მუშაობა სატელიტური თეფშები, კერძოდ, ვინც იღებს სატელევიზიო სიგნალი, ეფუძნება პარაბოლის ოპტიკურ თვისებას. პარაბოლა არის წერტილების ადგილი, რომლებიც თანაბარი მანძილით არის დაშორებული სწორი ხაზისგან (ე.წ. მიმართულება) და იმ წერტილიდან, რომელიც არ დევს მიმართულებაზე (ე.წ. ფოკუსი). პარაბოლის ზემოაღნიშნული განმარტებიდან არ არის რთული „სკოლის“ მიღება: პარაბოლა არის კვადრატული ფუნქციის y=ax^2+bx+c (კერძოდ, y=x^2) გრაფიკი.
ჩამოვაყალიბოთ პარაბოლის აღნიშნული ოპტიკური თვისება. თუ პარაბოლის ფოკუსში მოთავსებულია სინათლის წერტილის წყარო (ნათურა) და ჩართულია, მაშინ პარაბოლიდან არეკლილი სხივები პარაბოლის სიმეტრიის ღერძის პარალელურად წავა და წინა კიდე იქნება. ღერძის პერპენდიკულარული.
ასევე საპირისპიროა - თუ სიმეტრიის ღერძის პარალელურად სხივების ნაკადი ეცემა პარაბოლაზე, მაშინ პარაბოლიდან ასახული სხივები მოვა ფოკუსში და იმავდროულად, თუ ნაკადის წინა კიდე. სხივები ღერძის პერპენდიკულარულია.
როდესაც პარაბოლა ბრუნავს თავისი სიმეტრიის ღერძის გარშემო, მიიღება რევოლუციის პარაბოლოიდი - მეორე რიგის ზედაპირი. პარაბოლოიდის ნებისმიერი მონაკვეთისთვის სიმეტრიის ღერძზე გამავალი სიბრტყეებით მიიღება თანაბარი პარაბოლები საერთო ფოკუსით, ამიტომ პარაბოლოიდს ასევე აქვს ოპტიკური თვისება. თუ ემიტერს ფოკუსში მოათავსებთ, მაშინ ზედაპირიდან არეკლილი სხივები ბრუნვის ღერძის პარალელურად წავა. და თუ მისი ღერძის პარალელურად სხივები ეცემა პარაბოლოიდს, მაშინ არეკვლის შემდეგ ისინი ყველა იკრიბებიან ფოკუსში.
ოპტიკური თვისება პარაბოლური ანტენების ფუნდამენტური საფუძველია. ანტენებს შეუძლიათ ბრუნვა, მაგალითად - პარაბოლური ანტენები აეროპორტებში, უზარმაზარი პარაბოლოიდების "ნაჭრების" ფორმის, ისინი გადასცემენ და იღებენ სიგნალს. ანტენები შეიძლება დაფიქსირდეს. ეს უკანასკნელი ტიპი მოიცავს საყოფაცხოვრებო თანამგზავრს სატელევიზიო ანტენები("კერძი"): ისინი მიმართულია სარელეო თანამგზავრისკენ, დედამიწის ზემოთ გეოსტაციონარული ორბიტაზე, რის შემდეგაც მათი პოზიცია ფიქსირდება.
ვინაიდან თანამგზავრი ზედაპირისგან შორს არის, მისგან გამომავალი სხივები ანტენის მიღების წერტილში შეიძლება ჩაითვალოს პარალელურად. სატელიტური ანტენის ფოკუსში არის მიმღები, საიდანაც სიგნალი კაბელის საშუალებით იგზავნება ტელევიზორში.
იგივე იდეა გამოიყენება რკინიგზის ლოკომოტივების პროჟექტორების, მანქანის ფარების შესაქმნელად, ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას მინდორში კერძების მოსამზადებლადაც კი. პარაბოლას ოპტიკური თვისება „იცის“ ველური ბუნების სამყაროს. მაგალითად, ზოგიერთი ჩრდილოეთის ყვავილი, რომელიც ცხოვრობს ხანმოკლე ზაფხულისა და მზის ნაკლებობის პირობებში, ხსნის თავის ფურცლებს პარაბოლოიდის სახით, რათა ყვავილის „გული“ უფრო თბილი იყოს. "პარაბოლური" ისეთი ალპური და არქტიკული ყვავილებია, როგორიცაა ალპური ზურგის ტკივილი, მყინვარული ბექვიჩია, პოლარული ყაყაჩო. პარაბოლას ოპტიკური თვისების გამო, ასეთ ყვავილებში თესლის მომწიფება დაჩქარებულია. ყვავილებისთვის მათი პარაბოლური თვისების კიდევ ერთი სასარგებლო შედეგია მწერების მოზიდვა, რომლებსაც მოსწონთ ყვავილების თასში „გაჟღენთვა“ და ეს გავლენას ახდენს მტვრის გადატანის პროცესზე (დამტვერვა).
დანართი 10
PARABOLIC DIRROR ანტენა
პარაბოლური რეფლექტორული ანტენები შედგება ორი ნაწილისგან: სარკე და შესანახი.
რადიატორი ასხივებს ელექტრომაგნიტურ ტალღას სარკისკენ. ტალღის ფრონტი სივრცეში წარმოიქმნება სარკის (რეფლექტორის) ზედაპირიდან ელექტრომაგნიტური ტალღის არეკვლის შედეგად.
