이야기 [ | ]

Heinrich Hertz가 설계한 최초의 포물선 안테나

포물선 안테나는 1887년 독일 물리학자 하인리히 헤르츠가 발명했습니다. Hertz는 실험 중에 쌍극자 안테나를 점화하기 위해 원통형 포물선 반사기를 사용했습니다. 안테나는 1.2미터 너비의 개구 크기를 가지며 약 450MHz의 주파수에서 사용되었습니다. 반사판은 아연 강판으로 만들어졌습니다. 이러한 안테나 2개(하나는 송신하고 다른 하나는 수신)를 통해 Hertz는 22년 전에 Maxwell이 예측한 전자기파의 존재를 성공적으로 입증했습니다.

일반적으로 반사기 안테나에서 피드의 더 넓은 방사 패턴은 안테나 자체의 좁은 방사 패턴으로 변환됩니다.

미러 모서리와 Z 평면은 미러 개구부라고 하는 표면을 형성합니다. 이때 반지름 R을 열림반경이라고 하고 각도 2ψ를 거울의 열림각이라고 합니다. 거울 유형은 개방 각도에 따라 다릅니다.

  • 만약 ψ< π/2 - зеркало называют мелким или длиннофокусным;
  • ψ > π/2 - 깊은 초점 또는 짧은 초점,
  • ψ = π/2인 경우 - 평균.

안테나 피드의 초점은 미러 F의 초점에 위치하거나 미러에 상대적으로 이동할 수 있습니다. 조사기의 초점이 안테나의 초점에 있으면 직접 초점이라고 합니다. 직접 초점 안테나는 다양한 크기로 제공되지만 피드가 거울의 초점에 있지 않은 가을 대칭 안테나는 일반적으로 직경이 1.5m를 초과하지 않습니다. 이러한 안테나는 종종 오프셋 안테나라고 합니다. 오프셋 안테나의 장점은 안테나의 더 높은 이득이며, 이는 피드에 의한 미러 오프닝의 음영이 부족하기 때문입니다. 오프셋 안테나의 반사기는 회전 포물면의 측면 컷입니다. 이러한 안테나에서 조사기의 초점은 반사기의 초점면에 있습니다.

반사체 안테나에는 반사체 안테나의 초점면에 초점이 있는 추가 타원형 거울(Gregory의 2개 거울 방식) 또는 추가 쌍곡선 거울(Cassegrain의 2개 거울 방식)이 있을 수 있습니다. 이 경우 조사기는 추가 거울의 초점에 있습니다.

반사체 안테나는 안테나의 초점면에 여러 개의 피드를 동시에 가질 수 있습니다. 각 조사기는 원하는 방향으로 향하는 조사 패턴을 형성합니다. 조사기는 다른 파장 범위( , , )에서 작동하거나 각각 여러 범위에서 동시에 작동할 수 있습니다.

초점의 위치와 안테나 미러의 초점면은 작동 파장 범위에 의존하지 않습니다.

작업 및 조사기에 따라 반사기 안테나는 여러 조사기를 사용할 때 하나의 좁은 방향의 전체 합차 패턴(방향 탐지기용) 또는 여러 다방향 패턴을 동시에 형성합니다.

미러 유형 [ | ]

기술에서 다음 유형의 미러가 가장 널리 사용됩니다.

디자인 특징[ | ]

거울은 일반적으로 금속 시트, 전도성 페인트, 호일로 덮인 유전체 베이스(탄소 섬유 - 우주 안테나용)로 구성됩니다. 동시에 시트는 종종 천공되거나 메쉬로 되어 있는데, 이는 구조물의 무게를 줄이고 바람과 강수에 대한 저항을 최소화하려는 욕구 때문입니다. 그러나 이러한 불연속 거울은 다음과 같은 결과를 초래합니다. 에너지의 일부가 거울을 통과하여 안테나의 지향성이 약화되고 반사기 뒤의 복사가 증가합니다. 비고체 거울이 있는 안테나의 효율은 다음 공식으로 계산됩니다. T = P p r P p a d (\displaystyle T=(\frac (P_(pr))(P_(패드)))), 어디 P p r (\displaystyle P_(pr))는 반사기 뒤의 복사 전력이고, P p a d (\displaystyle P_(패드))- 반사체 복사 전력(입사파) . 만약 티< 0 , 01 {\displaystyle T<0,01} , 고체가 아닌 거울은 좋은 것으로 간주됩니다. 이 조건은 일반적으로 천공된 거울의 구멍 직경이 다음보다 작을 때 충족됩니다. 0 , 2 λ (\displaystyle 0,2\lambda )최대 구멍의 총 면적 0 , 5 − 0 , 6 (\displaystyle 0.5-0.6)거울의 전체 영역에서. 메쉬 미러의 경우 구멍의 직경은 다음을 초과해서는 안 됩니다. 0 , 1 λ (\displaystyle 0,1\lambda ) .

