Принцип работы параболической антенны. Параболическая антенна. Результаты работы и их анализ
Антеннами параболические антенны также играют важную роль в сотовой связи. Основной областью их применения является организация транспортных каналов для базовой станции (). Как правило, они используются в радиорелейных линиях () связи, гораздо реже – в спутниковых. Однако и в том, и другом случае принцип работы остается неизменным. Параболическая антенна состоит из двух основных элементов: зеркало параболической формы и излучатель на некотором расстоянии от зеркала, который передает и принимает излучаемый сигнал. Принцип работы параболической антенны основан на том, что все лучи попадающие на зеркало фокусируются в единой точке – фокус параболы, где располагается приемник сигнала. В тоже время все излученные из фокуса лучи будут передаваться в едином направлении. Главной особенностью параболической антенны является игольчатая диаграмма направленности, характеризуемая длинным и узким основным лепестком.
По своей конструкции параболические антенны могут довольно сильно отличаться друг от друга. На это влияет множество параметров такие как используемый частотный диапазон, излучаемая мощность, расстояние между объектами, емкость канала связи и мн.др. В случае, если параболическая антенна используется в , то антенна обычно помещается в специальный защитный пластиковый корпус, который препятствует воздействию внешних негативных условий. Диаметр зеркала параболической антенны может быть от 30 см, до нескольких метров. Частота также может быть выбрана из широкого диапазона в диапазоне от 3 до 40 ГГц. Обычно руководствуются правилом: чем больше длинна пролета, тем ниже используется частота и больше диаметр антенны. К антенне сзади с помощью волновода прикрепляется радиомодуль, который преобразует высокочастотный сигнал гигагерцового диапазона используемый для передачи информации через открытое пространство в сигнал средней частоты мегагерцового диапазона, передаваемый во внутренний модуль системы .
Типы параболических антенн
Параболические антенны для спутниковой связи имеют несколько другую конструкцию. Обычно в таких антеннах излучатель располагается не по центру антенны, а с некоторым смещением, т.е. фокус параболы смещен от ее оси. Это необходимо для того, чтобы не создавать дополнительных затеняющих препятствий на пути принимаемого сигнала. Антенны для спутниковой связи обычно имеют больший диаметр и не заключены в защитный корпус. В остальном принцип их работы аналогичен антеннам .
Тема нашего сегодняшнего разговора - параболическая антенна. Дело в том, что многие ошибочно называют так все антенны для спутникового телевидения. На самом деле не все эти устройства - параболические антенны. Это всего лишь один тип этого оборудования. Давайте сначала дадим определение этому понятию. Итак, спутниковым называют зеркальное оборудование, предназначенное для того, чтобы принимать сигналы со спутников.
Теперь переходим непосредственно к видам. Параболическая антенна является самым распространенным из них. Применяется для приема радиопередач, а также предназначается для телевидения и обеспечения доступа в Интернет. Существует две разновидности таких устройств.
Первая разновидность - прямофокусная. Это классический тип параболоида вращения. Эта параболическая антенна может работать как в С-диапазоне, так и в Ku-диапазоне. Есть возможность работы устройства еще и в комбинированном режиме. Вторая разновидность - офсетная антенна. Данный вид наиболее распространен для индивидуального приема спутникового вещания. Данная антенна представляет собой эллиптический параболоид. Фокус этого сегмента находится ниже, чем геометрический центр устройства.
Такое расположение способствует устранению затенения полезной площади как облучателем, так и опорами для него. Поэтому эта параболическая антенна имеет коэффициент выше, чем предыдущая разновидность при одинаковой зеркальной площади. А установление облучателя ниже, чем центр тяжести антенны, позволяет увеличивать ее устойчивость во время воздействия ветра, ведь она крепится практически вертикально.
Благодаря расположению антенны в чаше исключается скопление Как известно, они способны довольно сильно влиять на качество сигнала. Угол наклона этой антенны может меняться, в зависимости от нахождения в той или иной географической широте. Этот вид антенн работает в таких же диапазонах, что и прямофокусные.