სარკის ანტენები ფართოდ გამოიყენება, დეციმეტრის ტალღის სიგრძის დიაპაზონიდან დაწყებული. ისინი გამოიყენება სხვადასხვა რადიოინჟინერიის სისტემაში: რადარებში, რადიო სარელეო ხაზებში, რადიო ასტრონომიაში და ა.შ.
რეფლექტორული ანტენის გამოთვლის საწყისი მონაცემებია: ტალღის სიგრძე https://pandia.ru/text/78/045/images/image002_222.gif" width="41" height="28 src=">.gif" alt=" ( !LANG:ხელმოწერა: ნახ. A10.2" align="left" width="253" height="220">!} 
.gif" width="87" height="25">.
მოცემული ანტენის მომატებისთვის, სარკის რადიუსი შეიძლება განისაზღვროს გამოხატულებიდან
, (A10.1)
სადაც ROსარკის გახსნის რადიუსი; ν - სარკის ზედაპირის გამოყენების კოეფიციენტი (KPI), - ანტენის ეფექტურობა.
ნახ. 10.2 გვიჩვენებს დამოკიდებულებას კუთხეზე. რეალურ პარაბოლურ ანტენებში ანტენის ეფექტურობა (პროდუქტი) მერყეობს 0.45-დან 0.6..gif" width="145" height="24 src=">. (A10.2)
იმ შემთხვევაში, თუ მოცემულია ანტენის გამოსხივების ნიმუშის სიგანე, მაშინ სარკის ზომის შესარჩევად შეგიძლიათ გამოიყენოთ მონაცემები ცხრილში. P10.1.
ანტენის სარკის ზომების შერჩევის მონაცემები ცხრილი A10.1
გვერდითი უბნების დათრგუნვა |
||||
H- თვითმფრინავი | ელექტრონული თვითმფრინავი |
|||
2. გამოითვლება მოცემული ტიპის დასხივების პარამეტრები.
აუცილებელია დასხივების დაპროექტება ისე, რომ მას ჰქონდეს ცალმხრივი გამოსხივება. გამოსხივების ნიმუშს უნდა ჰქონდეს ღერძული სიმეტრია გვერდითი წილების მინიმალური დონით.
რადიატორის ფაზის ცენტრი სარკის ფოკუსშია. რადიატორმა უნდა დაფაროს სარკე მინიმუმამდე.
ვიბრატორის დასხივება
გამოსხივება სიმეტრიული ვიბრატორის სახით კონტრ-რეფლექტორით გამოიყენება სანტიმეტრის ტალღის დიაპაზონის დეციმეტრულ და გრძელ ტალღოვან ნაწილში (https://pandia.ru/text/78/045/images/image019_43.gif " alt="(!LANG: ხელმოწერა:" align="left" width="278 height=247" height="247">ство щелевого типа.!}
ნახევარტალღოვანი ვიბრატორის რადიაციული ნიმუში კონტრრეფლექტორით ვიბრატორის ღერძის პერპენდიკულარულ სიბრტყეში (H სიბრტყეში) გამოითვლება ფორმულით
სადაც დ- მანძილი ვიბრატორიდან კონტრრეფლექტორამდე,
მანძილი ვიბრატორიდან კონტრრეფლექტორამდე, ტოლი , აუცილებელია იმისათვის, რომ კონტრრეფლექტორიდან არეკლილი ველი იყოს ფაზაში იმ ველთან, რომელიც გამოსხივებულია ვიბრატორის მიერ სარკისკენ.
ნახევარტალღოვანი ვიბრატორის რადიაციული ნიმუში კონტრრეფლექტორით ვიბრატორის ღერძზე (და სარკის ღერძზე) გამავალ სიბრტყეში აღწერილია გამოხატულებით
https://pandia.ru/text/78/045/images/image024_35.gif" width="107" height="41">; 
, სად არის ვიბრატორის ერთი მკლავის სიგრძე და თ- მანძილი ვიბრატორსა და მის სარკის სურათს შორის.
, Ohm, https://pandia.ru/text/78/045/images/image029_27.gif" width="65" height="23">, Ohm, a, Ohm
რადიატორის მიწოდების მიმწოდებელთან შესატყვისად, აუცილებელია ვიბრატორის შეყვანის წინაღობა იყოს წმინდა აქტიური და ტოლი იყოს მიწოდების მიმწოდებლის ტალღის წინაღობა.
შეყვანის წინააღმდეგობის რეაქტიული კომპონენტი შეიძლება კომპენსირებული იყოს რეაქტიული მარყუჟით, ან ვიბრატორის მკლავების გარკვეული შემცირებით. მას შემდეგ, რაც ში ამ საქმესკოაქსიალური მიმწოდებელი, მაშინ მისი ტალღის წინაღობა უდრის
https://pandia.ru/text/78/045/images/image032_27.gif" width="23" height="18">- გარე გამტარის შიდა დიამეტრი; დ- შიდა გამტარის გარე დიამეტრი; - კოაქსიალური მიმწოდებლის შემავსებელი მასალის შედარებითი გამტარიანობა.
ჩვეულებრივ მითითებულია ვიბრატორის მკლავების დიამეტრი 2 ... 4 მმ და თანაბარი დიამეტრი დდა განსაზღვრეთ ფორმულით (A10.6) მნიშვნელობა დ. კოაქსიალური ხაზის ზომების არჩევის შემდეგ, ის უნდა შემოწმდეს ავარიის მდგომარეობაზე
კვ/სმ, (A10.7)
აქ პარის ხაზში გამავალი სიმძლავრე კვტ-ში; დ- სმ-ში; ვ- ომში; SWR უნდა იქნას მიღებული ტოლი 1.2 ... 1.4.