조사기 [ | ]

포물선 안테나의 방사 패턴은 급전으로 형성됩니다. 안테나에는 각각 하나 이상의 피드가 있을 수 있으며, 하나 이상의 방사 패턴이 안테나에 형성됩니다. 이것은 예를 들어 여러 우주 통신 위성에서 동시에 신호를 수신하기 위해 수행됩니다.

방사기의 개구부는 포물선 반사기의 초점 또는 하나의 안테나에 여러 방사기가 사용되는 경우 초점면에 있습니다. 여러 방사기가 하나의 안테나에서 여러 방사 패턴을 형성하므로 한 안테나를 여러 통신 위성을 동시에 가리킬 때 필요합니다. θ = k λ / d (\displaystyle \theta =k\lambda /d\,),

여기서 K는 반사기의 모양에 따라 약간 달라지는 요소이고 d는 반사기 직경(미터), 반출력 패턴(θ)의 너비(라디안)입니다. C 대역(3-4GHz 수신 및 5-6GHz 전송)에서 작동하는 2미터 위성 접시의 경우 이 공식은 약 2.6°의 빔 폭을 제공합니다.

안테나 이득은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

G = (π k θ) 2 e A (\displaystyle G=\left((\frac (\pi k)(\theta ))\right)^(2)\ e_(A))

이득과 빔 폭 사이에는 반비례 관계가 있습니다.

큰 직경의 포물선 안테나는 매우 좁은 빔을 형성합니다. 통신 위성에서 이러한 빔을 가리키는 것은 문제가 됩니다. 메인 로브 대신에 사이드 로브에서 안테나를 가리킬 수 있기 때문입니다.

안테나 패턴은 좁은 메인 빔과 사이드 로브입니다. 메인 빔의 원형 편광은 작업에 따라 설정되며 메인 빔의 다른 위치에서 편광 수준이 다르며 첫 번째 사이드 로브에서는 편광이 왼쪽에서 오른쪽으로, 오른쪽에서 왼쪽으로 반대로 변경됩니다.

반사체 안테나의 특성[ | ]

반사체 안테나의 특성은 원거리에서 측정됩니다.

흥미로운 사실[ | ]

신청 [ | ]

포물선 안테나는 다음과 같은 유형의 통신을 위한 고이득 안테나로 사용됩니다: 인근 도시 간의 무선 중계, 무선 WAN/LAN 데이터 링크, 위성 및 우주선 통신. 그들은 또한 전파 망원경에 사용됩니다.

포물선 안테나는 선박, 항공기 및 유도 미사일을 제어하기 위한 레이더 안테나로도 사용됩니다. 가정용 위성 텔레비전 수신기의 출현으로 포물선 안테나는 현대 도시 풍경의 특징이 되었습니다.

위성 접시, 특히 텔레비전 신호를 수신하는 접시의 작동은 포물선의 광학적 특성을 기반으로 합니다. 포물선은 직선(직선이라고 함)과 직사각선에 있지 않은 점(초점이라고 함)에서 등거리에 있는 점의 궤적입니다. 포물선의 위 정의에서 "학교" 포물선을 얻는 것은 어렵지 않습니다. 포물선은 2차 함수 y=ax^2+bx+c(특히 y=x^2)의 그래프입니다.

포물선의 언급된 광학적 특성을 공식화합시다. 점광원(전구)을 포물선의 초점에 놓고 켜면 포물선에서 반사된 광선이 포물선의 대칭축과 평행하게 되고 앞전이 축에 수직.

반대도 마찬가지입니다. 대칭 축에 평행한 광선의 흐름이 포물선에 떨어지면 포물선에서 반사되어 광선의 초점이 맞춰지고 동시에 흐름의 선행 전면이 광선은 축에 수직입니다.

포물선이 대칭 축을 중심으로 회전하면 2차 표면인 회전 포물면이 얻어집니다. 대칭 축을 통과하는 평면에 의한 포물면의 모든 섹션에 대해 공통 초점을 가진 동일한 포물선이 얻어지므로 포물면도 광학 특성을 갖습니다. 에미터에 초점을 맞추면 표면에서 반사된 광선이 회전 축과 평행하게 이동합니다. 그리고 축에 평행한 광선이 포물면에 떨어지면 반사 후에 모두 초점이 맞춰집니다.