Следующая разновидность - тороидальные антенны. Этот продукт относится к новой категории приема спутниковых сигналов (без применения устройств для поворотов). Отличается такая антенна от всех предыдущих устройств тем, что ее парабола имеет лучше спроектированную поверхность отражения. Благодаря второму отражателю реализована возможность установления большего количества конвертеров приема сигнала.
Такая антенна изготавливается из специальной гальванизированной стали, которая покрывается полиэстеровым лаком. На ее держателе можно разместить максимум 16 конвертеров. Между ними допускается отступ минимум 3 градуса. Правда, монтаж требует четкого соблюдения угла, наклона и азимута. Преимущество этой антенны заключается еще в том, что на нее возможно установить специальный мотор, который способен поворачивать устройство в направлении необходимого спутника.
В последнее время актуальна параболическая антенна WiFi. Как вы догадались по названию, она способна работать без проводного подключения. Вот, в принципе, и все, что я хотел вам рассказать об антеннах.
Прием сигналов спутникового телевидения осуществляется специальными приемными устройствами, составной частью которых является антенна. Для профессионального и любительского приемов передач с ИСЗ наиболее популярны параболические антенны, благодаря свойству параболоида вращения отражать падающие на его апертуру параллельные оси лучи в одну точку, называемую фокусом. Апертура - это часть плоскости, ограниченная кромкой параболоида вращения.
Параболоид вращения, который используется в качестве отражателя антенны, образуется вращением плоской параболы вокруг ее оси. Параболой называется геометрическое место точек, равноудаленных от заданной точки (фокуса) и заданной прямой (директрисы) (рис. 6.1). Точка F - фокус и линия АВ - директриса. Точка М с координатами х, у - одна из точек параболы. Расстояние между фокусом и директрисой называется параметром параболы и обозначается буквой р. Тогда координаты фокуса F следующие: (р/2, 0). Начало координат (точка 0) называется вершиной параболы.
По определению параболы отрезки MF и РМ равны. Согласно теореме Пифагора MF^2 =FK^2+ MK^2. В то же время FK = = х - р/2, КМ = у и РМ = х + р/2, тогда (х - р/2)^2 + у^2 = (х + р/2)^2.
Возводя в квадрат выражения в скобках и приводя подобные члены, окончательно получаем каноническое уравнение параболы:
у^2 = 2рх, или у = (2рх)^0.5. (6.1)
По этой классической формуле сделаны миллионы антенн для приема сигналов спутникового телевидения. Чем же заслужила внимание данная антенна?
Параллельные оси параболоида, лучи (радиоволны) от спутника, отраженные от апертуры к фокусу, проходят одинаковое (фокусное расстояние). Условно два луча (1 и 2) падают на площадь раскрыва параболоида в разных точках (рис. 6.2). Однако отраженные сигналы обоих лучей проходят к фокусу F одинаковое расстояние. Это означает, что расстояние A+B=C+D. Таким образом, все лучи, которые излучает передающая антенна спутника и на которую направлено зеркало парабо
лоида, концентрируются синфазно в фокусе F. Этот факт доказывается математически (рис. 6.3).
Выбор параметра параболы определяет глубину параболоида, т. е. расстояние между вершиной и фокусом. При одинаковом диаметре апертуры короткофокусные параболоиды обладают большой глубиной, что делает крайне неудобным установку облучателя в фокусе. Кроме того, в короткофокусных параболоидах расстояние от облучателя до вершины зеркала значительно меньше, чем до его краев, что приводит к неравномерности амплитуд у облучателя для волн, отразившихся от кромки параболоида и от зоны, близкой к вершине.