თუ პირობა (A10.7) არ არის დაკმაყოფილებული, მაშინ აუცილებელია კოაქსიალური ხაზის შიდა დიამეტრი და ვიბრატორის მკლავების დიამეტრი, რათა შემცირდეს ელექტრული ველის კონცენტრაცია მცირე გამრუდების რადიუსის ზედაპირთან.
კოაქსიალური ხაზი მთავრდება მაღალი სიხშირის კონექტორით კაბელის სტანდარტთან დასაკავშირებლად ტალღის წინააღმდეგობა(= 50, 75 ohms). თუ კოაქსიალურ ხაზს აქვს, მაშინ უნდა იქნას გამოყენებული მეოთხედი ტალღის წინაღობის შესატყვისი ტრანსფორმატორი, რომელიც, როგორც წესი, სტრუქტურულად შესრულებულია კოაქსიალური ხაზის მონაკვეთში.
ორმაგი ჭრილი რადიატორი
ამ ტიპის დასხივება ჩვეულებრივ გამოიყენება 5 ... 6 სმ-ზე ნაკლებ ტალღის სიგრძეზე. ე- პლანშეტური ტალღოვანი თ- გამყოფი. განშტოება ამ შემთხვევაში ხორციელდება ვექტორის სიბრტყეში ეტალღები H10(ნახ. A10.4).
დასხივების შემუშავება იწყება სტანდარტული ტალღების არჩევით მოცემული მოქმედი ტალღის სიგრძის დიაპაზონისთვის. სლოტის სიგრძე არჩეულია ტოლი (0.47...0.48). მანძილი დ1 ჭრილებიდან კედლებამდე უნდა იყოს თანაბარი. მანძილი სლოტებს შორის დ2 არჩეულია როგორც ჩვეულებრივი ანტენის მასივებში, ყველაზე ხშირად ან. სლოტის სიგანე შეირჩევა ელექტრული ავარიის არარსებობის მდგომარეობიდან გამოსხივების სიმძლავრის მოცემულ მნიშვნელობაზე
, (A10.8)
სადაც EPROBარის ველის სიძლიერის დაშლის მნიშვნელობა სლოტის მასალაში. ჰაერისთვის EPROB= 3 106 ვ/მ. მაქსიმალური ძაბვაუფსკრულის ტოლი
. (P10.9)
https://pandia.ru/text/78/045/images/image043_17.gif" width="128" height="25">,
სადაც https://pandia.ru/text/78/045/images/image045_17.gif" width="108" height="27">,B
ორმაგი ჭრილი გამოსხივების რადიაციული ნიმუშები გამოითვლება ფორმულებით:
, თვითმფრინავში E,(P10.11)
, თვითმფრინავში ნ.(P10.12)
კუთხეები ქდა ჯითვლება ნორმალურიდან სლოტის ადგილმდებარეობის სიბრტყემდე..gif" width="83" height="21 src=">.
რქის გამოსხივება
Horn feeds გამოიყენება ძირითადად სანტიმეტრი და მილიმეტრიანი ტალღის სიგრძეში https://pandia.ru/text/78/045/images/image051_15.gif" width="37" height="21"> და ტოლია 0.3 ქ (ჯ) = 50 ° ... 70 °, იპოვეთ რქის გახსნის ზომა.
სიბრტყის რქის მიმართულება ეშეიძლება შეფასდეს გამარტივებული ფორმულით
https://pandia.ru/text/78/045/images/image055_13.gif" width="323" height="41 src=">, (P10.14)
სადაც კუთხეები https://pandia.ru/text/78/045/images/image057_11.gif" width="20" height="18"> იზომება ნორმალურიდან რქის გახსნის სიბრტყემდე.
განტოლებები (A10.13) და (A10.14) ტრანსცენდენტურია საყვირის გახსნის ზომებთან მიმართებაში და წყდება შერჩევის მეთოდით.
რქის სიგრძე ჩვეულებრივ ტოლია რ = (1,2 … 1,3) არ, რომელზეც ტალღის ფრონტი სფერულია.
3. ანტენის ნიმუში გამოითვლება.
ანტენის მიმართულების მახასიათებელი შეიძლება გამოითვალოს სავარაუდო ფორმულით
https://pandia.ru/text/78/045/images/image059_11.gif" width="55" height="24"> – პირველი რიგის პირველი ტიპის ბესელის ფუნქცია.
უფრო ზუსტად, რეფლექტორული ანტენის გამოსხივების ნიმუში გამოითვლება გახსნის გასწვრივ ველის ამპლიტუდის განაწილებით. ამისათვის სარკის ფოკუსი ჩაშენებულია პოლარული სისტემადასხივების გამოსხივების ნიმუშის კოორდინატები და მის გასწვრივ ველის ამპლიტუდის განაწილება სარკის გასწვრივ (იხ. სურ. A10.5).
https://pandia.ru/text/78/045/images/image061_12.gif" width="27" height="18">= 0; 0.5; 1.0, რომლებსაც ინტერპოლაციის კვანძებს უწოდებენ.
მიახლოებითი ფუნქცია წარმოდგენილია ფორმის მრავალწევრით
https://pandia.ru/text/78/045/images/image063_11.gif" width="57" height="22"> და ფაქტობრივი შეკვეთის ფუნქცია.
ლამბდა ფუნქცია შეიძლება გამოიხატოს იგივე რიგის პირველი ტიპის ბესელის ფუნქციის მიხედვით
.