광학적 특성은 포물선 안테나의 기본입니다. 안테나는 예를 들어 회전할 수 있습니다. 공항의 포물선 안테나는 거대한 포물면의 "슬라이스" 모양으로 신호를 송수신합니다. 안테나는 고정될 수 있습니다. 후자 유형에는 가정용 위성 텔레비전 안테나("접시")가 포함됩니다. 정지 궤도에서 지구 위 높은 위치에 위치한 리피터 위성을 겨냥한 후 위치가 고정됩니다.

위성은 표면에서 멀리 떨어져 있기 때문에 안테나가 수신하는 지점에서 위성에서 오는 광선은 평행한 것으로 간주할 수 있습니다. 위성 접시의 초점은 신호가 케이블을 통해 TV로 전송되는 수신기입니다.


같은 아이디어가 철도 기관차용 탐조등, 자동차 헤드라이트를 만드는 데 사용되며 현장에서 요리하는 데에도 사용할 수 있습니다. 포물선의 광학 속성은 야생 동물의 세계를 "알고 있습니다". 예를 들어, 짧은 여름과 햇빛이 부족한 조건에 사는 일부 북부 꽃은 꽃잎을 포물면 형태로 열어 꽃의 "심장"이 더 따뜻합니다. "포물선"은 고산 요통, 빙하 bekvichia, 북극 양귀비와 같은 고산 및 북극 꽃입니다. 포물선의 광학적 특성으로 인해 이러한 꽃에서는 종자 숙성이 가속화됩니다. 꽃에 대한 포물선 속성의 또 다른 유용한 결과는 꽃 그릇에 "흡수"하기를 좋아하는 곤충의 매력이며, 이는 꽃가루 전달(수분) 과정에 영향을 미칩니다.

위성 텔레비전 신호의 수신은 안테나가 필수적인 특수 수신기에 의해 수행됩니다. 위성 전송의 전문가 및 아마추어 수신을 위해 포물선 안테나는 축에 평행한 조리개에 입사하는 광선을 초점이라고 하는 한 지점으로 반사하는 회전 포물면의 특성으로 인해 가장 많이 사용됩니다. 조리개는 회전 포물면의 가장자리로 둘러싸인 평면의 일부입니다.

안테나 반사체로 사용되는 회전 포물면은 축을 중심으로 평평한 포물선을 회전시켜 형성됩니다. 포물선은 주어진 점(초점)과 주어진 직선(직선)에서 등거리에 있는 점의 자취입니다(그림 6.1). 점 F는 초점이고 선 AB는 방향입니다. 좌표가 x, y인 점 M은 포물선의 점 중 하나입니다. 초점과 방향 사이의 거리는 포물선의 매개 변수라고하며 문자 p로 표시됩니다. 그런 다음 초점 F의 좌표는 (p/2, 0)입니다. 좌표의 원점(점 0)을 포물선의 꼭짓점이라고 합니다.

포물선의 정의에 따라 세그먼트 MF와 PM은 동일합니다. 피타고라스 정리에 따르면 MF^2 =FK^2+ MK^2. 동시에 FK = x - p/2, KM = y 및 PM = x + p/2, 그러면 (x - p/2)^2 + y^2 = (x + p/2)^2입니다.

괄호 안의 식을 제곱하고 같은 항을 가져오면 마침내 포물선의 정준 방정식을 얻을 수 있습니다.

y^2 = 2px 또는 y = (2px)^0.5. (6.1)

이 고전적인 공식에 따르면 수백만 개의 안테나가 위성 텔레비전 신호를 수신하도록 만들어졌습니다. 이 안테나에 대해 무엇입니까?


포물면의 축에 평행한 위성의 광선(전파)은 조리개에서 초점까지 반사되어 동일(초점 거리)을 통과합니다. 일반적으로 두 개의 빔(1과 2)이 서로 다른 지점에서 포물면의 개구부에 떨어집니다(그림 6.2). 그러나 두 광선의 반사 신호는 초점 F까지 동일한 거리를 통과합니다. 이것은 거리 A+B=C+D를 의미합니다. 따라서 위성의 송신 안테나에서 방출되고 파라보 미러가 지향되는 모든 광선


loid는 초점 F에서 위상이 집중됩니다. 이 사실은 수학적으로 증명됩니다(그림 6.3).

