Antena parabolică

O antenă parabolică , cunoscută și coloquial ca antenă antenă sau antenă satelit , grupează radiații electromagnetice la punctul focal al unei oglinzi parabolice metalice . Acolo radiația este înregistrată de un detector, de obicei o antenă de corn , și transmisă.

Antena parabolică a stației terestre Raisting , Bavaria

Antena parabolică cu un diametru de 2,70 m, o expoziție pe Funkerberg din Königs Wusterhausen

Antena radar cu oglindă auxiliară Cassegrain (stânga) și excitator (chiar în fața oglinzii principale)

O antenă de satelit offset

Incidența radiației în paralel este grupată în punctul focal

Domenii de aplicare

Pentru comunicarea cu sateliții apropiați de pământ , se utilizează reflectoare cu diametre de 10 m și mai mult. Antenele parabolice mari cu diametre de până la 100 de metri pot fi găsite în stațiile terestre pentru monitorizarea și controlul navelor spațiale interplanetare, în radiotelescoape și în dispozitive radar pentru utilizare extraterestră. ESTRACK este numele rețelei "Deep Space" a ESA care îndeplinește aceste sarcini.

Antena observatorului Arecibo cu un diametru de 304,8 m nu este o antenă parabolică, ci sferică.

Antenele parabolice sunt, de asemenea, utilizate pentru radio direcțional .

Specificatii tehnice

Câștigul G al unei parabolice crește antenă cu zona antenei A și descrește cu lungimea de undă X , este un parametru adimensional și reprezintă eficiența diafragmei. În cazul oglinzilor parabolice, aria geometrică (A) corespunde, în general, zonei efective (Aw) a antenei. Dacă parabola este deformată sau excitatorul se îndepărtează de punctul focal, zona efectivă poate fi mai mică decât aria geometrică (deschidere) a reflectorului parabolic. Eficiența sau eficiența diafragmei devine apoi mai mică. Valorile tipice pentru antenele parabolice sunt cuprinse între 0,8 și 0,99: ${\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {eff}}}$

(1)  ${\ displaystyle G = {\ frac {4 \ pi} {\ lambda ^ {2}}} \ cdot A \ cdot \ eta _ {\ mathrm {eff}} = \ left (\ pi \ cdot {\ frac {d } {\ lambda}} \ right) ^ {2} \ cdot \ eta _ {\ mathrm {eff}} \,}$

De exemplu, o antenă cu diametrul de 70 cm pentru o frecvență de 10 GHz are un câștig de aproximativ 35 dBi.

Odată cu creșterea câștigului, grupul de radiații crește, unghiul de deschidere α scade. Din raportul dintre lungimea de undă λ și diametrul diafragmei D , unghiul urmează aproximativ dacă scăderea intensității fasciculului este limitată la ± 3 dB:

(2) grad${\ displaystyle \ alpha _ {3 \, \ mathrm {dB}} \ approx 58 {,} 8 \ cdot {\ frac {\ lambda} {D}}}$ 

sau, ca o aproximare aproximativă:

(2a) ${\ displaystyle \ alpha \ approx {\ frac {200} {\ sqrt {G}}}}$

În consecință, antena parabolică de 70 cm din exemplul de mai sus are o focalizare a fasciculului de aproximativ 4 °. Sateliții care sunt mai apropiați nu mai pot fi înregistrați independent unul de celălalt.

O antenă de sunet atinge o eficiență de peste 80%. În schimb, câștigul său maxim este limitat la 25 dB. Eficiența unei antene parabolice este de 50-70%. Prin urmare, trebuie utilizat numai atunci când sunt necesare câștiguri mari și unghiuri mici de deschidere. Dar aduce profituri bune numai dacă diametrul său este mare în comparație cu lungimea de undă transmisă. Limita inferioară este de aproximativ opt ori lungimea de undă.

De exemplu, sateliții geostaționari cu radiatoare din corn fără reflectoare transmit atunci când vor să lumineze cât mai mult posibil o parte a suprafeței pământului. Din satelit, pământul apare la un unghi de aproximativ 17 °. Conform (2), o antenă parabolică ar putea realiza această deschidere mare doar cu un diametru de 4λ, dar cu o eficiență semnificativ mai slabă și un model de radiație „neatractiv”.

Proiecte

Pe măsură ce lungimea de undă scade, microundele se apropie de proprietățile luminii. Rugozitatea sau dimensiunile structurale ale suprafețelor care reflectă radiația trebuie să fie sub aproximativ un sfert din lungimea de undă, în cazul microundelor în intervalul milimetru-centimetru. Rețelele metalice sunt adesea suficiente pentru a reflecta radiația. Acest lucru reduce sarcina vântului și masa.

