Введение

Любая радиотехническая система (радиосвязи, радиолокации и радионавигации) состоит из двух основных устройств – передающего и приемного. Связь между этими устройствами осуществляется посредством ЭМВ, свободно распространяющихся в окружающем пространстве (среде). Модулированные высокочастотные колебания, вырабатываемые передатчиком, по фидерному тракту подводятся к передающей антенне, которая излучает в окружающее пространство свободно распространяющиеся ЭМВ. Основным назначением передающей антенны является преобразование связанных (направляемых фидерным трактом) ЭМВ в ЭМВ, свободно распространяющиеся в пространстве.

Основным физическим процессом, протекающим в передающей антенне, является взаимодействие зарядов с ЭМП. При излучении токи высокой частоты, протекающие в элементах передающей антенны, возбуждают ЭМП в окружающем пространстве. Единство и обратный характер физических процессов в передающей и приемной антеннах определяет их свойство обратимости. Это значит, что одну и ту же антенну можно использовать как для излучения, так и для приема ЭМВ. Такие совмещенные (приемопередающие) антенны часто применяются в радиолокации. [5].

Зеркальная антенна состоит из рефлектора и облучателя. В зависимости от формы рефлектора существуют различные типы зеркальных антенн: цилиндрические, сферические, параболические, с плоским рефлектором, с уголковым рефлектором и с рефлектором специальной формы. Наиболее распространенным типом являются зеркальные антенны с параболическим рефлектором [2].

Параболическая антенна работает по принципу оптической системы. Для получения параллельного пучка лучей в фокус зеркала помещается источник излучения, который посылает на зеркало сферическую волну, возбуждающую на его поверхности систему токов, излучающих затем почти плоскую волну в пространство. Если бы зеркало было бесконечного размера и излучатель был точечный, то антенной излучалась бы идеально плоская волна. В этом случае диаграмма направленности зеркала представляла бы игольчатый луч. Однако для реальных антенн, имеющих конечные размеры и неточечный источник излучения вследствие явления дифракции и нарушения закона постоянства фазы поля в раскрыве из-за конечных размеров реальных облучателей, диаграмма направленности состоит из основного и ряда боковых лепестков рисунок 1.1. [2].

Рисунок 1.1 Зеркальная антенна и ее диаграмма направленности

По количеству зеркал зеркальные антенны бывают однозеркальные и многозеркальные. С точки зрения геометрической оптики параболическое зеркало преобразует расходящийся от облучателя пучок лучей в параллельный. [5].

1. Принцип действия параболической антенны

Зеркальные антенны являются наиболее широко применяющейся в настоящее время типом остронаправленных антенн диапазона УКВ. Зеркальная антенна состоит из двух основных частей элементов: первичного источника ЭМВ облучателя и металлического зеркала той или иной формы. ЭМВ облучателя, достигнув проводящей поверхности зеркала, наводит на нем токи высокой частоты. Эти токи являются источниками вторичного излучения, они создают отраженное ЭМП поле отраженной волны. Облучатель имеет, как правило, широкую ДН, которая с помощью зеркала преобразуется в узкую например, игольчатую ДН или ДН другой специальной формы. Зеркала изготавливают из металлических листов или пленок, наносимых на диэлектрическую основу. С целью уменьшения веса и ветровых нагрузок зеркала могут выполняться также из металлической сетки или перфорированных листов. Диаметр отверстий перфорированного зеркала не должен превышать , а суммарная площадь отверстий не должна превышать 0,5…0,6 от всей площади зеркала. [5].

Параболическая антенна используется для создания остронаправленного излучения в диапазоне СВЧ, когда размеры антенны во много раз превышают рабочую длину волны. Антенна состоит из металлического зеркала (рефлектора) параболической формы и облучателя, расположенного в ее фокусе. В работе исследуется антенна с зеркалом в виде параболоида вращения (рисунок 1.2) с раскрывом, имеющим форму круга диаметром . Прямая, перпендикулярная плоскости раскрыва и проходящая через его центр, является осью зеркала, точка пересечения оси с поверхностью зеркала – его вершиной. Расстояние от вершины зеркала до фокуса называется фокусным расстоянием. На следующем рисунке показан ход лучей в параболической антенне. [2]

Рисунок 1.2 Схема параболической антенны.

Рисунок 1.3 Ход лучей в параболической антенне.