Геометрические свойства и принцип действия параболической антенны - Параболическая антенна

В прямоуroльной системе координат (начало в вершине параболоида) параболическая поверхность (рис. 1.6) описывается уравнением

Рисунок 1.6

(1)

Где f - фокусное расстояние.

В сферической системе координат (начало в фокусе) эта поверхностью описывается уравнением

R' = 2f/(1 + cos) (2)

Параболический зеркальный антенна облучатель

Где r' - расстояние от фокуса до любой точки на внутренней поверхности параболоида, угол между направлением на данную, точку и фокальной осью зеркала (полярный угол).

В случае параболоида вращения плоскость раскрыва (плоскость, проходящая через крайние точки поверхности зеркала и перпендикулярная его фокальной оси) имеет круглую форму; радиус этой плоскости называется радиусом раскрыва зеркала (R0). Радиус раскрыва и угол раскрыва зеркала (угол между фокальной осью и прямой, проведенной из фокуса к кромке параболоида) связаны соотношением:

R0 =2ftg(0/2). (3)

Форма зеркала характеризуется отношением R0/f или углом раскрыва о Зеркало называется длинно фокусный (мелким), если R0/f < 2 либо 20 < или короткофокусным (глубоким), если R0/f > 2 либо. 20>. Если фокyс находится на пересечении плоскости раскрыва зеркала с фокальной осью, то R0/f = 2 и 2у0 = .

Принцип действия зеркальной антенны следующий. При падений излучаемой облучателем электромагнитной волны на зеркало на последнем возникают электрические поверхностные токи (вторичные источники электромагнитного поля). Эти токи существуют не только на внутренней, обращенной к облучателю поверхности зеркала, но также из-за явления дифракции электромагнитных волн и на его внешней поверхности; Электромагнитное поле, создаваемое зеркальной антенной в любой точке окружающего пространства, есть результат сложения (интерференции) полей: вторичного, создаваемого поверхностными токами, и первичного, создаваемого облучателем.

С позиций метода геометрической оптики расходящиеся лучи, которые идут от источника облучателя, находящегося в фокусе зеркала, после отражения его поверхности становятся параллельными. Параллельным лучам соответствует плоский фронт волны.

Рисунок 1.7

Рассмотрим сечение параболоида плоскостью хОz (рис. 1.7). Образованная этим сечением парабола дает тем свойством, что расстояния от ее фокуса F до любой точки, лежащей на линии МN, перпендикулярной оси F параболы и параллельной ее директрисе, по ломаным путям (FР1М1, FР2М2 др.) одинаковы. Установленный в точке F облучатель излучает волны, близкие к сферическим. При этом расходящиеся лучи совпадают с линиями FР1 и FР2. Если бы длина волны первичного источника была бесконечно мала, то лучи, падающие на внутреннюю поверхность параболоида, отражались бы от нее по закона геометрической оптики. При этом вследствие параболической формы зеркала все отраженные лучи были бы параллельны оси z и, таким образом, сферическая волна преобразовывалась бы параболоидом в плоскую. В действительности длина волны облучателя не бесконечно мала, и поэтому отраженные лучи идут не параллельно, а расходятся. Однако расходимостью отраженных от зеркала лучей на небольшом участке пути от зеркала до поверхности раскрыва (АВ на рис. 1.8, а) можно пренебречь, и эту поверхность можно считать синфазно возбужденной.

Похожие статьи




Геометрические свойства и принцип действия параболической антенны - Параболическая антенна

Предыдущая | Следующая