Théorie de l'antenne - Réflecteur parabolique

Parabolic Reflectorssont des antennes micro-ondes. Pour une meilleure compréhension de ces antennes, le concept de réflecteur parabolique doit être discuté.

Gamme de fréquences

La gamme de fréquences utilisée pour l'application des antennes à réflecteur parabolique est above 1MHz. Ces antennes sont largement utilisées pour les applications radio et sans fil.

Principe d'opération

La définition standard d'une parabole est - Locus d'un point, qui se déplace de telle sorte que sa distance du point fixe (appelée focus) plus sa distance par rapport à une ligne droite (appelée directrix) est constante.

La figure suivante montre la géométrie du réflecteur parabolique. Le pointF est le focus (l'alimentation est donnée) et Vest le sommet. La droite joignant F et V est l'axe de symétrie. PQ sont les rayons réfléchis oùLreprésente la ligne directrice sur laquelle reposent les points réfléchis (pour dire qu'ils sont colinéaires). Par conséquent, selon la définition ci-dessus, la distance entre F et L est constante par rapport aux ondes focalisées.

L'onde réfléchie forme un front d'onde colllimaté, hors de forme parabolique. Le rapport entre la distance focale et la taille d'ouverture (c.-à-d. F / D) appelé“f over D ratio”est un paramètre important du réflecteur parabolique. Sa valeur varie de0.25 to 0.50.

La loi de réflexion stipule que l'angle d'incidence et l'angle de réflexion sont égaux. Cette loi, lorsqu'elle est utilisée avec une parabole, aide à la focalisation du faisceau. La forme du

parabole lorsqu'elle est utilisée à des fins de réflexion des ondes, présente certaines propriétés de la parabole, qui sont utiles pour construire une antenne, en utilisant les ondes réfléchies.

Propriétés de Parabola

• Toutes les ondes issues de la mise au point se reflètent sur l'axe parabolique. Par conséquent, toutes les ondes atteignant l'ouverture sont en phase.

• Comme les ondes sont en phase, le faisceau de rayonnement le long de l'axe parabolique sera fort et concentré.

En suivant ces points, les réflecteurs paraboliques aident à produire une directivité élevée avec une largeur de faisceau plus étroite.

Construction et fonctionnement d'un réflecteur parabolique

Si une antenne réflecteur parabolique est utilisée pour transmettre un signal, le signal de l'alimentation sort d'un dipôle ou d'une antenne cornet, pour focaliser l'onde sur la parabole. Cela signifie que les ondes sortent du point focal et frappent le réflecteur paraboloïdal. Cette vague se reflète maintenant commecollimated wave front, comme discuté précédemment, pour être transmis.

La même antenne est utilisée comme récepteur. Lorsque l'onde électromagnétique atteint la forme de la parabole, l'onde est réfléchie sur le point d'alimentation. Le dipôle ou l'antenne cornet, qui agit comme antenne de réception à son alimentation, reçoit ce signal, pour le convertir en signal électrique et le transmet aux circuits du récepteur.

L'image suivante montre une antenne à réflecteur parabolique.

Le gain du paraboloïde est fonction du rapport d'ouverture (D/λ). La puissance rayonnée effective(ERP) d'une antenne est la multiplication de la puissance d'entrée fournie à l'antenne et de son gain de puissance.

Habituellement, une antenne cornet guide d'ondes est utilisée comme radiateur d'alimentation pour l'antenne à réflecteur paraboloïde. Parallèlement à cette technique, nous avons un autre type d'alimentation donné à l'antenne à réflecteur paraboloïde, appelé alimentation Cassegrain.

Alimentation Cassegrain

Le grain de cassis est un autre type d'alimentation donné à l'antenne réflecteur. Dans ce type, l'alimentation est située au sommet du paraboloïde, contrairement au réflecteur parabolique. Un réflecteur de forme convexe, qui agit comme un hyperboloïde, est placé à l'opposé de l'alimentation de l'antenne. Il est également connu sous le nom desecondary hyperboloid reflector ou sub-reflector. Il est placé de telle sorte que son un des foyers coïncide avec le foyer du paraboloïde. Ainsi, l'onde est réfléchie deux fois.

