Reflectorul parabolic

Reflectorul parabolic

Cea mai utilizata antena de microunde este farfuria parabolica. Ea reflecta energia unei surse primare, plasata in focarul sau. Principiul este acelasi cu cel folosit in optica: daca sursa se gaseste in focar, pe axa parabolei, fascicolul reflectat va fi paralel cu axa sa. In figura      observa principalele caracteristici. Presupunand ca teoria optica este aplicabila, pentru a genera un flux paralel, toate razele ce parasesc focarul F si se ciocnesc de suprafata reflectorului trebuie sa fie in faza intr-un plan normal pe axa reflectorului, cum este AA in desen. FCD, FGH, F H si FLM sunt raze tipice. Necesitatea ca DHK si M sa fie in faza inseamna ca: FC + CD = FG + GH = F K = FL + LM

aceasta relatie fiind satisfacuta de un reflector parabolic. Forma obisnuita a antenei este paraboloidul, obtinut prin rotirea unei parabole in jurul axei sale principale, si proiectata asa incat sa genereze o diagrama de radiatie simetrica. Fascicolul reflectat nu poate fi paralel cu axa reflectorului din cauza a doi factori: in primul rand, excitatorul nu poate fi o sursa punctiforma in al doilea rand, lungimea de unda a radiatiei nu este suficient de mica pentru a putea ignora efectele difractiei.

Excitatorul genereaza cateva probleme. Dimensiunile sale sunt relativ mari si de aceea blocheaza o parte a energiei reflectata de paraboloid, iar propria sa diagrama de radiatie poate produce interferente distructive cu energia provenita de la reflector.

Fig. 14.

Lungimea de unda relativ mare a radiatiei de microunde produce efecte de difractie la marginile reflectorului, permitand energiei sa se imprastie spre spatele farfuriei si sa se iroseasca. O modalitate de a limita aceste pierderi consta in proiectarea excitatorului de asa maniera incat reflectorul sa nu fie iluminat uniform. In proiectare se urmareste ca energia provenita de la sursa, incidenta pe marginea reflectorului, sa fie doar 10% din cea incidenta de-a lungul axei.

Excitatorii folositi curent sunt infatisati in figura 15. Dipolul care are un reflector pasiv pentru a stopa radiatia pe directia principala, are o diagrama de radiatie mai putin directiva decat antena horn, deci va ilustra marginea reflectorului mai puternic, dar necesita un suport mult mai mic decat cel necesar in cazul antenei horn, si deci va bloca mai putin din unda reflectata. Pentru a micsora blocajul introdus de suport, se poate folosi o antena Cassegraiu, cu predilectie pentru receptie. Antena Cassegraiu (figura 16) este compusa dintr-un excitator horn asezat pe suprafata reflectorului si un subreflector parabolic asezat chiar in fata focarului parabolei. Energia provenita de la horn loveste sub reflector si este trimisa spre suprafata farfuriei parabolice. Suportii utilizati pentru subreflector sunt mult mai putin robusti decat ghidul de unda necesar pentru alimentarea excitatorului horn.

Fig. 15.

Fig. 16.

Directivitatea reflectorului parabolic este legata de lungimea de unda a semnalului de diametrul maxim al farfuriei, si de variatia iluminarii pe suprafata reflectorului. O diagrama de radiatie tipica, in cazul iluminarii uniforme apare in figura 1 Intensitatea primilor lobi laterali este de doar 13 % din cea a lobului principal, iar directia de radiatie este de cateva grade. La cresterea diametrului, directia de radiatie scade, in conformitate cu relatia:

(25)

unde q este directia de radiatie, D este diametrul maxim al reflectorului si l este lungimea de unda a semnalului; k este o constanta ce depinde de iluminarea data de excitator, avand o valoare de aproximativ 60. Deci, pentru q D va trebui sa fie aproximativ 6 l

Fig. 1

Fig. 18.

Se folosesc si reflectoare cu alte forme, cu scopul de a genera diagrame de radiatie inegale in planele orizontal si vertical. De exemplu, daca culindrul parabolic din figura 18 este alimentat de o sursa liniara, cum ar fi un sistem de dipoli, el va genera o diagrama polara cu o directie de radiatie orizontala foarte mica si o directie de radiatie mare. De aceea, daca va fi folosit ca antena radar, el va identifica directia orizontala a tintei cu mare precizie, dar nu ne va oferi informatii utile asupra inaltimii tintei.