포물선 매개변수의 선택은 포물면의 깊이, 즉 정점과 초점 사이의 거리를 결정합니다. 동일한 조리개 직경에서 단초점 포물면은 깊이가 커서 초점에 조사기를 설치하는 것이 매우 불편합니다. 또한, 단 초점 포물면에서 피드에서 미러 상단까지의 거리는 가장자리보다 훨씬 작기 때문에 포물면 가장자리와 영역 닫기에서 반사된 파동에 대한 피드에서 진폭이 고르지 않게 됩니다. 맨 위로.

긴 초점 포물면은 깊이가 얕고 조사기 설치가 더 편리하고 진폭 분포가 더 균일합니다. 따라서 구경 직경이 1.2m이고 매개변수가 200mm인 경우 포물면의 깊이는 900mm이고 매개변수가 750mm인 경우 240mm에 불과합니다. 매개변수가 조리개 반경을 초과하면 피드가 위치해야 하는 초점이 포물면과 조리개로 경계를 이루는 볼륨 외부에 위치합니다. 최적의 옵션은 매개변수가 조리개 반경보다 약간 큰 경우입니다.

위성 접시는 자체 노이즈를 발생시키지 않고 신호 및 결과적으로 이미지를 저하시키지 않는 수신 시스템의 유일한 증폭 요소입니다. 회전 포물면 형태의 거울이있는 안테나는 대칭 포물선 반사경과 비대칭의 두 가지 주요 클래스로 나뉩니다 (그림 6.4, 6.5). 첫 번째 유형의 안테나는 일반적으로 직접 초점, 두 번째 - 오프셋이라고합니다.



오프셋 안테나는 말하자면 포물선의 잘린 부분입니다. 이러한 세그먼트의 초점은 안테나의 기하학적 중심 아래에 있습니다. 이것은 피드와 지지대에 의한 안테나의 유용한 영역의 음영을 제거하여 축대칭 안테나와 동일한 미러 영역에서 효율성을 높입니다. 또한 안테나 무게중심 아래에 방사체를 설치하여 바람이 많이 부는 조건에서도 안정성을 높였습니다.

지상 위성 안테나를 구성하는 다른 원리가 현재 사용되지만 위성 텔레비전의 개별 수신에서 가장 일반적인 것은 이러한 안테나 설계입니다.

선택한 위성의 프로그램을 안정적으로 수신하기 위해 최대 1.5m의 안테나 크기가 필요한 경우 오프셋 안테나를 사용하는 것이 좋습니다. 안테나의 전체 면적이 증가함에 따라 미러 쉐이딩 효과가 덜 중요하기 때문입니다.

오프셋 안테나는 거의 수직으로 장착됩니다. 지리적 위도에 따라 경사각이 약간



변화하고 있다. 이 위치는 수신 품질에 큰 영향을 미치는 안테나 보울의 대기 강수량 수집을 제외합니다.

직접 초점(축대칭) 및 오프셋(비대칭) 안테나의 작동(집속) 원리는 그림 1에 나와 있습니다. 6.6.

안테나의 경우 지향성 특성이 특히 중요합니다. 공간 선택성이 높은 안테나를 사용할 수 있기 때문에 위성 텔레비전이 수신됩니다. 안테나의 가장 중요한 특성은 이득과 방사 패턴입니다.

포물선 안테나의 이득은 포물면의 지름에 따라 달라집니다. 거울의 지름이 클수록 이득이 높아집니다.

직경에 대한 포물선 안테나 이득의 의존성은 아래에 나와 있습니다.


포물선 안테나 이득의 역할은 전구를 사용하여 분석할 수 있습니다(그림 6.7, a). 빛은 주변 공간으로 고르게 산란되어 관찰자의 눈은 전구의 전력에 해당하는 일정 수준의 조명을 감지합니다.



그러나 광원이 이득이 300배인 포물면의 초점에 배치되면(그림 6.7, b) 포물면의 표면에 의해 반사된 후 광선은 축에 평행하고 색상 강도는 13,500W의 전력 소스와 동일합니다. 관찰자의 눈은 그러한 조명을 감지할 수 없습니다. 이 속성에 특히 스포트라이트의 작동 원리가 기반합니다.

따라서 안테나 포물면은 엄밀히 말하면 전자기장 강도를 신호 전압으로 변환하는 것을 이해하는 안테나가 아닙니다. 포물면은 전파의 반사체일 뿐이며 능동 안테나(피더)를 배치해야 하는 초점에 집중시킵니다.

안테나 패턴(그림 6.8)은 특정 지점에서 생성된 전계 강도 E의 진폭이 이 지점까지의 방향에 의존하는 특성을 나타냅니다. 이 경우 안테나에서 이 지점까지의 거리는 일정하게 유지됩니다.

