Systèmes radar - Antennes radar

Dans ce chapitre, découvrons les antennes, qui sont utiles dans la communication radar. Nous pouvons classer les antennes radar comme suittwo types basé sur la structure physique.

• Antennes à réflecteur parabolique
• Antennes d'objectif

Dans nos sections suivantes, nous discuterons en détail des deux types d'antennes.

Antennes à réflecteur parabolique

Les antennes à réflecteur parabolique sont les antennes micro-ondes. Une connaissance du réflecteur parabolique est essentielle pour comprendre le fonctionnement des antennes en profondeur.

Principe d'opération

Parabola n'est rien d'autre que le Locus des points, qui se déplacent de telle sorte que sa distance du point fixe (appelé focus) plus sa distance d'une ligne droite (appelée Directrice) soit constante.

La figure suivante montre le geometry of parabolic reflector. Les points F et V sont respectivement le foyer (l'alimentation est donnée) et le sommet. La droite joignant F et V est l'axe de symétrie. $ P_1Q_1, P_2Q_2 $ et $ P_3Q_3 $ sont les rayons réfléchis. La ligne L représente la directrice sur laquelle reposent les points réfléchis (pour dire qu'ils sont colinéaires).

Comme le montre la figure, la distance entre F et L est constante par rapport aux ondes focalisées. L'onde réfléchie forme un front d'onde collimaté, hors de la forme parabolique. Le rapport entre la distance focale et la taille d'ouverture (c'est-à-dire $ f / D $) est appelé“f over D ratio”. C'est un paramètre important du réflecteur parabolique et sa valeur varie de0.25 to 0.50.

le law of reflectiondéclare 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 de la 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

Voici les différentes 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 à réflecteur parabolique est utilisée pour transmitting a signal, le signal de l'alimentation sort d'une antenne 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 paraboloïde. Cette onde est maintenant réfléchie sous forme de front d'onde collimaté, comme indiqué précédemment, pour être transmise.

La même antenne est utilisée comme receiver. Lorsque l'onde électromagnétique atteint la forme de la parabole, l'onde est réfléchie sur le point d'alimentation. L'antenne dipôle ou l'antenne cornet, qui agit en tant qu'antenne réceptrice à son alimentation, reçoit ce signal, pour le convertir en signal électrique et le transmettre au circuit récepteur.

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

Habituellement, une antenne à cornet de guidage d'ondes est utilisée comme radiateur d'alimentation pour l'antenne à réflecteur paraboloïde. Parallèlement à cette technique, nous avons les deux types d'alimentation suivants donnés à l'antenne à réflecteur paraboloïde.

• Alimentation Cassegrain
• Grégorien

Alimentation Cassegrain

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 reflectorou sous-réflecteur. Il est placé de telle manière que l'un de ses 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.

Grégorien

Le type d'alimentation où il existe une paire de certaines configurations et où la largeur du faisceau d'alimentation est progressivement augmentée tandis que les dimensions de l'antenne sont maintenues fixes est appelé Gregorian feed. Ici, l'hyperboloïde de forme convexe de Cassegrain est remplacé par un réflecteur paraboloïde de forme concave, qui est bien sûr de plus petite taille.

Ces réflecteurs de type grégorien peuvent être utilisés des quatre manières suivantes -

• 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).

Parmi les différents types d'antennes à réflecteur, les réflecteurs paraboliques simples et les réflecteurs paraboliques à alimentation Cassegrain sont les plus couramment utilisés.

Antennes d'objectif

Les antennes d'objectif utilisent la surface incurvée pour la transmission et la réception des signaux. Ces antennes sont constituées de verre, où les propriétés convergentes et divergentes de la lentille sont suivies. lefrequency range de l'utilisation de l'antenne d'objectif commence à 1 GHz mais son utilisation est plus grande à 3 GHz and above.

Une connaissance de la lentille est nécessaire pour comprendre en profondeur le fonctionnement de l'antenne de la lentille. Rappelez-vous qu'une lentille en verre normale fonctionne sur leprinciple of refraction.

Construction et fonctionnement de l'antenne d'objectif

Si une source lumineuse est supposée être présente à un point focal d'une lentille, qui est à une distance focale de la lentille, alors les rayons traversent la lentille comme collimatés ou parallel rays sur le front d'onde plan.

Il y a deux phénomènes qui se produisent lorsque les rayons tombent de différents côtés d'une lentille. Ils sont donnés ici -

• Les rayons qui traversent le centre de la lentille sont moins réfractés que les rayons qui traversent les bords de la lentille. Tous les rayons sont envoyés parallèlement au front d'onde plan. Ce phénomène de Lens est appelé commeDivergence.

• La même procédure est inversée si un faisceau lumineux est envoyé du côté droit vers le côté gauche du même objectif. Ensuite, le faisceau est réfracté et se rencontre en un point appelé le point focal, à une distance focale de l'objectif. Ce phénomène s'appelleConvergence.

Le schéma suivant nous aidera à mieux comprendre le phénomène.

le ray diagramreprésente le point focal et la distance focale de la source à l'objectif. Les rayons parallèles obtenus sont également appelés rayons collimatés.

Sur la figure ci-dessus, la source au point focal, à une distance focale de l'objectif est collimatée dans le front d'onde plan. Ce phénomène peut être inversé, ce qui signifie que la lumière, si elle est envoyée du côté gauche, converge vers le côté droit de la lentille.

C'est à cause de ça reciprocity, la lentille peut être utilisée comme antenne, car le même phénomène aide à utiliser la même antenne pour la transmission et la réception.

Pour obtenir les propriétés de focalisation à des fréquences plus élevées, l'indice de réfraction doit être inférieur à l'unité. Quel que soit l'indice de réfraction, l'objectif de Lens est de redresser la forme d'onde. Sur cette base, le plan E et la lentille du plan H sont développés, qui retardent ou accélèrent également le front d'onde.