Длиннофокусные параболоиды имеют меньшую глубину, установка облучателя является более удобной и амплитудное распределение становится более равномерным. Так, при диаметре апертуры 1,2 м и параметре 200 мм глубина параболоида равна 900 мм, а при параметре 750 мм - всего 240 мм. Если параметр превышает радиус апертуры, фокус, в котором должен находиться облучатель, располагается вне объема, ограниченного параболоидом и апертурой. Оптимальным считается вариант, когда параметр несколько больше, чем радиус апертуры.
Спутниковая антенна - единственный усиливающий элемент приемной системы, который не вносит собственных шумов и не ухудшает сигнал, а следовательно, и изображение. Антенны с зеркалом в виде параболоида вращения делятся на два основных класса: симметричный параболический рефлектор и асимметричный (рис. 6.4, 6.5). Первый тип антенн принято называть прямофокусными, второй - офсетными.
Офсетная антенна является как бы вырезанным сегментом параболы. Фокус такого сегмента расположен ниже геометрического центра антенны. Это устраняет затенение полезной площади антенны облучателем и его опорами, что повышает ее коэффициент полезного использования при одинаковой площади зеркала с осесимметричной антенной. К тому же, облучатель установлен ниже центра тяжести антенны, тем самым увеличивая ее устойчивость при ветровых
Именно такая конструкция антенны наиболее распространенна в индивидуальном приеме спутникового телевидения, хотя в настоящее время используются и другие принципы построения наземных спутниковых антенн.
Офсетные антенны целесообразно использовать, если для устойчивого приема программ выбранного спутника необходим размер антенны до 1,5 м, так как с увеличением общей площади антенны эффект затенения зеркала становится менее значительным.
Офсетная антенна крепится почти вертикально. В зависимости от географической широты угол ее наклона немного
меняется. Такое положение исключает собирание в чаше антенны атмосферных осадков, которые сильно влияют на качество приема.
Принцип работы (фокусировки) прямофокусной (осесимметричной) и офсетной (асимметричной) антенн показан на рис. 6.6.
Для антенн особое значение имеют характеристики направленности. Благодаря возможности использовать антенны с высокой пространственной избирательностью осуществляется прием спутникового телевидения. Важнейшими характеристиками антенн являются коэффициент усиления и диаграмма направленности.
Коэффициент усиления параболической антенны зависит от диаметра параболоида: чем больше диаметр зеркала, тем выше коэффициент усиления.
Зависимость коэффициента усиления параболической антенны от диаметра приведена ниже.
Роль коэффициента усиления параболической антенны можно проанализировать с помощью электрической лампочки (рис. 6.7, а). Свет равномерно рассеивается в окружающее пространство, и глаз наблюдателя ощущает определенный уровень освещенности, соответствующий мощности электролампочки.
Однако если источник света поместить в фокус параболоида с коэффициентом усиления 300 раз (рис. 6.7, б), его лучи после отражения поверхностью параболоида окажутся параллельны его оси, а сила цвета будет эквивалентна источнику мощностью 13 500 Вт. Такую освещенность глаз наблюдателя воспринять не может. На этом свойстве, в частности, основан принцип работы прожектора.
Таким образом, антенный параболоид, строго говоря, не является антенной в ее понимании преобразования напряженности электромагнитного поля в напряжение сигнала. Параболоид - это лишь отражатель радиоволн, концентрирующий их в фокусе, куда и должна быть помешена активная антенна (облучатель).
Диаграмма направленности антенны (рис. 6.8) характеризует зависимость амплитуды напряженности электрического поля Е, создаваемого в некоторой точке, от направления на эту точку. При этом расстояние от антенны до данной точки остается постоянным.
Увеличение коэффициента усиления антенны влечет за собой сужение главного лепестка диаграммы направленности, а сужение его до величины менее 1° приводит к необходимости снабжать антенну системой слежения, так как геостационарные спутники совершают колебания вокруг своего стационарного положения на орбите. Увеличение ширины диаграммы направленности приводит к снижению коэффициента усиления, а значит, и к уменьшению мощности сигнала на входе приемника. Исходя из этого, оптимальной шириной главного лепестка диаграммы направленности яв-
ляется ширина в 1...2° при условии, что передающая антенна спутника удерживается на орбите с точностью ±0,1°.
