizar la misma antena tanto para la transmisión como para la recepción.
Para lograr las propiedades de enfoque a frecuencias más altas, el índice de refracción debe ser menor que la unidad. Cualquiera que sea el índice de refracción, el objetivo de Lens es enderezar la forma de onda. En base a esto, se desarrollan las lentes de plano E y plano H, que también retrasan o aceleran el frente de onda.