La figure ci-dessus montre le modèle de travail de l'alimentation de cassegrain.

Fonctionnement d'une antenne Cassegrain

Lorsque l'antenne agit comme une antenne d'émission, l'énergie de l'alimentation rayonne à travers une antenne cornet sur le réflecteur concave hyperboloïde, qui se réfléchit à nouveau sur le réflecteur parabolique. Le signal est réfléchi dans l'espace à partir de là. Par conséquent, le gaspillage d'énergie est contrôlé et la directivité est améliorée.

Lorsque la même antenne est utilisée pour la réception, les ondes électromagnétiques frappent le réflecteur, se réfléchissent sur l'hyperboloïde concave et de là, elles atteignent l'alimentation. Une antenne cornet guide d'ondes s'y présente pour recevoir ce signal et l'envoie au circuit récepteur pour amplification.

Jetez un œil à l'image suivante. Il montre un réflecteur paraboloïde avec alimentation en grains de casse.

Avantages

Voici les avantages de l'antenne à réflecteur parabolique -

• Réduction des lobes mineurs

• Le gaspillage d'énergie est réduit

• Une distance focale équivalente est obtenue

• Les aliments peuvent être placés à n'importe quel endroit, selon notre convenance

• Le réglage du faisceau (rétrécissement ou élargissement) se fait en ajustant les surfaces réfléchissantes

Désavantage

Ce qui suit est l'inconvénient d'une antenne à réflecteur parabolique -

• Une partie de la puissance réfléchie par le réflecteur parabolique est obstruée. Cela devient un problème avec le paraboloïde de petite dimension.

Applications

Voici les applications de l'antenne à réflecteur parabolique -

• Le réflecteur parabolique à alimentation cassegrain est principalement utilisé dans les communications par satellite.

• Également utilisé dans les systèmes de télécommunication sans fil.

Regardons l'autre type d'alimentation appelé alimentation grégorienne pour les réflecteurs paraboliques.

Grégorien

C'est un autre type d'aliment utilisé. Il existe une paire de certaines configurations, où la largeur du faisceau d'alimentation est progressivement augmentée tandis que les dimensions de l'antenne sont maintenues fixes. Un tel type d'aliment est connu sous le nom d'aliment grégorien. Ici, l'hyperboloïde de forme convexe de casssegrain est remplacé par un réflecteur paraboloïde de forme concave, qui est bien sûr de plus petite taille.

Celles-ci Gregorian feed les réflecteurs de type peuvent être utilisés de quatre manières -

• Systèmes grégoriens utilisant un réflecteur secondaire ellipsoïdal aux foyers F1.

• Systèmes grégoriens utilisant un réflecteur secondaire ellipsoïdal aux foyers F2.

• Systèmes Cassegrain utilisant un sous-réflecteur hyperboloïde (convexe).

• Systèmes Cassegrain utilisant un sous-réflecteur hyperboloïde (concave mais l'alimentation étant très proche.)

Ce sont tous juste pour les mentionner car ils ne sont pas populaires et ne sont pas largement utilisés. Ils ont leurs limites.

La figure illustre clairement le schéma de fonctionnement de tous les types de réflecteurs. Il existe d'autres types de réflecteurs paraboloïdes tels que -

• Coupe - paraboloïde
• Cylindre parabolique
• Paraboloïde de pilulier

Cependant, tous sont rarement utilisés en raison des limites et des inconvénients qu'ils présentent dans leurs conditions de travail.

Par conséquent, de tous les types d'antennes à réflecteurs, les réflecteurs paraboliques simples et les réflecteurs paraboliques à alimentation cassegrain sont les plus couramment utilisés.