Teoria da Antena - Refletor Parabólico
Parabolic Reflectorssão antenas de micro-ondas. Para melhor compreensão dessas antenas, o conceito de refletor parabólico deve ser discutido.
Alcance de frequência
A faixa de frequência usada para a aplicação de antenas refletoras parabólicas é above 1MHz. Essas antenas são amplamente utilizadas para aplicações de rádio e sem fio.
Princípio da Operação
A definição padrão de uma parábola é - Locus de um ponto, que se move de tal forma que sua distância do ponto fixo (chamado focus) mais sua distância de uma linha reta (chamada directrix) é constante.
A figura a seguir mostra a geometria do refletor parabólico. O pontoF é o foco (o feed é fornecido) e Vé o vértice. A linha que une F e V é o eixo de simetria. PQ são os raios refletidos ondeLrepresenta a linha diretriz na qual os pontos refletidos estão (para dizer que eles estão sendo colineares). Portanto, de acordo com a definição acima, a distância entre F e L permanece constante em relação às ondas que estão sendo focalizadas.
A onda refletida forma uma frente de onda colimada, fora do formato parabólico. A relação entre a distância focal e o tamanho da abertura (ou seja, f / D), conhecida como“f over D ratio”é um parâmetro importante do refletor parabólico. Seu valor varia de0.25 to 0.50.
A lei da reflexão afirma que o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão são iguais. Esta lei quando usada junto com uma parábola, ajuda o foco do feixe. A forma do
a parábola quando usada para fins de reflexão de ondas, exibe algumas propriedades da parábola, que são úteis para construir uma antena, usando as ondas refletidas.
Propriedades da parábola
Todas as ondas originadas do foco refletem de volta ao eixo parabólico. Portanto, todas as ondas que atingem a abertura estão em fase.
Como as ondas estão em fase, o feixe de radiação ao longo do eixo parabólico será forte e concentrado.
Seguindo esses pontos, os refletores parabólicos auxiliam na produção de alta diretividade com largura de feixe mais estreita.
Construção e funcionamento de um refletor parabólico
Se uma antena reflectora parabólica for usada para transmitir um sinal, o sinal da alimentação sai de um dipolo ou antena em forma de chifre para focar a onda na parábola. Isso significa que as ondas saem do ponto focal e atingem o refletor Paraboloidal. Esta onda agora é refletida comocollimated wave front, conforme discutido anteriormente, para serem transmitidos.
A mesma antena é usada como receptor. Quando a onda eletromagnética atinge a forma da parábola, a onda é refletida no ponto de alimentação. A antena dipolo ou corneta, que atua como antena receptora em sua alimentação, recebe esse sinal, para convertê-lo em sinal elétrico e encaminhá-lo para o circuito receptor.
A imagem a seguir mostra uma Antena Refletor Parabólico.
O ganho do parabolóide é uma função da razão de abertura (D/λ). O poder irradiado eficaz(ERP) de uma antena é a multiplicação da potência de entrada fornecida à antena e seu ganho de potência.
Normalmente, uma antena de chifre de guia de onda é usada como um radiador de alimentação para a antena refletora parabolóide. Junto com essa técnica, temos outro tipo de alimentação fornecida à antena refletor parabolóide, chamada de alimentação de Cassegrain.
Cassegrain Feed
O grão de Casse é outro tipo de alimentação dada à antena refletora. Nesse tipo, a alimentação está localizada no vértice do parabolóide, ao contrário do refletor parabólico. Um refletor de formato convexo, que atua como um hiperbolóide, é colocado do lado oposto à alimentação da antena. Também é conhecido comosecondary hyperboloid reflector ou sub-reflector. Ele é colocado de forma que seu um dos focos coincida com o foco do parabolóide. Assim, a onda é refletida duas vezes.
A figura acima mostra o modelo de trabalho da ração cassegrain.
Trabalho de uma antena Cassegrain
Quando a antena atua como uma antena de transmissão, a energia da alimentação irradia através de uma antena em forma de chifre para o refletor côncavo hiperbolóide, que novamente reflete de volta para o refletor parabólico. O sinal é refletido para o espaço a partir daí. Conseqüentemente, o desperdício de energia é controlado e a diretividade é aprimorada.
Quando a mesma antena é usada para recepção, as ondas eletromagnéticas atingem o refletor, são refletidas no hiperbolóide côncavo e de lá, chegam ao feed. Uma antena em forma de chifre de guia de ondas é apresentada para receber esse sinal e enviar para o circuito receptor para amplificação.
Dê uma olhada na imagem a seguir. Mostra um refletor parabolóide com alimentação cassegrain.
Vantagens
A seguir estão as vantagens da antena refletora parabólica -
Redução de lobos menores
O desperdício de energia é reduzido
Comprimento focal equivalente é alcançado
O feed pode ser colocado em qualquer local, de acordo com nossa conveniência
O ajuste do feixe (estreitamento ou alargamento) é feito ajustando as superfícies refletoras
Desvantagem
O seguinte é a desvantagem de uma antena refletora parabólica -
Parte da energia que é refletida do refletor parabólico está obstruída. Isso se torna um problema com o parabolóide de pequena dimensão.
Formulários
A seguir estão as aplicações da antena refletora parabólica -
O refletor parabólico de alimentação cassegrain é usado principalmente em comunicações por satélite.
Também usado em sistemas de telecomunicações sem fio.
Vejamos o outro tipo de feed chamado de feed gregoriano para os refletores parabólicos.
Alimentação Gregoriana
Este é outro tipo de feed usado. Um par de certas configurações está lá, onde a largura do feixe de alimentação é aumentada progressivamente enquanto as dimensões da antena são mantidas fixas. Esse tipo de feed é conhecido como feed gregoriano. Aqui, o hiperbolóide convexo do casssegrain é substituído por um refletor parabolóide côncavo, que é, obviamente, menor em tamanho
Estes Gregorian feed tipo de refletores podem ser usados de quatro maneiras -
Sistemas gregorianos usando refletor sub-refletor elipsoidal nos focos F1.
Sistemas gregorianos usando sub-refletor elipsoidal refletor nos focos F2.
Sistemas Cassegrain usando sub-refletor hiperbolóide (convexo).
Sistemas Cassegrain usando sub-refletor hiperbolóide (côncavo, mas o feed está muito próximo a ele).
Estes são apenas para mencionar porque não são populares e não são amplamente utilizados. Eles têm suas limitações.
A figura mostra claramente o padrão de funcionamento de todos os tipos de refletores. Existem outros tipos de refletores parabolóides, como -
- Corta-parabolóide
- Cilindro parabólico
- Parabolóide de caixa de comprimidos
Porém, todos eles raramente são usados devido às limitações e desvantagens que apresentam em suas condições de trabalho.
Portanto, de todos os tipos de antenas refletoras, os refletores parabólicos simples e os refletores parabólicos de alimentação cassegrain são os mais comumente usados.