Наличие боковых лепестков в диаграмме направленности также снижает коэффициент усиления антенны и повышает возможность приема помех. Во многом ширина и конфигурация диаграммы направленности зависят от формы и диаметра зеркала принимающей антенны.
Самой важной характеристикой параболической антенны является точность формы. Она должна с минимальными ошибками повторять форму параболоида вращения. Точность соблюдения формы определяет коэффициент усиления антенны и ее диаграмму направленности.
Изготовить антенну с поверхностью идеального параболоида практически невозможно. Любое отклонение от реальной формы параболического зеркала от идеальной влияет на характеристики антенны. Возникают фазовые ошибки, которые ухудшают качество принимаемого изображения, снижается коэффициент усиления антенны. Искажение формы происходит и в процессе эксплуатации антенн: под воздействием ветра и атмосферных осадков; силы тяжести; как следствие неравномерного прогрева поверхности солнечными лучами. С учетом этих факторов определяется допустимое суммарное отклонение профиля антенны.
Качество материала также влияет на характеристики антенны. Для изготовления спутниковых антенн в основном используют сталь и дюралюминий.
Стальные антенны дешевле алюминиевых, но тяжелее и больше подвержены коррозии, поэтому для них особенно важна антикоррозийная обработка. Дело в том, что в отражении электромагнитного сигнала от поверхности участвует очень тонкий приповерхностный слой металла. В случае повреждения его ржавчиной значительно снижается эффективность антенны. Стальную антенну лучше сначала покрыть тонким защитным слоем какого-нибудь цветного металла (например, цинка), а затем покрасить.
С алюминиевыми антеннами этих проблем не возникает. Однако они несколько дороже. Промышленность выпускает и пластиковые антенны. Их зеркала с тонким металлическим покрытием подвержены искажениям формы за счет различных внешних воздействий: температуры, ветровых нагрузок и ряда других факторов. Существуют сетчатые антенны, устойчивые к ветровым нагрузкам. Они имеют хорошие весовые характеристики, но плохо зарекомендовали себя при приеме сигналов Ки-диапазона. Такие антенны целесообразно использовать для приема сигналов С-диапазона.
Параболическая антенна на первый взгляд кажется грубым куском металла, но тем не менее она требует аккуратного обращения при хранении, транспортировке и монтаже. Любые искажения формы антенны приводят к резкому снижению ее эффективности и ухудшению качества изображения на экране телевизора. При покупке антенны необходимо обратить внимание на наличие искажений рабочей поверхности антенны. Иногда бывает, что при нанесении антикоррозийных и декоративных покрытий на зеркало антенны ее «ведет» и она приобретает форму пропеллера. Проверить это можно, положив антенну на ровный пол: края антенны везде должны касаться поверхности.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники
Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники
(СВЧ и КР)
Лабораторная работа по курсу «Антенны»
«Исследование ДН параболической антенны»
Проверил: Выполнили ст.гр.121-2:
Фатеев А.В.______ Якушенко Ю.В._______
Ермолова М.И._______
Калугин П.С.________
Введение
Целью данной работы является: измерение ДН параболической антенны в дальней, зоне, измерения диаграммы направленности параболической антенны в ближней зоне для облучателя, вынесенного из фокуса зеркала, измерение поляризационной диаграммы антенны.
1 Описание экспериментальной установки
Структурная схема установки представлена на рисунке 1.1.
1 – блок P2M; 2 – передающая рупорная антенна; 3 – принимающая параболическая антенна; 4 – детектор; 5 – блок P2M
Рисунок 1.1 – Структурная схема экспериментальной установки.
2 Основные расчетные формулы
ДН параболической антенны рассчитывается по формуле:
где - функция Бесселя;
–волновое число, – длина волны;
см – радиус зеркала;
–угол между нормалью к раскрыву и направлением на точку пространства, где определяется поле.