안테나 이득의 증가는 방사 패턴의 메인 로브의 협착을 수반하며 1 ° 미만으로 좁히면 정지 위성이 고정 위치 주위에서 진동하기 때문에 안테나에 추적 시스템을 제공해야 할 필요가 있습니다. 궤도. 방사 패턴의 폭이 증가하면 이득이 감소하므로 수신기 입력에서 신호 전력이 감소합니다. 이를 바탕으로 방사 패턴의 메인 로브의 최적 폭은



너비는 1 ... 2 °입니다. 단, 위성의 송신 안테나는 ± 0.1 °의 정확도로 궤도에 유지됩니다.

방사 패턴에 사이드 로브가 있으면 안테나의 이득이 감소하고 간섭을 수신할 가능성이 높아집니다. 많은 면에서 방사 패턴의 너비와 구성은 수신 안테나 미러의 모양과 직경에 따라 달라집니다.

포물선 안테나의 가장 중요한 특성은 형상 정확도입니다. 최소한의 오차로 회전 포물면의 모양을 반복해야 합니다. 모양 정확도는 안테나의 이득과 방사 패턴을 결정합니다.

완벽한 포물면 표면을 가진 안테나를 만드는 것은 거의 불가능합니다. 이상적인 포물면 거울의 실제 모양과의 편차는 안테나의 특성에 영향을 미칩니다. 위상 오류가 발생하여 수신된 이미지의 품질이 저하되고 안테나 이득이 감소합니다. 모양 왜곡은 안테나 작동 중에도 발생합니다. 바람과 강수의 영향으로; 중력; 태양 광선에 의해 표면이 고르지 않게 가열된 결과입니다. 이러한 요소를 고려하여 안테나 프로파일의 허용 가능한 총 편차가 결정됩니다.

재료의 품질은 안테나의 특성에도 영향을 미칩니다. 위성 접시 제조에는 강철과 두랄루민이 주로 사용됩니다.

강철 안테나는 알루미늄 안테나보다 저렴하지만 더 무겁고 부식되기 쉽기 때문에 부식 방지 처리가 특히 중요합니다. 사실은 매우 얇은 표면 근처 금속 층이 표면에서 전자기 신호의 반사에 참여한다는 것입니다. 녹에 의해 파손되면 안테나의 효율이 현저히 떨어집니다. 먼저 강철 안테나를 비철 금속(예: 아연)의 얇은 보호 층으로 덮은 다음 페인트하는 것이 좋습니다.

알루미늄 안테나를 사용하면 이러한 문제가 발생하지 않습니다. 그러나 그들은 약간 더 비쌉니다. 업계에서는 플라스틱 안테나도 생산합니다. 얇은 금속 코팅이 된 거울은 온도, 풍하중 및 기타 여러 요인과 같은 다양한 외부 영향으로 인해 모양이 왜곡될 수 있습니다. 바람 하중에 강한 메쉬 안테나가 있습니다. 그들은 좋은 무게 특성을 가지고 있지만 Ki-band 신호를 수신할 때 열악한 것으로 입증되었습니다. C-대역 신호를 수신하기 위해 이러한 안테나를 사용하는 것이 좋습니다.

포물선 안테나는 언뜻 보기에 거친 금속 조각처럼 보이지만 보관, 운송 및 설치 시 주의하여 취급해야 합니다. 안테나 모양이 왜곡되면 효율성이 급격히 떨어지고 TV 화면의 이미지 품질이 저하됩니다. 안테나를 구입할 때 안테나 작업 표면의 왜곡이 있는지주의해야합니다. 때로는 부식 방지 및 장식 코팅이 안테나 미러에 적용될 때 "리딩"되어 프로펠러 형태를 취하는 경우가 있습니다. 안테나를 평평한 바닥에 놓으면 이를 확인할 수 있습니다. 안테나의 가장자리가 모든 표면에 닿아야 합니다.

오늘 우리 대화의 주제는 포물선 안테나입니다. 사실 많은 사람들이 실수로 위성 텔레비전의 모든 안테나를 그렇게 부릅니다. 사실, 이러한 장치가 모두 포물선 안테나는 아닙니다. 이것은 이 장비의 한 유형일 뿐입니다. 먼저 이 개념을 정의합시다. 따라서 위성은 위성으로부터 신호를 수신하도록 설계된 미러 장비라고합니다.

이제 뷰로 넘어갑시다. 포물선 안테나는 이들 중 가장 일반적입니다. 라디오 방송을 수신하는 데 사용되며 TV 및 인터넷 액세스용으로도 사용됩니다. 이러한 장치에는 두 가지 유형이 있습니다.

