Облучатели параболоидов вращения

Облучатели параболоидов вращения.

Вибраторные облучатели.

На рис.   8. и   9.  показало  несколько вариантов  вибра­торных облучателей. Они могут быть разделены на две группы.

Облучатели первой группы (рис. 8) состоят из двух вибра­торов, из которых один, более близкий к параболическому зеркалу,

Рис. 8.

 имеет длину, несколько меньшую половины волны (т. с. ре­зонансную длину), а второй, расположенный от него с обратной стороны от зеркала, имеет длину, несколько большую половины волны (настроен как пассивный вибратор-рефлектор). В первой группе вибраторные облучатели отличаются друг or друга спосо­бом питания. Питание возможно от волновода (рис. 14.7а) прямо­угольного сечения с волной Н₀₁ и от коаксиального кабеля. В первом вибраторы крепятся к тонкой металлической пластине, установленной параллельно ши­роким стенкам волновода на средней линии. Во втором случае (см. рис. 8.) одно плечо вибратора присоединяется к внутрен­ней жиле кабеля, для чего делается отверстие на оболочке кабеля, а второе плечо вибратора присоединяется непосредственно к на­ружной оболочке.

Облучатели второй группы (рис. 9.) состоят из вибратора и круглого плоского диска, расположенного на расстоянии около λ/4 от вибратора. Способы питания здесь те же, что у облучате­лей первой группы (см. рис. 8 а,б). В случае применения коак­сиальной фидерной линии возможно возбуждение вибраторов щелью (рис. 9. в). Для этого на наружной оболочке кабеля вы­резаются две продольные щели длиной λ /2. Оба плеча вибратора прикреплены к оболочке кабеля посередине между щелями. На продолжении одного из плеч вибратора жила кабеля внутри за­мыкается с оболочкой тонкой радиальной перемычкой (рис. 9. д). Благодаря перемычке появляются внутри кабеля затухающие волны высших порядков, имеющие продольную составляющую магнитного поля, что способствует возбуждению поля в щелях и воз­буждению токов в плечах вибратора.

Следует заметить, что питание вибратора способом, показан­ным на рис. 8. б и 9. б, приводит к несимметричному возбуж­дению плеч и несимметричной диаграмме направленности облучателя,

Рис. 9.

а также всей антенны в целом в Е-плоскости (максимум смещен на некоторый угол относительно оси зеркала) в то время, как при возбуждении щелью, как показано на рис. 9. в, оба плеча возбуждаются одинаково.

Выше указаны ориентировочные габариты облучателей. Более точно они определяются экспериментально таким образом, чтобы, во-первых, получить диаграмму направленности с минимальным обратным излучением; во-вторых, обеспечить хорошее согласова­ние антенны и питающей линии.       

Рис.10. Кривая зависимости коэффициента использования ν от параметров параболоида р₀/р.

Вибраторные облучатели образуют у поверхности параболоида сферическую волну с центром сферы в промежутке между вибра­торами   (у двухвибраторных)   или   между  вибратором   и  диском. Облучатели, состоящие из вибратора и диска, имеют диаграм­му направленности, близкую к таковой диполя Герца  с плоским экраном, а облучатели, состоящие из двух вибраторов, имеют диаграмму направленности, близкую к кардиоидной . Для параболоида вращения, облучаемого идеальной кардиоидной диаграммой, получается кривая зави­симости коэффициента использования ν от параметров параболоида р₀/р, на рис. 10.

Наряду с двухвибраторными облучателями применяется облу­чатель, показанный на рис. 9г, состоящий из двух пар вибраторов вида рис. 9а. Меняя расстояние между парами вибраторов, можно менять диаграмму направленности облучателя (как и всей антенны) в Н-плоскости, выравнивая главный лепесток в этой пло­скости с главным лепестком в Е-плоскости.

Волноводно-рупорные облучатели.

В качестве облучателей параболоидов вращения исполь­зуются также волноводные излучатели как прямоугольного сече­ния (с волной Н₁₀), так и круглого сечения (с волной Н₁₁). На рис. 11. показано два варианта расположения волновода около зеркала.

Преимущество волновода круглого поперечного сечения перед, волноводом прямоугольного сечения при облучении параболоидов вращения в том, что первый создает более равномерное облуче­ние зеркала, так как его диаграмма направленности имеет почти форму фигуры вращения. В результате этого параболоид вращении также имеет диаграмму направленности в виде фигуры вращения. У волновода прямоугольного сечения ширина главного лепестка различна в Е- и Н-плоскостях, что затруд­няет обеспечение равномерного облучения зеркала при оптималь­ном соотношении ро/р.

Рис. 11.

Электромагнитное поле параболоида вращения при облучении линейно поляризованной волной имеет паразитную поляризацию. Поле излучения волновода круглого сечения также обладает паразитной поляризацией, причем паразитная составляющая поля волновода круглого сечения противоположна по направлению та­кой же составляющей параболоида вращения. В результате при облучателе в виде волновода круглого сечения в значительной степени ликвидируется паразитная поляризация поля параболои­да вращения. Кроме того, у стандартного круглого волновода (2а = 0,75λ)  побочное и обратное излучение значительно меньше, чем у стандартного волновода прямоуголь­ного сечения (а/λ = 0,71; b/λ = 0,32). В результате более равномер­ного облучения зеркала, ликвидации паразитной поляризации, а также в связи с меньшей величиной побочного и обратного излу­чения волновод круглого сечения обеспечивает более высокий ко­эффициент использования v, чем прямоугольный волновод.

Электромагнитное поле волноводных облучателей у поверхно­сти зеркала имеет характер сферической волны с центром сферы в центре раскрыва волновода.

Полноводные облучатели, как правило, заканчиваются рупо­ром, ослабляющим боковое и заднее излучения и улучшающим согласование.

При работе параболической антенны на прием (например, в качестве радиотелескопа) рупорный облучатель закрепляется в фокусе зеркала вместе с радиоаппаратурой.

Часто одна и та же антенна используется для работы и на передачу, и на прием. Для развязки трактов приема и передачи, помимо частотных фильтров (если прием и передача осуществля­ются на разных частотах), исполь­зуется разделение по поляризации. Два варианта соединения двух ка­налов с поляризациями Е₁ и Е₂ в общий квадратный волновод пока­заны на рис. 13в и 13г (на ри­сунке 1 — поляризационная решет­ка, 2 — жилы питающих кабелей, 3 — настроечный винт).