Sistemas de radar - antenas de radar
Neste capítulo, vamos aprender sobre as antenas, que são úteis na comunicação por radar. Podemos classificar as antenas de radar nas seguintestwo types com base na estrutura física.
- Antenas refletoras parabólicas
- Antenas de lente
Em nossas seções subsequentes, discutiremos os dois tipos de antenas em detalhes.
Antenas refletoras parabólicas
As antenas refletoras parabólicas são as antenas de micro-ondas. O conhecimento do refletor parabólico é essencial para entender o funcionamento das antenas em profundidade.
Princípio da Operação
Parabola nada mais é do que o Locus dos pontos, que se movem de tal forma que sua distância do ponto fixo (denominado foco) mais sua distância de uma linha reta (denominada diretriz) são constantes.
A figura a seguir mostra o geometry of parabolic reflector. Os pontos F e V são o foco (o feed é dado) e o vértice, respectivamente. A linha que une F e V é o eixo de simetria. $ P_1Q_1, P_2Q_2 $ e $ P_3Q_3 $ são os raios refletidos. A linha L representa a diretriz na qual os pontos refletidos se encontram (para dizer que eles estão sendo colineares).
Conforme mostrado na figura, 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 proporção da distância focal para o tamanho da abertura (ou seja, $ f / D $) é conhecida como“f over D ratio”. É um parâmetro importante do refletor parabólico e seu valor varia de0.25 to 0.50.
o law of reflectionafirma 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 da parábola, quando usada para fins de reflexão das ondas, exibe algumas propriedades da parábola, que são úteis para a construção de uma Antena, usando as ondas refletidas.
Propriedades da parábola
A seguir estão as diferentes propriedades de Parabola -
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 transmitting a signal, o sinal do feed sai de uma antena dipolo ou antena de chifre, para focar a onda na parábola. Isso significa que as ondas saem do ponto focal e atingem o refletor parabolóide. Esta onda agora é refletida como frente de onda colimada, conforme discutido anteriormente, para ser transmitida.
A mesma antena é usada como um receiver. Quando a onda eletromagnética atinge a forma da parábola, a onda é refletida no ponto de alimentação. A antena dipolo ou a corneta Antena, que atua como antena receptora em sua alimentação, recebe esse sinal, para convertê-lo em sinal elétrico e encaminhá-lo para o circuito receptor.
O ganho do parabolóide é função da razão de abertura $ D / \ lambda $. 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 esta técnica, temos os seguintes dois tipos de alimentação fornecidos para a antena refletor parabolóide.
- Cassegrain Feed
- Alimentação Gregoriana
Cassegrain Feed
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 em frente à alimentação da Antena. Também é conhecido comosecondary hyperboloid reflectorou sub-refletor. Ele é colocado de forma que um de seus focos coincida com o foco do parabolóide. Assim, a onda é refletida duas vezes.
A figura acima mostra o modelo de trabalho da alimentação cassegrain.
Alimentação Gregoriana
O tipo de alimentação onde um par de certas configurações estão lá e onde a largura do feixe de alimentação é progressivamente aumentada enquanto as dimensões da antena são mantidas fixas é conhecido como Gregorian feed. Aqui, o hiperbolóide de formato convexo de Cassegrain é substituído por um refletor parabolóide de formato côncavo, que é claro, de tamanho menor.
Esses refletores de alimentação gregoriana podem ser usados das quatro maneiras a seguir -
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).
Entre os diferentes tipos de antenas refletoras, os refletores parabólicos simples e os refletores parabólicos de alimentação Cassegrain são os mais utilizados.
Antenas de lente
Lente As antenas usam a superfície curva para transmissão e recepção de sinais. Essas antenas são feitas de vidro, onde as propriedades convergentes e divergentes das lentes são seguidas. ofrequency range de uso da antena de lente começa em 1 GHz mas seu uso é maior em 3 GHz and above.
É necessário um conhecimento do Lens para compreender o funcionamento da Antena de Lente em profundidade. Lembre-se de que uma lente de vidro normal funciona noprinciple of refraction.
Construção e funcionamento da antena de lente
Se uma fonte de luz é assumida como estando presente em um ponto focal de uma lente, que está a uma distância focal da lente, os raios passam pela lente colimados ou parallel rays na frente da onda plana.
Existem dois fenômenos que acontecem quando os raios caem de lados diferentes de uma lente. Eles são dados aqui -
Os raios que passam pelo centro da lente são menos refratados do que os raios que passam pelas bordas da lente. Todos os raios são enviados paralelamente à frente da onda plana. Este fenômeno do Lens é chamado deDivergence.
O mesmo procedimento é revertido se um feixe de luz for enviado do lado direito para o lado esquerdo da mesma lente. Em seguida, o feixe é refratado e se encontra em um ponto denominado ponto focal, a uma distância focal da lente. Este fenômeno é chamadoConvergence.
O diagrama a seguir nos ajudará a entender melhor o fenômeno.
o ray diagramrepresenta o ponto focal e a distância focal da fonte até a lente. Os raios paralelos obtidos também são chamados de raios colimados.
Na figura acima, a fonte no ponto focal, a uma distância focal da lente é colimada na frente da onda plana. Este fenômeno pode ser revertido, o que significa que a luz, se enviada do lado esquerdo, é convergida para o lado direito da lente.
É por causa disso reciprocity, a lente pode ser usada como uma antena, pois o mesmo fenômeno ajuda a utilizar a mesma antena para transmissão e recepção.
Para alcançar as propriedades de foco em frequências mais altas, o índice de refração deve ser menor que a unidade. Qualquer que seja o índice de refração, o objetivo do Lens é endireitar a forma de onda. Com base nisso, as lentes do plano E e do plano H são desenvolvidas, que também atrasam ou aceleram a frente de onda.