첫 번째 유형은 직접 초점입니다. 이것은 혁명의 포물면의 고전적인 유형입니다. 이 포물선 안테나는 C-대역과 Ku-대역 모두에서 작동할 수 있습니다. 결합 모드에서 장치를 작동하는 것도 가능합니다. 두 번째 유형은 오프셋 안테나입니다. 위성 방송의 개별 수신에 가장 많이 사용되는 유형입니다. 이 안테나는 타원형 포물면입니다. 이 세그먼트의 초점은 장치의 기하학적 중심보다 낮습니다.

이 배열은 조사기와 그 지지대에 의한 사용 가능한 영역의 음영을 제거하는 데 기여합니다. 따라서 이 포물선 안테나는 동일한 반사 영역에 대해 이전 버전보다 높은 계수를 갖습니다. 그리고 방사기를 안테나의 무게 중심보다 낮게 설정하면 거의 수직으로 장착되기 때문에 바람 노출 시 안정성을 높일 수 있습니다.

안테나가 그릇에 위치하기 때문에 혼잡은 배제되며, 아시다시피 신호 품질에 상당히 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이 안테나의 경사각은 특정 지리적 위도의 위치에 따라 다를 수 있습니다. 이 유형의 안테나는 직접 초점과 동일한 범위에서 작동합니다.

다음 다양성은 토로이달 안테나입니다. 이 제품은 새로운 범주의 위성 수신(회전 장치 제외)에 속합니다. 이러한 안테나는 포물선이 더 잘 설계된 반사 표면을 가지고 있다는 점에서 이전의 모든 장치와 다릅니다. 두 번째 반사판 덕분에 더 많은 수의 신호 수신 변환기를 설치할 수 있습니다.

이 안테나는 폴리에스터 바니시로 코팅된 특수 아연 도금 강철로 만들어졌습니다. 최대 16개의 변환기를 홀더에 놓을 수 있습니다. 그들 사이에는 최소 3도의 거리가 허용됩니다. 사실, 설치에는 각도, 기울기 및 방위각을 엄격하게 준수해야 합니다. 이 안테나의 장점은 원하는 위성 방향으로 장치를 돌릴 수있는 특수 모터를 설치할 수 있다는 사실에 있습니다.

최근에는 포물선형 WiFi 안테나가 관련이 있습니다. 이름에서 짐작할 수 있듯이 유선 연결 없이도 작동이 가능합니다. 원칙적으로 이것이 내가 안테나에 대해 말하고 싶은 전부입니다.

위성 텔레비전 신호의 수신은 안테나가 필수적인 특수 수신기에 의해 수행됩니다. 위성 전송의 전문가 및 아마추어 수신을 위해 포물선 안테나는 축에 평행한 조리개에 입사하는 광선을 초점이라고 하는 한 지점으로 반사하는 회전 포물면의 특성으로 인해 가장 많이 사용됩니다. 조리개는 회전 포물면의 가장자리로 둘러싸인 평면의 일부입니다.

안테나 반사체로 사용되는 회전 포물면은 축을 중심으로 평평한 포물선을 회전시켜 형성됩니다. 포물선은 주어진 점(초점)과 주어진 직선(직선)에서 등거리에 있는 점의 자취입니다(그림 6.1). 점 F는 초점이고 선 AB는 방향입니다. 좌표가 x, y인 점 M은 포물선의 점 중 하나입니다. 초점과 방향 사이의 거리는 포물선의 매개 변수라고하며 문자 p로 표시됩니다. 그런 다음 초점 F의 좌표는 (p/2, 0)입니다. 좌표의 원점(점 0)을 포물선의 꼭짓점이라고 합니다.

포물선의 정의에 따라 세그먼트 MF와 PM은 동일합니다. 피타고라스 정리에 따르면 MF^2 =FK^2+ MK^2. 동시에 FK = x - p/2, KM = y 및 PM = x + p/2, 그러면 (x - p/2)^2 + y^2 = (x + p/2)^2입니다.

괄호 안의 식을 제곱하고 같은 항을 가져오면 마침내 포물선의 정준 방정식을 얻을 수 있습니다.

y^2 = 2px 또는 y = (2px)^0.5. (6.1)

이 고전적인 공식에 따르면 수백만 개의 안테나가 위성 텔레비전 신호를 수신하도록 만들어졌습니다. 이 안테나에 대해 무엇입니까?