Длина волны рассчитывается по формуле:
λ =4 см ;
Расстояние до дальней зоны рассчитаем по формуле:
D – диаметр параболоида, – длина волны.
Для измерения ДН в ближней зоне параболическую антенну устанавливаем от передающей на расстоянии , которое рассчитывается по формуле:
где – расстояние между передающей и приемной антеннами;
–величина выноса фазового центра облучателя;
–фокусное расстояние;
–диаметр зеркала.
3 Результаты работы и их анализ
Воспользуемся формулой (2.2) и (2.3) и определим минимальный радиус дальней зоны.
По формуле (2.4) рассчитаем R опт :
Воспользуемся формулой (2.1), построим ДН параболической антенны и определим ширину диаграммы направленности по уровню 0,5 от максимального значения. ДН параболической антенны представлена на рис.3.1.
Рисунок 3.1 – ДН параболической антенны
Ширина диаграммы направленности равна 7,68 градусов.
Диаграммы направленности, полученные экспериментальным путем для вертикальной и горизонтальной поляризации передающей антенны, представлены на рисунке 3.2 и 3.3 соответственно. Фокус зеркала совмещен с фазовым центром облучателя (f =22 см ). Расстояние между антеннами 8 м . Для вертикальной поляризации антенны ширина ДН равна 5,5 градусам, а для горизонтальной 10 градусов.
Рисунок 3.2 – ДН для вертикальной поляризации
Рисунок 3.3 – ДН для горизонтальной поляризации
Сместим облучатель из фокуса вдоль оси зеркала на расстояние = 3 см и снимем ДН параболической антенны в дальней зоне при вертикальной поляризации облучателя, полученная ДН представлена на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 – ДН для вертикальной поляризации параболической антенны со смещенным фокусом
Совместить с фокусом зеркала фазовый центр облучателя и повернем облучатель на угол 6° от оси зеркала. Полученная ДН для вертикальной поляризации представлена на рисунке 3.5. Ширина ДН равна 10 градусам.
Рисунок 3.5 – ДН для вертикальной поляризации с углом отклонения облучателя на 6 градусов
Поставим облучатель параболической антенны в фокус и, вращая передающую рупорную антенну, снимем поляризационную диаграмму параболической антенны. Измерения проводим через 20°, полученная поляризационная диаграмма представлена на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 – Поляризационная диаграмма
Установим передающую рупорную антенну на расстояние = 2 м и снимем ДН параболической антенны для вертикальной поляризации при облучателе, находящимся в фокусе. Полученная ДН представлена на рисунке 3.7. Ширина ДН равна 9 градусам.
Рисунок 3.7 – ДН для вертикальной поляризации при R опт =2 м
Сместим облучатель параболической антенны из фокуса на расстояние = 3 см и снимем ДН. При этом передающая антенна должна находиться на расстоянии . Полученная ДН при вертикальной поляризации представленная на рисунке 3.8. Ширина диаграммы направленности равна 8 градусам.
Рисунок 3.8 – ДН для вертикальной поляризации при смещенном фокусе
Рисунок 3.9 – ДН для вертикальной поляризации при несмещенном фокусе в дальней зоне
Заключение
В ходе лабораторной работы были измерены диаграммы направленности параболической антенны в ближней и дальней зонах, а также поляризационная диаграмма.
Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что при отклонения облучателя на определенный угол, максимум диаграммы смещается в сторону отклонения облучателя. При вынесение облучателя из фокуса ширина ДН сужается.
При смещении облучателя из фокуса вдоль оси зеркала на поверхности раскрыва возникают фазовые искажения, симметричные относительно вершины зеркала, что расширяет главный лепесток диаграммы направленности, чтобы компенсировать фазовые ошибки в раскрыве выносим облучатель из фокуса в ближней зоне, диаграмма направленности при этом получается такой же как если бы облучатель находился в фокусе, а приемная антенна в дальней зоне.
