Особенности распространения радиоволн. Основные определения и электрические параметры антенн, страница 31

Наличие этого поля прямого излучения приводит к ухудшению направленных свойств антенны — к уменьшению ее коэффициента усиления и увеличению побочных лепестков. Для устранения этих нежелательных явлений у антенных систем применяют облучатели, обладающие однонаправленными или близкими к ним характеристиками.

Антенны с параболическими зеркалами очень похожи на прожекторы, применяемые в светотехнике и дающие световой столб с утлом раствора, близким к нулю.

Однако реальные «радиопрожекторы» — параболические антенны — излучают не только в направлении фокальной линии OZ, но и под углами к ней. Объясняется это тем, что в отличие от оптики размеры применяемых в антенной технике зеркал не слишком велики по сравнению с длиной волны, а вовсе не трудностями создания точечных источников — облучателей параболических зеркал, как это иногда неправильно утверждается в некоторых популярных статьях.

Усиление, даваемое антеннами с параболическими зеркалами, получается максимальным, когда источник сферических волн, находящийся в фокусе, обеспечивает равномерное (однородное) распределение поля в излучающем отверстии антенны.

В реальных антеннах эти условия оказываются трудновыполнимыми, из-за чего действующая площадь излучения зеркала оказывается меньше геометрической площади его отверстия. В частности, у антенн с зеркалами в виде параболоидов вращения практически не удается получить коэффициент использования излучающего отверстия f больше 0,5-0,7.

Так как фокусное расстояние любой параболической поверхности является параметром последней и его выбор, как правило, не связан с рабочей длиной волны, поле в раскрыве антенны остается синфазным независимо от изменения волны. Поэтому параболические антенны являются широкодиапазонными. Практически диапазонность их ограничивается требованиями к степени согласования входного сопротивления облучателя и пределами допустимых углов раствора диаграмм направленности, которые изменяются прямо пропорционально длине волны.

2. Типы параболических зеркал

На практике применяют в основном четыре типа параболических зеркал-отражателей (pис. 41).

Первый тип отражателя  (рис. 41, а) представляет собой параболический цилиндр, вдоль фокальной линии которого располагаются линейные излучатели.   Вследствие  этого  направленность антенной системы в плоскости фокальной линии (плоскость XOZ) зависит от числа облучающих элементов, как и в плоскостных антеннах.

Направленность же этой антенны в перпендикулярной плоскости YOZопределяется в основном размерами параболического цилиндра, отнесенными к длине волны.

Так, если в качестве облучателя параболического цилиндра применяются полуволновые вибраторы с рефлекторами (для устранения путаницы рефлектор у облучателя именуют контррефлектором), (рис. 41, а), то угол раствора диаграммы направленности  между точками половинного значения  мощности в плоскости YOZравен 51°, а сама диаграмма направленности выражается кривой а, показанной на рис. 11.

Другой разновидностью являются антенны с рефлекторами в виде параболоидов вращения (рис. 41,б). Антенны этого типа применяются в тех случаях, когда необходимо получить «игольчатую» диаграмму направленности, т. е. узкую диаграмму, как в вертикальной, так и горизонтальной плоскостях.

На рис. 41 в,  изображена антенна с усеченным параболоидом вращения, а на рис. 41 г  — параболоид, ограниченный эллипсообразным контуром. Рефлектор последнего типа иногда называют параболоидом типа «лимонная долька» из-за некоторого внешнего сходства с последней.

Антенны, изображенные на рис. 41в и г, применяются для создания веерных и секторных диаграмм направленности с малым углом раствора в одной плоскости и широким в перпендикулярной к ней плоскости.