Осесимметричная однозеркальная антенна образуется лишь в том случае, когда плоскость «среза параболоида» перпендикулярна оси OZ. Все другие варианты образуют неосесимметричную схему антенны.
Внутри класса ООА антенны подразделяются на два подкласса:
- длиннофокусные однозеркальные антенны;
- короткофокусные однозеркальные антенны.
Рисунок 1.1 - Часть поверхности параболоида вращения
В зависимости от величины полного угла раскрыва зеркала (2ψ0) (рисунок 1.1) антенны условно делятся на три группы:
- 2ψ0 < 120° - длиннофокусные антенны;
- 120° < 2ψ0 < 150° - среднефокусные;
- 2 ψ0 >150° - короткофокусные.
Также возможно изменение положения облучателя относительно его первоначального положения. Существуют следующие варианты:
1) облучатель смещается из фокуса вдоль фокальной оси (оси OZ) по направлению к зеркалу. Происходит расфазировка распределения поля в раскрыве антенны. Фазовое распределение имеет в этом случае характер расходящейся сферической волны, что, в свою очередь, приводит к деформации ДН антенны и к снижению усиления.
2) облучатель смещается из фокуса вдоль фокальной оси по направлению от зеркала. Происходит расфазировка распределения поля в раскрыве. Однако фазовое распределение в раскрыве имеет характер сходящейся сферической волны. Это распределение действительно обеспечивает определенную фокусировку поля на некотором расстоянии от раскрыва, но в дальней зоне эффект от воздействия расфазировки тот же, что и в варианте (1).
3) облучатель смещается из фокуса перпендикулярно фокальной оси. Происходит смещение максимума диаграммы направленности от направления на некоторый угол смещения. Величина этого угла зависит как от углового смещения облучателя, так и от соотношения фокуса антенны к ее диаметру, а так же от вида амплитудного распределения в раскрыве антенны. На рисунке 1.2 приведен график зависимости параметра ν от величины полного угла раскрыва зеркала 2ψ0 для трех значений уровня пьедестала ∆:
∆ = 0, т.е. при равномерном распределении (кривая 1);
∆ = 0,7, т.е. при облучении края раскрыва на уровне минус 10 дБ (кривая 2);
∆ = 1, т.е. при облучении края раскрыва нулевым уровнем (кривая 3).
Рисунок 1.2 - Зависимость параметра ν от величины полного угла раскрыва зеркала
На рисунке приведены также экспериментальные данные: крестиками обозначены значения ν при А = 0,7, кружочками - при А = 0,9. Из рисунка видно, что для длиннофокусных антенн угол смещения направления максимального излучения θсм примерно равен углу смещения облучателя θобл. При увеличении угла раскрыва антенны
величина ν уменьшается. В частности, при 2ψ0 = 180° девиация луча ν составляет около 65 %.
4) облучатель поворачивается на некоторый угол относительно фокальной оси, при этом сохраняется совмещение фазового центра облучателя и фокуса параболоида. Максимум диаграммы направленности сохраняет свою прежнюю ориентацию вдоль оси OZ, т.е. θ = 0°, однако усиление антенны уменьшается. Это происходит потому, что при повороте облучателя, при котором сохраняется совмещение фазового центра облучателя с фокусом параболоида, сохраняется синфазность распределения поля в раскрыве зеркала, но эффективность «засветки» зеркала заметно ухудшается и значительная доля энергии облучателя «переливается» за края зеркала. В результате усиление антенны снижается.
Целесообразно сравнить две наиболее часто встречающиеся схемы однозеркальных антенн, а именно: осесимметричную антенну и антенну типа офсет. Критерии, по которым производится указанное сравнение, достаточно многочисленны и охватывают практически всю гамму проблем, с которой сталкиваются разработчики, производители и пользователи антенн.
1. Диаграмма направленности. По этому критерию антенны типа офсет имеют неоспоримое преимущество перед осесимметричными антеннами. Это обусловлено тем, что при разумном конструировании антенны типа офсет удается полностью вывести из полей действия, как сферической волны облучателя, так и плоской переотраженной от рефлектора волны все конструктивные элементы антенны.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.