Первая параболическая антенна, разработанная Генрихом Герцем
Параболическая антенна была изобретена немецким физиком Генрихом Герцем в 1887 году. Герц использовал цилиндрические параболические рефлекторы для искрового возбуждения дипольных антенн во время своих экспериментов. Антенна имела размер апертуры в 1,2 метра шириной и использовалась на частоте около 450 МГц. Отражатель был сделан из цинковой листовой стали. С двумя такими антеннами, одна из которой была передающей, а другая - приёмной, Герц успешно продемонстрировал существование электромагнитных волн, которые 22 годами раньше были предсказаны Максвеллом.
Обычно в зеркальных антеннах происходит преобразование более широкой диаграммы направленности облучателя в узкую диаграмму направленности самой антенны .
Кромка зеркала и плоскость Z образуют поверхность, называемую раскрывом зеркала. При этом радиус R называется радиусом раскрыва, а угол 2ψ - углом раскрыва зеркала. От угла раскрыва зависит тип зеркала :
- если ψ < π/2 - зеркало называют мелким или длиннофокусным;
- если ψ > π/2 - глубоким или короткофокусным,
- если ψ = π/2 - средним.
Фокус облучателя антенны может как располагаться в фокусе зеркала F, так и быть смещённым относительно него. Если фокус облучателя расположен в фокусе антенны, то она называется прямофокусной . Прямофокусные антенны существуют различных размеров, в то время как осенесимметричные антенны, облучатель которых находится не в фокусе зеркала, обычно не превышают в диаметре более 1,5 м . Такие антенны часто называют офсетными . Преимущество офсетной антенны - это бо́льший коэффициент усиления антенны, что обусловлено отсутствием затенения раскрыва зеркала облучателем . Рефлектор офсетных антенн представляет собой боковую вырезку из параболоида вращения. Фокус облучателей в таких антеннах расположен в фокальной плоскости рефлектора.
Зеркальная антенна может иметь дополнительное эллиптическое зеркало (двухзеркальная схема Грегори) или дополнительное гиперболическое зеркало (двухзеркальная схема Кассегрена), с фокусами, расположенными в фокальной плоскости зеркальной антенны. При этом облучатель расположен в фокусе дополнительного зеркала.
Зеркальная антенна может иметь одновременно несколько облучателей, расположенных в фокальной плоскости антенны. Каждый облучатель формирует диаграмму направленности, направленную в нужном направлении. Облучатели могут работать в разных диапазонах волн ( , , ) или каждый одновременно в нескольких диапазонах.
Расположение фокуса и фокальной плоскости зеркала антенны не зависит от рабочего диапазона волн.
В зависимости от поставленных задач и облучателя зеркальная антенна формирует одну узконаправленную суммарную, суммарно-разностную диаграмму направленности (для пеленгаторов) или одновременно несколько разнонаправленных диаграмм - при использовании нескольких облучателей.
Типы зеркал
В технике наибольшее распространение нашли следующие типы зеркал:
Особенности конструкции
Зеркало обычно состоит из диэлектрической основы (углепластик - для космических антенн), которую покрывают металлическими листами, проводящей краской, фольгой . При этом листы часто являются перфорированными или представляют собой сетку, что обусловлено стремлением снизить вес конструкции, а также максимально снизить сопротивление ветру и осадкам. Однако такое несплошное зеркало приводит к следующим последствиям: часть энергии проникает сквозь зеркало, что приводит к ослаблению КНД антенны, и усилению излучения позади рефлектора. Эффективность антенны с несплошным зеркалом рассчитывается по формуле T = P p r P p a d {\displaystyle T={\frac {P_{pr}}{P_{pad}}}} , где P p r {\displaystyle P_{pr}} - мощность излучения позади рефлектора, а P p a d {\displaystyle P_{pad}} - мощность излучения рефлектора (падающей волны) . Если T < 0 , 01 {\displaystyle T<0,01} , несплошное зеркало считают хорошим. Данное условие обычно выполняется при диаметре отверстий перфорированного зеркала менее 0 , 2 λ {\displaystyle 0,2\lambda } и суммарной площади отверстий до 0 , 5 − 0 , 6 {\displaystyle 0,5-0,6} от всей площади зеркала . Для сетчатых зеркал диаметр отверстий не должен превышать 0 , 1 λ {\displaystyle 0,1\lambda } .