포물면의 축에 평행한 위성의 광선(전파)은 조리개에서 초점까지 반사되어 동일(초점 거리)을 통과합니다. 일반적으로 두 개의 빔(1과 2)이 서로 다른 지점에서 포물면의 개구부에 떨어집니다(그림 6.2). 그러나 두 광선의 반사 신호는 초점 F까지 동일한 거리를 통과합니다. 이것은 거리 A+B=C+D를 의미합니다. 따라서 위성의 송신 안테나에서 방출되고 포물면 거울이 향하는 모든 광선은 초점 F에서 위상이 동일하게 집중됩니다. 이 사실은 수학적으로 증명됩니다(그림 6.3).

포물선 매개변수의 선택은 포물면의 깊이, 즉 정점과 초점 사이의 거리를 결정합니다. 동일한 조리개 직경에서 단초점 포물면은 깊이가 커서 초점에 조사기를 설치하는 것이 매우 불편합니다. 또한, 단 초점 포물면에서 피드에서 미러 상단까지의 거리는 가장자리보다 훨씬 작기 때문에 포물면 가장자리와 영역 닫기에서 반사된 파동에 대한 피드에서 진폭이 고르지 않게 됩니다. 맨 위로.

긴 초점 포물면은 깊이가 얕고 조사기 설치가 더 편리하고 진폭 분포가 더 균일합니다. 따라서 구경 직경이 1.2m이고 매개변수가 200mm인 경우 포물면의 깊이는 900mm이고 매개변수가 750mm인 경우 240mm에 불과합니다. 매개변수가 조리개 반경을 초과하면 피드가 위치해야 하는 초점이 포물면과 조리개로 경계를 이루는 볼륨 외부에 위치합니다. 최적의 옵션은 매개변수가 조리개 반경보다 약간 큰 경우입니다.

위성 접시는 자체 노이즈를 발생시키지 않고 신호 및 결과적으로 이미지를 저하시키지 않는 수신 시스템의 유일한 증폭 요소입니다. 회전 포물면 형태의 거울이있는 안테나는 대칭 포물선 반사경과 비대칭의 두 가지 주요 클래스로 나뉩니다 (그림 6.4, 6.5). 첫 번째 유형의 안테나는 일반적으로 직접 초점, 두 번째 - 오프셋이라고합니다.

오프셋 안테나는 말하자면 포물선의 잘린 부분입니다. 이러한 세그먼트의 초점은 안테나의 기하학적 중심 아래에 있습니다. 이것은 피드와 지지대에 의한 안테나의 유용한 영역의 음영을 제거하여 축대칭 안테나와 동일한 미러 영역에서 효율성을 높입니다. 또한 안테나의 무게 중심 아래에 피드를 설치하여 풍하중에서 안정성을 높입니다.

지상 위성 안테나를 구성하는 다른 원리가 현재 사용되지만 위성 텔레비전의 개별 수신에서 가장 일반적인 것은 이러한 안테나 설계입니다.

선택한 위성의 프로그램을 안정적으로 수신하기 위해 최대 1.5m의 안테나 크기가 필요한 경우 오프셋 안테나를 사용하는 것이 좋습니다. 안테나의 전체 면적이 증가함에 따라 미러 쉐이딩 효과가 덜 중요하기 때문입니다.

오프셋 안테나는 거의 수직으로 장착됩니다. 지리적 위도에 따라 경사각이 약간 다릅니다. 이 위치는 수신 품질에 큰 영향을 미치는 안테나 보울의 대기 강수량 수집을 제외합니다.

직접 초점(축대칭) 및 오프셋(비대칭) 안테나의 작동(집속) 원리는 그림 1에 나와 있습니다. 6.6.

안테나의 경우 지향성 특성이 특히 중요합니다. 공간 선택성이 높은 안테나를 사용할 수 있기 때문에 위성 텔레비전이 수신됩니다. 안테나의 가장 중요한 특성은 이득과 방사 패턴입니다.

포물선 안테나의 이득은 포물면의 지름에 따라 달라집니다. 거울의 지름이 클수록 이득이 높아집니다.

직경에 대한 포물선 안테나 이득의 의존성은 아래에 나와 있습니다.

포물선 안테나 이득의 역할은 전구를 사용하여 분석할 수 있습니다(그림 6.7, a). 빛은 주변 공간으로 고르게 산란되어 관찰자의 눈은 전구의 전력에 해당하는 일정 수준의 조명을 감지합니다.

그러나 광원이 이득이 300배인 포물면의 초점에 배치되면(그림 6.7, b) 포물면의 표면에 의해 반사된 후 광선은 축에 평행하고 색상 강도는 13,500W의 전력 소스와 동일합니다. 관찰자의 눈은 그러한 조명을 감지할 수 없습니다. 이 속성에 특히 스포트라이트의 작동 원리가 기반합니다.

