2 Особливості розрахунку дзеркальних антен

2.1 Опромінювачі дзеркальних антен і їхнє узгодження з фідером

Розглянемо вимоги, пропоновані до опромінювачів параболічних дзеркал.

1) Діаграма опромінювача повинна бути односпрямованою, мати осьову симетрію і мінімальний рівень бічних пелюстків. Інші вимоги до діаграми залежать від вимог до дзеркальної антени в цілому. Якщо не ставляться жорсткі умови щодо рівня бічних пелюстків, створюваних дзеркалом, а потрібно найбільший коефіцієнт підсилення, то діаграма опромінювача повинна забезпечувати рівномірне опромінення дзеркала і відсутність випромінювання повз дзеркала. Через те що амплітуда хвилі, що падає на дзеркало, убуває назад пропорційно відстані , зазначена умова буде виконуватися при дотриманні рівності

З огляду на можна вважати, що ця рівність рівносильна наступному:

Одержати діаграму зі зрізаними краями, тобто в точності задовольняючу рівності (1), неможливо, але близьку до такої форми діаграму можна реалізувати практично. Слід зазначити, що, забезпечуючи амплітудну характеристику виду (1), дуже важко зберегти потрібну фазову характеристику. Порушення останньої може різко зменшити коефіцієнт підсилення антени, тому що поле в розкриві дзеркала не буде синфазним.

Якщо висувається вимога, щоб діаграма дзеркальної антени мала мінімальний рівень побічних пелюстків, то дзеркало повинне опромінюватися нерівномірно так, щоб амплітуда поля в розкриві дзеркала спадала від центра до його країв. У цьому випадку діаграма опромінювача повинна мати іншу залежність від , яка у першому наближенні може бути апроксимована вираженням

2) Фазовий центр опромінювача не повинний бути "розмитим". В ідеальному випадку фазовий центр випромінювання повинний бути точковим і положення його не повинне залежати від напрямку чи частоти. Порушення цієї умови приводить до несинфазности поля в розкриві дзеркала, що проявиться в спотворенні діаграми спрямованості і зниженні КСД. Опромінювач розташовується так, щоб його фазовий центр знаходився у фокусі дзеркала.

3)Опромінювач і елементи його кріплення повинні в мінімальному ступені заслоняти дзеркало, тому що затінення апертури приводить до погіршення ДС дзеркальної антени, зокрема , до збільшення рівня непарних бічних пелюстків.

4. Опромінювач повинний бути досить діапазонним і витримувати задану потужність НВЧ без пробою. Діапазонність антени в цілому визначається діапазонністтю опромінювача і фідерного тракту, тому що параметри самого дзеркала від частоти або зовсім не залежать, або залежать дуже слабко.

У якості опромінювачів дзеркальних антен застосовуються наступні випромінювачі: вібраторні, хвилевідно-рупорні, двущелеві зворотного випромінювання.

Вібраторні опромінювачі, що живляться за допомогою коаксіальних ліній, застосовують звичайно в дециметровому діапазоні ( ). Для створення односпрямованого випромінювання застосовуються контррефлектори в вигляді пасивних вібраторів чи металевих дисків. В останньому випадку центр диска (фазовий центр опромінювача) сполучається з фокусом дзеркала. Перехід від коаксіальної лінії до симетричного вібратора здійснюється одним із симетруючих пристроїв.

На хвилях довжиною живлення до антени підводиться по хвилеводу, тому на сантиметрових хвилях широко застосовують хвилевідні і рупорні опромінювачі. Ці опромінювачі дозволяють передавати велику потужність і мають кращі діапазонні властивості, у порівнянні з вібраторними.

Застосування рупорних опромінювачів має свої переваги: підбираючи розміри розкрива рупора, можна одержати необхідну ДС у площинах Е и Н; рупор краще узгоджується з середовищем поширення радіохвиль; рупорний опромінювач у більшій мірі, ніж хвилевідний, усуває зворотне випромінювання.

Фазовий центр рупора повинен збігатися з фокусом дзеркала.

Основним недоліком хвилевідного і рупорного опромінювачів є те, що вони створюють великий тіньовий ефект. Затінення можна зменшити, наприклад, застосовуючи несиметричне усікання дзеркала (дзеркало з винесеним опромінювачем). Рупорні опромінювачі доцільно застосовувати з великими площами розкриву. У цьому випадку тіньовий ефект буде відносно малий.