Облучатель
Диаграмма направленности параболической антенны формируется облучателем . Облучателей в антенне может быть один или несколько, соответственно в антенне формируется одна или несколько диаграмм направленности. Делается это, например, для того, чтобы принимать сигнал одновременно с нескольких космических спутников связи.
Раскрыв облучателей расположен в фокусе параболического рефлектора или в его фокальной плоскости, если используется несколько облучателей в одной антенне. Несколько облучателей формируют в одной антенне несколько диаграмм направленности, это необходимо при наведении одной антенны сразу на несколько спутников связи.
Ширина луча
Параметры параболической антенны. Ширина ДН, уровень боковых лепестков, усиление
Угловая ширина луча антенны и её диаграмма направленности не зависит от того, работает ли антенна на приём или на передачу. Ширина луча определяется по уровню половинной мощности луча, то есть по уровню (-3 дБ) от его максимального значения. Для параболических антенн этот уровень определяется по формуле:
θ = k λ / d {\displaystyle \theta =k\lambda /d\,} ,где K является фактором, который незначительно меняется в зависимости от формы отражателя, а d - диаметр рефлектора в метрах, ширина диаграммы по половинной мощности θ в радианах. Для 2-х метровой спутниковой антенны, работающей C диапазоне (3-4 ГГц на приём и 5-6 ГГц на передачу), эта формула даёт ширину диаграммы направленности около 2,6°.
Усиление антенны определяется по формуле:
G = (π k θ) 2 e A {\displaystyle G=\left({\frac {\pi k}{\theta }}\right)^{2}\ e_{A}}При этом существует обратная зависимость между усилением и шириной луча.
Параболические антенны больших диаметров формируют очень узкие лучи. Наведение таких лучей на спутник связи становится проблемой, так как вместо основного лепестка можно навести антенну на боковой лепесток.
Диаграмма направленности антенны представляет собой узкий главный луч и боковые лепестки. Круговая поляризация в главном луче задаётся в соответствии с задачами, уровень поляризации в разных местах главного луча разный, в первых боковых лепестках поляризация меняется на противоположную, левая - на правую, правая - на левую.
Характеристики зеркальных антенн
Характеристики зеркальной антенны измеряются в дальней зоне.
- В однозеркальной антенне с круговой поляризацией облучатель должен иметь направление вращения поля, противоположное заданному направлению вращения поля антенны.
- Зеркальные антенны с направлением ДН на движущийся объект обычно имеют электропривод для отслеживания углового направления за объектом.
- Измерения ДН больших зеркальных антенн в дальней зоне связано с большими трудностями, связанными со значительными расстояниями от антенн до мест измерения их сигналов. Для измерений ДН используют шумовые сигналы от Солнца, спутников связи, большие коллиматорные антенны.
- Большие зеркальные антенны, расположенные в разных местах планеты Земля, используются в качестве элементов антенных решёток, для исследования дальнего космоса.
Применение
Параболические антенны используются в качестве антенн с большим усилением для следующих видов связи: радиорелейная связь между близлежащими городами, беспроводная связь WAN / LAN линий связи для передачи данных, для спутниковой связи и связи между космическими аппаратами. Они также используются для радиотелескопов.
Параболические антенны также используются в качестве радиолокационных антенн, управляющих кораблями, самолётами и управляемыми ракетами. С появлением домашних спутниковых телевизионных приёмников, параболические антенны стали особенностью ландшафтов современных городов.