ლამბდა ფუნქციების მნიშვნელობები მოცემულია ცხრილებში, მათი მნიშვნელობები მოცემულია დანართში 20.
გამოხატვის პირველ ფაქტორს (A10.20), რომელიც დამოკიდებულია კუთხეზე, აქვს ფორმა და არის ელემენტარული არეალის რადიაციული ველი - ჰიუგენსის ელემენტი. მეორე ფაქტორი, რომელიც განისაზღვრება ჯამით, არის ბადეების ფაქტორი, რომელიც ახასიათებს ემიტერის სისტემის მიმართულების თვისებებს. პირველი ფაქტორის გავლენა კუთხის შეცვლისას შეიძლება უგულებელვყოთ, რადგან ჰიუგენსის ელემენტის რადიაციული ნიმუში ბევრად უფრო ფართოა, ვიდრე რეფლექტორული ანტენის რადიაციული ნიმუში. შემდეგ ნორმალიზებული ანტენის ნიმუში მოცემულია
https://pandia.ru/text/78/045/images/image081_7.gif" width="267" height="45 src=">. (P10.22)
ზოგადად, რადიაციის შაბლონები უნდა გამოითვალოს ორი თვითმფრინავისთვის: ედა ჰ. თუმცა, თუ რადიატორის რადიაციული ნიმუში თვითმფრინავებში ედა ჰდაახლოებით იგივე, მაშინ შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ფორმულა (A10.22) აღწერს რეფლექტორული ანტენის მიმართულების თვისებებს ორივე სიბრტყეში..gif" width="93" height="44 src=">, (A10.23)
სადაც დOBL- დასხივების მიმართული მოქმედების კოეფიციენტი (ჩვეულებრივ 3 ... 6);
ვ- ფოკუსური მანძილი.
5. გამოითვლება ანტენა-მიმწოდებლის ბილიკის ეფექტურობა.
6. ტარდება ანტენის კონსტრუქციული გამოთვლა და კეთდება მისი ესკიზი.
პარაბოლური ანტენის მუშაობის პრინციპი
პარაბოლური ანტენა გამოიყენება მიკროტალღურ დიაპაზონში მაღალი მიმართულების გამოსხივების შესაქმნელად, როდესაც ანტენის ზომები მრავალჯერ აღემატება მოქმედ ტალღის სიგრძეს. ანტენა შედგება პარაბოლური ფორმის ლითონის სარკისგან (რეფლექტორისგან) და მის ფოკუსში მდებარე საკვებისგან. ამ ნაშრომში ჩვენ ვსწავლობთ ანტენას სარკესთან ერთად რევოლუციის პარაბოლოიდის სახით (სურათი 1) დიაფრაგმით, რომელსაც აქვს წრის ფორმა 2R დიამეტრით. სწორი ხაზი, რომელიც პერპენდიკულარულია დიაფრაგმის სიბრტყეზე და გადის მის ცენტრში, არის სარკის ღერძი, ღერძის O წერტილი სარკის ზედაპირთან გადაკვეთის წერტილი მისი მწვერვალია. სარკის ზემოდან F მანძილს ფოკუსური მანძილი ეწოდება. შემდეგი სურათი გვიჩვენებს სხივების გზას პარაბოლურ ანტენაში.
სურათი 1 - პარაბოლური ანტენის სქემა.
სურათი 2 - სხივების გზა პარაბოლურ ანტენაში.
პარაბოლური სარკის გეომეტრიული ზომების არჩევანი
სარკის გახსნის დიამეტრის გამოსათვლელად, ჩვენ ვიყენებთ ფორმულას რადარიდან:
ჩვენ ვიცით ყველა მნიშვნელობა, შემდეგ გამოვხატავთ G ფორმულიდან - ანტენის მომატებას:
იმის ცოდნა, რომ G=D ?a, სადაც D არის ანტენის მიმართულება (დაშვებით?a=1 - ეფექტურობა), G=D.
შედეგად D=7127.
სადაც S არის სარკის გახსნის გეომეტრიული ზომა (S=?r2); ? - სარკის გამოყენების კოეფიციენტი, რომელიც მიუთითებს იმაზე, თუ რამდენად ეფექტურად გამოიყენება სარკის მთელი ზედაპირი, ჩვეულებრივ არის 0.64 × 0.65 (0.7).
სარკის დიაფრაგმის დიამეტრი არის საჭირო სხივის სიგანის ფუნქცია და ასევე გარკვეულწილად დამოკიდებულია სარკის დიაფრაგში ამპლიტუდასა და ფაზურ რეაქციაზე. სარკის გახსნის ზედაპირის გასწვრივ ველის ამპლიტუდების განაწილების კანონი განისაზღვრება რადიატორის რადიაციული ნიმუშით, თუ უგულებელყოფთ დანაკარგებს სარკედან ასახვის დროს. გამოყენებული არხების უმეტესობისთვის, ამპლიტუდების განაწილება ერთ-ერთ სიბრტყეში (ჰორიზონტალური ან ვერტიკალური) სარკის გახსნის გასწვრივ შეიძლება მიახლოებული იყოს საკმარისი სიზუსტით კანონით (1-x2) p, სადაც x არის ანტენის ღერძიდან გამოსახული კოორდინატი; p = 0,1,2,3 - ზოგიერთი მთელი რიცხვი.
გამოვთვალოთ სარკის ამოზნექილი ნაწილის რადიუსი. ამისათვის დახაზეთ გახსნის რადიუსის ფუნქცია y(x) = (4f x) 0.5 მანძილზე, სადაც f არის მანძილი ფოკუსამდე. შედეგი არის გრაფიკი, რომელიც ნაჩვენებია სურათზე 12.