따라서 안테나 포물면은 엄밀히 말하면 전자기장 강도를 신호 전압으로 변환하는 것을 이해하는 안테나가 아닙니다. 포물면은 전파의 반사체일 뿐이며 능동 안테나(피더)를 배치해야 하는 초점에 집중시킵니다.

안테나 패턴(그림 6.8)은 특정 지점에서 생성된 전계 강도 E의 진폭이 이 지점까지의 방향에 의존하는 특성을 나타냅니다. 이 경우 안테나에서 이 지점까지의 거리는 일정하게 유지됩니다.

안테나 이득의 증가는 방사 패턴의 메인 로브의 협착을 수반하며 1 ° 미만으로 좁히면 정지 위성이 고정 위치 주위에서 진동하기 때문에 안테나에 추적 시스템을 제공해야 할 필요가 있습니다. 궤도. 방사 패턴의 폭이 증가하면 이득이 감소하므로 수신기 입력에서 신호 전력이 감소합니다. 이를 기반으로 전송 위성 안테나가 ± 0.1 °의 정확도로 궤도에 유지되는 경우 방사 패턴의 메인 로브의 최적 너비는 1 ... 2 °의 너비입니다.

방사 패턴에 사이드 로브가 있으면 안테나의 이득이 감소하고 간섭을 수신할 가능성이 높아집니다. 많은 면에서 방사 패턴의 너비와 구성은 수신 안테나 미러의 모양과 직경에 따라 달라집니다.

포물선 안테나의 가장 중요한 특성은 형상 정확도입니다. 최소한의 오차로 회전 포물면의 모양을 반복해야 합니다. 모양 정확도는 안테나의 이득과 방사 패턴을 결정합니다.

완벽한 포물면 표면을 가진 안테나를 만드는 것은 거의 불가능합니다. 이상적인 포물면 거울의 실제 모양과의 편차는 안테나의 특성에 영향을 미칩니다. 위상 오류가 발생하여 수신된 이미지의 품질이 저하되고 안테나 이득이 감소합니다. 모양 왜곡은 안테나 작동 중에도 발생합니다. 바람과 강수의 영향으로; 중력; 태양 광선에 의해 표면이 고르지 않게 가열된 결과입니다. 이러한 요소를 고려하여 안테나 프로파일의 허용 가능한 총 편차가 결정됩니다.

재료의 품질은 안테나의 특성에도 영향을 미칩니다. 위성 접시 제조에는 강철과 두랄루민이 주로 사용됩니다.

강철 안테나는 알루미늄 안테나보다 저렴하지만 더 무겁고 부식되기 쉽기 때문에 부식 방지 처리가 특히 중요합니다. 사실은 매우 얇은 표면 근처 금속 층이 표면에서 전자기 신호의 반사에 참여한다는 것입니다. 녹에 의해 파손되면 안테나의 효율이 현저히 떨어집니다. 먼저 강철 안테나를 비철 금속(예: 아연)의 얇은 보호 층으로 덮은 다음 페인트하는 것이 좋습니다.

알루미늄 안테나를 사용하면 이러한 문제가 발생하지 않습니다. 그러나 그들은 약간 더 비쌉니다. 업계에서는 플라스틱 안테나도 생산합니다. 얇은 금속 코팅이 된 거울은 온도, 풍하중 및 기타 여러 요인과 같은 다양한 외부 영향으로 인해 모양이 왜곡될 수 있습니다. 바람 하중에 강한 메쉬 안테나가 있습니다. 그들은 좋은 무게 특성을 가지고 있지만 Ki-band 신호를 수신할 때 열악한 것으로 입증되었습니다. C-대역 신호를 수신하기 위해 이러한 안테나를 사용하는 것이 좋습니다.

포물선 안테나는 언뜻 보기에 거친 금속 조각처럼 보이지만 보관, 운송 및 설치 시 주의하여 취급해야 합니다. 안테나 모양이 왜곡되면 효율성이 급격히 떨어지고 TV 화면의 이미지 품질이 저하됩니다. 안테나를 구입할 때 안테나 작업 표면의 왜곡이 있는지주의해야합니다. 때로는 부식 방지 및 장식 코팅이 안테나 미러에 적용될 때 "리딩"되어 프로펠러 형태를 취하는 경우가 있습니다. 안테나를 평평한 바닥에 놓으면 이를 확인할 수 있습니다. 안테나의 가장자리가 모든 표면에 닿아야 합니다.