Параболический отражатель позволяет сочетать большую апертуру, высокий коэффициент усиления и узкий луч с относительно небольшим облучателем. Это полезно во многих микроволновых задачах, но наведение, поверхность, ветер и полоса питания ограничивают применение. Рассмотрите пять преимуществ с их условиями.
1. Большая электрическая апертура
Для круглого отражателя G ≈ η(πD/λ)², где D — диаметр, η — апертурная эффективность. Короткая длина волны позволяет получить высокий коэффициент усиления при практически приемлемом диаметре.
При D = 1,2 м, f = 12 GHz и η = 0,60 расчёт даёт примерно 41,4 dBi. Это пример с принятой эффективностью, а не гарантия изделия. Диаметр 1 м на 10 GHz при той же η даёт около 38,2 dBi.
30 dBi соответствуют линейному отношению 1000, а 40 dBi — 10 000. Удвоение диаметра при неизменных частоте и эффективности добавляет примерно 6 dB. Для всей линии нужно учесть также потери и наведение.
2. Узкая угловая селекция
Ширина луча примерно уменьшается с λ/D, а коэффициент зависит от освещения. Это может быть полезно в фиксированной связи или при приёме с заданного направления.
Не у всех параболических антенн отношение вперёд/назад выше 60 dB. Боковые лепестки, местность и конструкции влияют на помехи. Узкий луч требует соответствующей устойчивости и точности наведения.
3. Формирование луча отражением
Параболическая поверхность связывает приходящие с нужного направления волны с фокальной областью. При передаче облучатель и зеркало совместно формируют луч. Взаимность связывает передачу и приём при выполнении её условий.
Фазовый центр фида размещают по проекту. Фокусное расстояние не обязательно равно 0,4–0,5 диаметра. У offset-конструкции видимый наклон зеркала не совпадает непосредственно с направлением луча.
4. Различные полосы и поляризации
Зеркало не является единственной узкой резонансной дорожкой и может работать в широкой полосе при подходящих поверхности, освещении и фиде. Реальную полосу могут ограничивать облучатель, поляризатор и переходы.
Нет общей относительной полосы 40% для всех антенн. Для многодиапазонного решения проверьте диаграммы, фазу и поляризацию в каждом диапазоне.
5. Пассивная апертура и RF-оборудование
Большое зеркало может оставаться пассивным, тогда как многие RF-функции располагаются около облучателя. Для некоторых задач это даёт удобное соотношение характеристик, стоимости и обслуживания.
Предельная мощность зависит также от фида, окон, переходов и разъёмов. Металлическое зеркало само по себе не подтверждает работу с kW, а приёмная телевизионная антенна не становится автоматически передающим терминалом.
Поверхность и погода
При меньшей длине волны та же ошибка поверхности становится существеннее. Для подходящей модели случайных гауссовых ошибок множитель Руза составляет exp[−(4πσ/λ)²], где σ — RMS-ошибка поверхности.
На 12 GHz при λ около 25 мм и σ = 0,5 мм множитель примерно 0,939, то есть около 0,27 dB снижения. Это не вся эффективность антенны и не универсальная оценка любой систематической деформации.
Снег и лёд меняют нагрузку и RF-условия. Если требуется обогрев, применяют предусмотренную систему: произвольный нагрев может повредить покрытие или форму.
Когда сравнить другую конструкцию
Широкая зона обслуживания, ограниченный объём или быстрое электронное сканирование могут склонить выбор к другим антеннам. Рупор, круговая по азимуту антенна и массив решают разные задачи.
Источники: принципы отражателя, коэффициент усиления и модель ошибок поверхности NRAO. Частоту, наведение, эффективность и среду задают до расчёта полезной дальности.