სურათი 3 - გახსნის რადიუსის დამოკიდებულება მანძილზე.
სარკის პარაბოლური ნაწილის რადიუსია 0,9მ. შედეგად, სარკის გეომეტრიული ზომები მთლიანად განისაზღვრება.
რადიატორის არჩევანი და მისი გაანგარიშება
შემდგომი გამოთვლებისთვის საჭიროა აირჩიოთ რადიატორი, რომელიც დააკმაყოფილებს ამ ანტენას. Ერთ - ერთი მნიშვნელოვანი ნაწილებიპარაბოლური ანტენა არის პირველადი კვება, რომელიც მოთავსებულია სარკის ფოკუსში. იდეალურ შემთხვევაში, მასზე დაწესებულია შემდეგი მოთხოვნები: 1) დასხივება არ უნდა ასხივებდეს ენერგიას სარკის მიმართულების საპირისპირო მიმართულებით, რადგან ეს გამოსხივება არ არის ფოკუსირებული სარკის მიერ და, შესაბამისად, ამახინჯებს გამოსხივების ძირითად სქემას; 2) დასხივების დიაგრამამ უნდა უზრუნველყოს სარკის ერთგვაროვანი დასხივება და ამით მიიღოს მაქსიმალური მიმართულება; 3) დასხივების დიაგრამა ისეთი უნდა იყოს, რომ სარკის გახსნაში ველის ფაზა იყოს მუდმივი. რადიატორი, რომელიც სრულად აკმაყოფილებს ამ მოთხოვნებს, პრაქტიკულად არ არსებობს. პარაბოლური ანტენების დაპროექტებისას, არხები გამოიყენება ნახევრადტალღოვანი ვიბრატორის, ტალღის გამტარის ღია ბოლოს, რქისა და სლოტის სახით, თუმცა ისინი მხოლოდ ნაწილობრივ აკმაყოფილებენ ჩამოთვლილ მოთხოვნებს.
მოდით განვიხილოთ უფრო დეტალურად ზოგიერთი ტიპის დასხივება.
ანტენები პარაბოლური ანტენები ასევე მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ ფიჭური კომუნიკაცია. მათი გამოყენების ძირითადი სფეროა სატრანსპორტო არხების ორგანიზება საბაზო სადგურისთვის (). როგორც წესი, ისინი გამოიყენება რადიო სარელეო ხაზებში () კომუნიკაციებში, გაცილებით ნაკლებად ხშირად სატელიტებში. თუმცა ორივე შემთხვევაში მოქმედების პრინციპი უცვლელი რჩება. პარაბოლური ანტენა შედგება ორი ძირითადი ელემენტისგან: პარაბოლური სარკე და ემიტერი სარკედან გარკვეულ მანძილზე, რომელიც გადასცემს და იღებს გამოსხივებულ სიგნალს. პარაბოლური ანტენის მუშაობის პრინციპი ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ სარკეზე დაცემული ყველა სხივი ფოკუსირებულია ერთ წერტილზე - პარაბოლის ფოკუსში, სადაც მდებარეობს სიგნალის მიმღები. ამავდროულად, ფოკუსიდან გამოსხივებული ყველა სხივი იმავე მიმართულებით გადაიცემა. მთავარი მახასიათებელიპარაბოლური ანტენა არის ნემსის ფორმის რადიაციული ნიმუში, რომელიც ხასიათდება გრძელი და ვიწრო ძირითადი წილით.
დიზაინის მიხედვით, პარაბოლური ანტენები შეიძლება საკმაოდ განსხვავდებოდეს ერთმანეთისგან. მასზე გავლენას ახდენს მრავალი პარამეტრი, როგორიცაა გამოყენებული სიხშირის დიაპაზონი, გამოსხივებული სიმძლავრე, მანძილი ობიექტებს შორის, საკომუნიკაციო არხის სიმძლავრე და მრავალი სხვა. იმ შემთხვევაში, თუ პარაბოლური ანტენა გამოიყენება, მაშინ ანტენა ჩვეულებრივ მოთავსებულია სპეციალურ დამცავ პლასტმასის კორპუსში, რომელიც ხელს უშლის გარე უარყოფით პირობებს. პარაბოლური ანტენის სარკის დიამეტრი შეიძლება იყოს 30 სმ-დან რამდენიმე მეტრამდე. სიხშირე ასევე შეიძლება შეირჩეს ფართო დიაპაზონიდან 3-დან 40 გჰც-მდე. ჩვეულებრივ ხელმძღვანელობენ წესით: რაც უფრო გრძელია დიაპაზონი, მით უფრო დაბალია გამოყენებული სიხშირე და უფრო დიდია ანტენის დიამეტრი. რადიო მოდული მიმაგრებულია ანტენის უკანა მხარეს ტალღის გამტარის გამოყენებით, რომელიც გარდაქმნის გიგაჰერცის დიაპაზონის მაღალი სიხშირის სიგნალს, რომელიც გამოიყენება ინფორმაციის გადასაცემად ღია სივრცეში მეგაჰერცის დიაპაზონის საშუალო სიხშირის სიგნალად, რომელიც გადაეცემა შიდა მოდულს. სისტემა.
