Облучатели

Антенные системы сантиметрового диапазона имеют две четко выраженные части: рефлектор и источник, который его облучает (головка облучателя или облучатель). Здесь говорится об облучателе, поскольку в некоторых случаях удобно представить антенну как активный излучатель (облучатель), работающий в соединении с пассивным излучателем (рефлектором). Данные термины используются условно со времени появления радиолокации, поэтому может возникнуть впечатление, что они относятся скорее к передаче, чем к приему сигнала.

Облучение части рефлектора/линзы, которую «видит» облучатель или рупорный облучатель, обычно спадает к краям антенны, что позволяет уменьшить амплитуду боковых лепестков по отношению к главному лепестку по крайней мере на 20 дБ. Облучатели, как правило, разрабатываются для обеспечения диаграммы облучения, которая спадает на 15 дБ (номинальное значение) по направлению к внешним краям зеркала относительно центра. Таким образом, большая часть сигнала, принятого любой спутниковой системой, снимается с центральной части антенны. Такое оптимальное уменьшение (спадание) облучения снижает попадание на вход приемной системы внешнего фонового шума, поступающего из-за края зеркала. Фоновый шум, исходящий от теплой земли (или стены) является главной составляющей шума в суммарном шуме приемной системы. Диаграмма распределения облучения зависит от конструкции облучателя, который может принимать различные формы, предназначенные для работы с разными установленными фиксированными диапазонами отношений f/D. Данный вопрос может оказаться важным при соединении составных частей антенных систем от разных производителей. Диапазон значений f/D, при котором облучатель обеспечивает оптимальную работоспособность, указывается в документации производителя.

Квалифицированная разработка антенных систем сантиметрового диапазона требует тщательной экспериментальной работы или применения мощных компьютеров для измерения или моделирования распределений амплитуды и фазы в области облучателя и антенны. Для того чтобы уменьшить ширину главного лепестка диаграммы направленности и снизить амплитуду боковых лепестков, следует получить равномерное распределение фазы вдоль апертуры антенны. Диаграмма направленности облучателя должна также иметь требуемую амплитуду, чтобы правильно облучался рефлектор антенны. В основном применяются следующие правила:

Если волновод с открытым концом поместить в фокус рефлектора антенны, то мощность, конечно, соберется из открытого конца, но, как и в случае с любой антенной системой с маленькой апертурой, ширина луча будет очень большой, вызывая значительное переоблучение. Апертуру можно увеличить путем расширения (развальцовки) концов волновода, придав им форму гофрированного рупора. Расширение приводит к более равномерному облучению зеркала антенны и способствует согласованию. Волноводы, у которых открытый конец расширен примерно на величину одной длины волны, обычно удовлетворительно облучают параболическую антенну. Фланцы или скалярные кольца могут применяться в раскрыве рупора прямофокусных антенн для регулировки (корректировки) диаграммы направленности. Применение длинного рупорного облучателя обеспечивает минимальный уровень боковых лепестков диаграммы направленности, однако обычно принимается компромиссное решение. Происходит это из-за того, что волны вынуждены проходить большее расстояние от внешнего края гофрированного рупора, чем от центра, создавая, таким образом, непредсказуемые фазовые изменения вдоль своей длины. Для корректировки фазы в очень коротких рупорах могут использоваться линзы.

Также читайте:
Отклонение поляризации
Смещенные облучатели