Опромінювачі параболоїдів обертання
Сторінки роботи
зміст роботи
Опромінювачі параболоїдів обертання.
На рис. 8. та 9. показало кілька варіантів вібраторних опромінювачів. Вони можуть бути поділені на дві групи.
Опромінювачі першої групи (рис. 8) складаються з двох вібраторів, з яких один, ближчий до параболічного дзеркала,
Мал. 8.
має довжину, трохи меншу за половину хвилі (т. с. резонансну довжину), а другий, розташований від нього зі зворотного боку від дзеркала, має довжину, дещо більшу за половину хвилі (налаштований як пасивний вібратор-рефлектор). У першій групі вібраторні опромінювачі відрізняються один або одного способом харчування. Живлення можливе від хвилеводу (рис. 14.7а) прямокутного перерізу з хвилею Н01 та від коаксіального кабелю. У першому вібратори кріпляться до тонкої металевої пластини, встановленої паралельно широким стінкам хвилеводу на середній лінії. У другому випадку (див. рис. 8) одне плече вібратора приєднується до внутрішньої жили кабелю, для чого робиться отвір на оболонці кабелю, а друге плече вібратора приєднується безпосередньо до зовнішньої оболонки.
Опромінювачі другої групи (рис. 9) складаються з вібратора і круглого плоского диска, розташованого на відстані близько λ/4 від вібратора. Способи харчування тут ті ж, що в опромінювачів першої групи (рис. 8 а, б). У разі застосування фідерної коаксіальної лінії можливе порушення вібраторів щілиною (рис. 9. в). Для цього на зовнішній оболонці кабелю вирізаються дві поздовжні щілини завдовжки λ /2. Обидва плечі вібратора прикріплені до оболонки кабелю посередині між щілинами. На продовженні одного з плечей вібратора жила кабелю всередині замикається з оболонкою тонкою радіальною перемичкою (рис. 9). Завдяки перемичціз'являються всередині кабелю згасаючі хвилі вищих порядків, що мають поздовжню складову магнітного поля, що сприяє збудженню поля в щілинах і збудженню струмів у плечах вібратора.
Слід зазначити, що живлення вібратора способом, показаним на рис. 8. б і 9. б, призводить до несиметричного збудження плечей і несиметричної діаграми спрямованості опромінювача,
а також усієї антени в цілому в Е-площині (максимум зміщений на деякий кут щодо осі дзеркала) у той час, як при збудженні щілиною, як показано на рис. 9. в обидва плечі збуджуються однаково.
Вище вказані орієнтовні габарити опромінювачів. Більш точно вони визначаються експериментально в такий спосіб, щоб, по-перше, отримати діаграму спрямованості з мінімальним зворотним випромінюванням; по-друге, забезпечити гарне узгодження антени та живильної лінії.
Вібраторні опромінювачі утворюють біля поверхні параболоїда сферичну хвилю з центром сфери в проміжку між вібраторами (у двовібраторних) або між вібратором і диском. Опромінювачі, що складаються з вібратора та диска, мають діаграму спрямованості, близьку до такої диполя Герца з плоским екраном, а опромінювачі, що складаються з двох вібраторів, мають діаграму спрямованості, близьку до кардіоїдної. Для параболоїда обертання, що опромінюється ідеальною кардіоїдною діаграмою, виходить крива залежності коефіцієнта використання від параметрів параболоїда р0/р, на рис. 10.
Поряд із двовібраторними опромінювачами застосовується опромінювач, показаний на рис. 9г, що складається із двох пар вібраторів виду рис. 9а. Змінюючи відстань між парами вібраторів, можна змінювати діаграму спрямованості опромінювача(як і всієї антени) в Н-площині, вирівнюючи головний пелюстка в цій площині з головною пелюсткою в Е-площині.
Як опромінювачі параболоїдів обертання використовуються також хвилеводні випромінювачі як прямокутного перерізу (з хвилею Н10), так і круглого перерізу (з хвилею Н11). На рис. 11. показано два варіанти розташування хвилеводу біля дзеркала.
Перевага хвилеводу круглого поперечного перерізу перед хвилеводом прямокутного перерізу при опроміненні параболоїдів обертання в тому, що перший створює більш рівномірне опромінення дзеркала, так як його діаграма спрямованості має майже форму фігури обертання. У результаті параболоїд обертанні також має діаграму спрямованості у вигляді фігури обертання. У хвилеводу прямокутного перерізу ширина головної пелюстки різна в Е- і Н-площинах, що ускладнює забезпечення рівномірного опромінення дзеркала при оптимальному співвідношенні ро/р.
Електромагнітне поле параболоїда обертання при опроміненні лінійно поляризованою хвилею має паразитну поляризацію. Поле випромінювання хвилеводу круглого перерізу також має паразитну поляризацію, причому паразитна складова поля хвилеводу круглого перерізу протилежна за напрямом такої ж складової параболоїда обертання. В результаті при опромінювачі у вигляді хвилеводу круглого перерізу значною мірою ліквідується паразитна поляризація поля параболоїда обертання. Крім того, у стандартного круглого хвилеводу (2а = 0,75λ) побічне та зворотне випромінювання значно менше, ніж у стандартного хвилеводу прямокутного перерізу (а/λ = 0,71; b/λ = 0,32). Внаслідок більш рівномірного опромінення дзеркала, ліквідації паразитної поляризації, а також у зв'язку з меншою величиною побічного та зворотного випромінювання хвилевод круглогоперерізу забезпечує вищий коефіцієнт використання v, ніж прямокутний хвилевід.
Електромагнітне поле хвилеводних опромінювачів біля поверхні дзеркала має характер сферичної хвилі з центром сфери у центрі розкриття хвилеводу.
Повноводні опромінювачі, як правило, закінчуються рупором, що послаблює бічне та заднє випромінювання та покращує узгодження.
При роботі параболічної антени на прийом (наприклад, як радіотелескоп) рупорний опромінювач закріплюється у фокусі дзеркала разом з радіоапаратурою.
Часто одна й та сама антена використовується для роботи і на передачу, і на прийом. Для розв'язки трактів прийому та передачі, крім частотних фільтрів (якщо прийом та передача здійснюються на різних частотах), використовується поділ з поляризації. Два варіанти з'єднання двох каналів з поляризаціями Е1 та Е2 у загальний квадратний хвилевід показані на рис. 13в і 13г (на малюнку 1 - поляризаційні грати, 2 - жили кабелів живлення, 3 - настроювальний гвинт).