პარაბოლური ანტენების ტიპები
პარაბოლური ანტენები ამისთვის სატელიტური კომუნიკაციებიაქვს ოდნავ განსხვავებული დიზაინი. ჩვეულებრივ, ასეთ ანტენებში რადიატორი მდებარეობს არა ანტენის ცენტრში, არამედ გარკვეული ოფსეტურით, ე.ი. პარაბოლას ფოკუსი გადახრილია მისი ღერძიდან. ეს აუცილებელია იმისათვის, რომ არ შეიქმნას დამატებითი დაჩრდილვის დაბრკოლებები მიღებული სიგნალის გზაზე. ანტენები სატელიტური კომუნიკაციისთვის, როგორც წესი, უფრო დიდია დიამეტრით და არ არის ჩასმული დამცავ კორპუსში. წინააღმდეგ შემთხვევაში, მათი მუშაობის პრინციპი ანტენების მსგავსია.
სატელიტური სატელევიზიო სიგნალების მიღება ხორციელდება სპეციალური მიმღებებით, რომელთა განუყოფელი ნაწილია ანტენა. პარაბოლური ანტენები ყველაზე პოპულარულია თანამგზავრებიდან პროფესიონალური და სამოყვარულო გადაცემისთვის, რევოლუციის პარაბოლოიდის თვისების გამო, რომ ასახოს მის დიაფრაგზე მოხვედრილი სხივები, ღერძის პარალელურად, ერთ წერტილამდე, რომელსაც ეწოდება ფოკუსი. დიაფრაგმა არის სიბრტყის ნაწილი, რომელიც შემოსაზღვრულია რევოლუციის პარაბოლოიდის კიდით.
რევოლუციის პარაბოლოიდი, რომელიც გამოიყენება ანტენის რეფლექტორად, იქმნება ბრტყელი პარაბოლის ბრუნვით მისი ღერძის გარშემო. პარაბოლა არის წერტილების ადგილი, რომელთაგანაც თანაბარი მანძილია მოცემული წერტილი(ფოკუსი) და მოცემული სწორი ხაზი (directrix) (სურ. 6.1). წერტილი F არის ფოკუსი და AB ხაზი არის მიმართულება. წერტილი M კოორდინატებით x, y პარაბოლის ერთ-ერთი წერტილია. მანძილი ფოკუსსა და დირექტიკას შორის ეწოდება პარაბოლის პარამეტრს და აღინიშნება ასო p. მაშინ F ფოკუსის კოორდინატებია: (p/2, 0). კოორდინატების წარმოშობას (წერტილი 0) პარაბოლის წვერო ეწოდება.
პარაბოლის განმარტებით MF და PM სეგმენტები ტოლია. პითაგორას თეორემის მიხედვით MF^2 =FK^2+ MK^2. ამავე დროს FK = x - p/2, KM = y და PM = x + p/2, შემდეგ (x - p/2)^2 + y^2 = (x + p/2)^2.
ფრჩხილებში გამოსახულებების კვადრატში და მსგავსი ტერმინების მოყვანა, საბოლოოდ მივიღებთ პარაბოლის კანონიკურ განტოლებას:
y^2 = 2px, ან y = (2px)^0.5. (6.1)
ამ კლასიკური ფორმულის მიხედვით, მილიონობით ანტენა მზადდება სიგნალების მისაღებად. სატელიტური ტელევიზია. რა არის ამ ანტენის შესახებ?
პარაბოლოიდის ღერძის პარალელურად, სხივები (რადიოტალღები) თანამგზავრიდან, დიაფრაგმიდან ფოკუსამდე არეკლილი, ერთნაირად გადის (ფოკალური მანძილი). პირობითად, ორი სხივი (1 და 2) ეცემა პარაბოლოიდის გახსნის არეს სხვადასხვა წერტილში (ნახ. 6.2). თუმცა, ორივე სხივის ასახული სიგნალები გადადის ფოკუსში F იგივე მანძილი. ეს ნიშნავს, რომ მანძილი A+B=C+D. ამრიგად, თანამგზავრის გადამცემი ანტენის მიერ გამოსხივებული ყველა სხივი და რომლისკენაც პარაბოლოიდური სარკეა მიმართული, კონცენტრირებულია ფაზაში F ფოკუსში. ეს ფაქტი მათემატიკურად დასტურდება (ნახ. 6.3).
პარაბოლის პარამეტრის არჩევანი განსაზღვრავს პარაბოლოიდის სიღრმეს, ანუ მანძილს წვეროსა და ფოკუსს შორის. იგივე დიაფრაგმის დიამეტრით, მოკლე ფოკუსის პარაბოლოიდებს აქვთ დიდი სიღრმე, რაც უკიდურესად მოუხერხებელს ხდის ფოკუსში რადიატორის დაყენებას. გარდა ამისა, მოკლე ფოკუსირებული პარაბოლოიდებში მანძილი საკვებიდან სარკის ზევით გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე მის კიდეებამდე, რაც იწვევს პარაბოლოიდის კიდიდან და დახურული ზონიდან არეკლილი ტალღების კვებაზე არათანაბარ ამპლიტუდას. ზევით.
ხანგრძლივი ფოკუსის პარაბოლოიდებს აქვთ უფრო მცირე სიღრმე, დასხივების მონტაჟი უფრო მოსახერხებელია და ამპლიტუდის განაწილება უფრო ერთგვაროვანი ხდება. ასე რომ, დიაფრაგმის დიამეტრით 1.2 მ და პარამეტრით 200 მმ, პარაბოლოიდის სიღრმე არის 900 მმ, ხოლო 750 მმ პარამეტრით - მხოლოდ 240 მმ. თუ პარამეტრი აღემატება დიაფრაგმის რადიუსს, ფოკუსი, რომელშიც საკვები უნდა იყოს განთავსებული, მდებარეობს პარაბოლოიდით და დიაფრაგმით შემოსაზღვრული მოცულობის გარეთ. ოპტიმალური ვარიანტია, როდესაც პარამეტრი ოდნავ აღემატება დიაფრაგმის რადიუსს.