Se face distincția între diferite modele de antene parabolice :

Antena parabolică

Forma normală a antenei parabolice constă dintr-o structură simetrică de rotație ( paraboloidă ), a cărei vedere în secțiune este o parabolă . Excitatorul (partea de recepție sau de transmisie) este situat în punctul focal al paraboloidului pe axa de rotație (fără decalaj) sau în afara axei de rotație (decalat). Designul fără offset este utilizat în special pentru antenele mari.

Antena de focalizare centrală sau primară

Se mai numește PFA (= "antenă de focalizare principală") în limba engleză, deoarece partea de transmisie și / sau de recepție se află în focarul principal al paraboloidului. Un parametru important al unor astfel de antene este raportul dintre focalizare și diametru („raportul f / D”).

Antena offset

Se utilizează antene offset deoarece forma fără offset are problema că radiatorul primar se află între reflector și unda incidentă. Prin urmare, acesta și brațul de care este atașat aruncă o umbră asupra reflectorului. Prin urmare, această zonă a reflectorului este ineficientă. Acest fenomen poate fi urmărit optic și sub radiația solară, deoarece umbrirea în lumină este similară cu cea a undelor recepționate. Umbra enervantă crește pe măsură ce suprafețele antenei devin mai mici. Această problemă este rezolvată prin faptul că se realizează doar o mică secțiune parțială laterală a paraboloidului de revoluție, astfel încât excitatorul (punctul focal) ajunge să se afle lângă frontul de undă de intrare. Acest lucru schimbă și unghiul de incidență. Datorită unghiului de incidență modificat, oglinda parabolică este înclinată în raport cu frontul de undă de intrare, ceea ce înseamnă că oglinda poate fi configurată aproape vertical în latitudinile noastre. Aceasta are avantajul suplimentar că nicio zăpadă nu se poate depune pe oglindă, care altfel ar amortiza valurile.

Antena Cassegrain

Cu antenele Cassegrain [ kasgʀɛn ] există un subreflector în punctul excitatorului. Aceasta are o formă hiperbolică convexă și are două puncte focale . Un punct focal coincide cu punctul focal al oglinzii parabolice și se află în spatele subreflectorului, al doilea punct focal se află în punctul în care se află agentul patogen, de obicei într-o gaură din centrul suprafeței parabolice. Principiul Cassegrain și principiul Gregory descris mai jos pot fi găsite și în telescoapele cu reflector , a se vedea telescopul Cassegrain și telescopul Gregory .

Antena Gregory

Antenele Gregory , la fel ca antenele Cassegrain , au un subreflector. Acest sub-reflector este elipsoidal concav și are două puncte focale . Un punct focal al acestui elipsoid coincide cu punctul focal al paraboloidului și se află între cei doi reflectori, al doilea punct focal se află în punctul în care se află excitatorul, de obicei într-o gaură din centrul suprafeței parabolice.

Antena Torus

În cazul antenei torus , parabola care formează reflectorul nu este rotită în jurul axei direcției fasciculului principal, ci în jurul unei axe care este perpendiculară pe aceasta. Se creează un reflector în formă de arc. Permite conexiuni cu mai mulți sateliți geostaționari.

Pachet

Cu cât este mai mare o antenă parabolică, cu atât mai multă energie este colectată în punctul focal și cu atât mai precis trebuie să fie îndreptată către stația la distanță, de exemplu un satelit .

Tratament de suprafață

Suprafața oglinzii parabolice poate fi tratată pentru a proteja împotriva coroziunii sau pentru a se adapta la mediu. În acest scop, producătorii folosesc vopsele sau acoperiri cu pulbere. Foliile adezive și lacurile de rășină sintetică sunt improprii deoarece introduc o amortizare suplimentară în calea recepției. Mai mult, vopseaua ar trebui să fie mată, pentru că altfel radiația solară se va reflecta asupra claxonului atunci când se află în spatele obiectului țintă (întrerupere a soarelui). În caz contrar, razele solare la pachet pot supraîncălzi și distruge cornul.

Link-uri web

Wikționar: antenă parabolică  - explicații privind semnificațiile, originea cuvintelor, sinonime, traduceri

• Calculul sub reflectorului Cassegrain (engleză; PDF; 158 kB)
• Calcule pe antena Cassegrain

Dovezi individuale

1. ↑ arhivării copie ( Memento din original , datat 04 februarie 2015 în Internet Archive ) Info: Arhiva link - ul a fost introdus în mod automat și nu a fost încă verificată. Vă rugăm să verificați linkul original și arhivă conform instrucțiunilor și apoi eliminați această notificare. @ 1@ 2Șablon: Webachiv / IABot / www.naic.edu
2. ↑ Calculul reflectorului antenei prin satelit Prime Focus. Adus la 17 aprilie 2017 .