სატელიტური თეფში არის მიმღები სისტემის ერთადერთი გამაძლიერებელი ელემენტი, რომელიც არ ახდენს საკუთარ ხმაურს და არ ამცირებს სიგნალს და, შესაბამისად, გამოსახულებას. რევოლუციის პარაბოლოიდის სახით სარკის მქონე ანტენები იყოფა ორ ძირითად კლასად: სიმეტრიული პარაბოლური რეფლექტორი და ასიმეტრიული (ნახ. 6.4, 6.5). ანტენების პირველ ტიპს ჩვეულებრივ უწოდებენ პირდაპირ ფოკუსს, მეორეს - ოფსეტს.
ოფსეტური ანტენა, როგორც ეს იყო, პარაბოლის ამოჭრილი სეგმენტია. ასეთი სეგმენტის ფოკუსი მდებარეობს ანტენის გეომეტრიული ცენტრის ქვემოთ. ეს გამორიცხავს ანტენის გამოსაყენებელი ფართობის დაჩრდილვას საკვების და მისი საყრდენების მიერ, რაც ზრდის მის კოეფიციენტს. სასარგებლო გამოყენებაიგივე სარკის ფართობისთვის ღერძული სიმეტრიული ანტენით. გარდა ამისა, საკვები დამონტაჟებულია ანტენის სიმძიმის ცენტრის ქვემოთ, რითაც იზრდება მისი სტაბილურობა ქარის დატვირთვის ქვეშ.
ანტენის ეს დიზაინი ყველაზე გავრცელებულია სატელიტური ტელევიზიის ინდივიდუალურ მიღებაში, თუმცა ამჟამად გამოიყენება მიწისზედა სატელიტური ანტენების მშენებლობის სხვა პრინციპები.
მიზანშეწონილია გამოიყენოთ ოფსეტური ანტენები, თუ ანტენის ზომა 1,5 მ-მდეა საჭირო არჩეული სატელიტის პროგრამების სტაბილური მიღებისთვის, რადგან ანტენის მთლიანი ფართობის გაზრდით, სარკის დაჩრდილვის ეფექტი ნაკლებად მნიშვნელოვანი ხდება.
ოფსეტური ანტენა დამონტაჟებულია თითქმის ვერტიკალურად. დამოკიდებულია იმაზე გეოგრაფიული გრძედიმისი დახრის კუთხე ოდნავ იცვლება. ეს პოზიცია გამორიცხავს ატმოსფერული ნალექების შეგროვებას ანტენის თასში, რაც დიდ გავლენას ახდენს მიღების ხარისხზე.
პირდაპირი ფოკუსის (ღერძული სიმეტრიული) და ოფსეტური (ასიმეტრიული) ანტენების მუშაობის (ფოკუსირების) პრინციპი ნაჩვენებია ნახ. 6.6.
ანტენებისთვის მიმართულების მახასიათებლებს განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს. მაღალი სივრცითი შერჩევითი ანტენების გამოყენების შესაძლებლობის წყალობით, სატელიტური ტელევიზია მიიღება. ანტენების ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებლებია მომატება და გამოსხივების ნიმუში.
პარაბოლური ანტენის მომატება დამოკიდებულია პარაბოლოიდის დიამეტრზე: რაც უფრო დიდია სარკის დიამეტრი, მით მეტია მომატება.
პარაბოლური ანტენის მომატების დამოკიდებულება დიამეტრზე მოცემულია ქვემოთ.
პარაბოლური ანტენის მომატების როლი შეიძლება გაანალიზდეს ნათურის გამოყენებით (ნახ. 6.7, ა). სინათლე თანაბრად იფანტება მიმდებარე სივრცეში და დამკვირვებლის თვალი აღიქვამს განათების გარკვეულ დონეს, რომელიც შეესაბამება ნათურის სიმძლავრეს.
თუმცა, თუ სინათლის წყარო მოთავსებულია პარაბოლოიდის ფოკუსში 300-ჯერ მომატებით (ნახ. 6.7, ბ), მისი სხივები, პარაბოლოიდის ზედაპირის მიერ ასახვის შემდეგ, იქნება მისი ღერძის პარალელურად, ხოლო ფერი. ძალა იქნება 13500 ვატი სიმძლავრის წყაროს ექვივალენტური. დამკვირვებლის თვალები ვერ აღიქვამენ ასეთ განათებას. ამ ქონებაზე, კერძოდ, დაფუძნებულია პროჟექტორის მუშაობის პრინციპი.
ამრიგად, ანტენის პარაბოლოიდი, მკაცრად რომ ვთქვათ, არ არის ანტენა ელექტრომაგნიტური ველის სიძლიერის სიგნალის ძაბვაში გადაქცევის გაგებით. პარაბოლოიდი არის მხოლოდ რადიოტალღების რეფლექტორი, რომელიც ამახვილებს მათ ფოკუსზე, სადაც უნდა განთავსდეს აქტიური ანტენა (მიმწოდებელი).
ანტენის ნიმუში (ნახ. 6.8) ახასიათებს გარკვეულ წერტილში შექმნილ ელექტრული ველის სიძლიერის ამპლიტუდის დამოკიდებულებას ამ წერტილის მიმართულებაზე. ამ შემთხვევაში, მანძილი ანტენიდან ამ წერტილამდე რჩება მუდმივი.
ანტენის გაზრდის ზრდა იწვევს რადიაციული ნიმუშის მთავარი წილის შევიწროვებას, ხოლო მისი შევიწროება 1 ° -ზე ნაკლებზე იწვევს ანტენის მიწოდების აუცილებლობას თვალთვალის სისტემით, რადგან გეოსტაციონარული თანამგზავრები ირხევიან მათი სტაციონარული პოზიციის გარშემო. ორბიტა. გამოსხივების შაბლონის სიგანის ზრდა იწვევს მომატების შემცირებას და, შესაბამისად, სიგნალის სიმძლავრის შემცირებას მიმღების შეყვანაში. ამის საფუძველზე, რადიაციული ნიმუშის მთავარი წილის ოპტიმალური სიგანე არის 1 ... 2 ° სიგანე, იმ პირობით, რომ გადამცემი სატელიტური ანტენა ინახება ორბიტაზე ± 0,1 ° სიზუსტით.
რადიაციის ნიმუშში გვერდითი წილების არსებობა ასევე ამცირებს ანტენის მომატებას და ზრდის ჩარევის მიღების შესაძლებლობას. მრავალი თვალსაზრისით, რადიაციული ნიმუშის სიგანე და კონფიგურაცია დამოკიდებულია მიმღები ანტენის სარკის ფორმასა და დიამეტრზე.
ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელიპარაბოლური ანტენა არის ფორმის სიზუსტე. მან უნდა გაიმეოროს რევოლუციის პარაბოლოიდის ფორმა მინიმალური შეცდომებით. ფორმის სიზუსტე განსაზღვრავს ანტენის მატებას და მის გამოსხივების ნიმუშს.
თითქმის შეუძლებელია ანტენის დამზადება სრულყოფილი პარაბოლოიდური ზედაპირით. პარაბოლური სარკის რეალური ფორმიდან იდეალურიდან ნებისმიერი გადახრა გავლენას ახდენს ანტენის მახასიათებლებზე. ჩნდება ფაზის შეცდომები, რაც ამცირებს მიღებული სურათის ხარისხს და მცირდება ანტენის მომატება. ფორმის დამახინჯება ასევე ხდება ანტენების მუშაობის დროს: ქარისა და ნალექების გავლენის ქვეშ; გრავიტაცია; მზის სხივებით ზედაპირის არათანაბარი გახურების შედეგად. ამ ფაქტორების გათვალისწინებით დგინდება ანტენის პროფილის დასაშვები მთლიანი გადახრა.
მასალის ხარისხი ასევე გავლენას ახდენს ანტენის მახასიათებლებზე. სატელიტური თეფშების დასამზადებლად ძირითადად გამოიყენება ფოლადი და დურალუმინი.
ფოლადის ანტენები უფრო იაფია ვიდრე ალუმინის, მაგრამ უფრო მძიმე და კოროზიისადმი მიდრეკილი, ამიტომ ანტიკოროზიული მკურნალობა მათთვის განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია. ფაქტია, რომ ძალიან თხელი ზედაპირული ლითონის ფენა მონაწილეობს ზედაპირიდან ელექტრომაგნიტური სიგნალის ასახვაში. თუ ის დაზიანებულია ჟანგით, ანტენის ეფექტურობა მნიშვნელოვნად მცირდება. უმჯობესია ფოლადის ანტენა ჯერ დაფაროთ რომელიმე ფერადი ლითონის თხელი დამცავი ფენით (მაგალითად, თუთია), შემდეგ კი შეღებოთ.
ალუმინის ანტენებით, ეს პრობლემები არ წარმოიქმნება. თუმცა, ისინი გარკვეულწილად უფრო ძვირია. ინდუსტრია ასევე აწარმოებს პლასტმასის ანტენებს. მათი სარკეები თხელი ლითონის საფარით ექვემდებარება ფორმის დამახინჯებას სხვადასხვა გამო გარე გავლენები: ტემპერატურა, ქარის დატვირთვა და რიგი სხვა ფაქტორები. არის ბადისებრი ანტენები, რომლებიც მდგრადია ქარის დატვირთვის მიმართ. მათ აქვთ კარგი წონის მახასიათებლები, მაგრამ ცუდად დაამტკიცეს საკუთარი თავი Ki-band სიგნალების მიღებისას. მიზანშეწონილია გამოიყენოთ ასეთი ანტენები C-band სიგნალების მისაღებად.
პარაბოლური ანტენა ერთი შეხედვით თითქოს ლითონის უხეში ნაჭერია, მაგრამ მაინც მოითხოვს ფრთხილად მოპყრობას შენახვის, ტრანსპორტირებისა და მონტაჟის დროს. ანტენის ფორმის ნებისმიერი დამახინჯება იწვევს მისი ეფექტურობის მკვეთრ შემცირებას და ტელევიზორის ეკრანზე გამოსახულების ხარისხის გაუარესებას. ანტენის ყიდვისას ყურადღება უნდა მიაქციოთ ანტენის სამუშაო ზედაპირის დამახინჯების არსებობას. ხანდახან ისეც ხდება, რომ ანტენის სარკეზე ანტიკოროზიული და დეკორატიული საფარების დატანისას ის „მიჰყავს“ და პროპელერის ფორმას იღებს. ამის შემოწმება შეგიძლიათ ანტენის ბრტყელ იატაკზე დაყენებით: ანტენის კიდეები ყველგან უნდა ეხებოდეს ზედაპირს.
