Teave

Paraboolse helkuri antenni võimendus

Paraboolse helkuri antenni võimendus

Võimendus on üks paraboolse reflektori antenniga seotud võtmetegureid.

Kõrge võimendustase on üks peamisi põhjuseid, miks paraboolseid helkureid kasutatakse.

Tegelikult võib paraboolse reflektori antenni võimendus ulatuda 30–40 dB-ni. Neid võimendusnäitajaid ei ole teiste antennivormide abil lihtne saavutada.

Mikrolainesagedustel, kus neid antenne tavaliselt kasutatakse, suudavad nad toota väga suurt võimendust ning pakuvad väga mugavat ja vastupidavat struktuuri, mis on võimeline vastu pidama välise kasutamise raskustele. Seevastu paljud muud tüüpi antennid ei ole nendel sagedustel teostatavad.

Kõigi nende näidete üks ühine omadus on paraboolse antenni võimendus ehk paraboolse tassi võimendus. Kui suuremate antennide paraboolse antenni võimendus on suurem, on kõigi nende antennide jõudlus esmatähtis.

Paraboolse reflektori antenni võimendust mõjutavad tegurid

Paraboolse antenni võimendust mõjutavad mitmed tegurid. Need tegurid hõlmavad järgmist:

  • Peegeldava pinna läbimõõt Mida suurem on antenni peegeldava pinna läbimõõt, seda suurem on paraboolse reflektori võimendus.
  • Töö lainepikkus: Paraboolse reflektori antenni võimendus sõltub lainepikkuste osas reflektori suurusest. Seega, kui sama helkurit kasutatakse kahel erineval sagedusel, on võimendus erinev. See on pöördvõrdeline kasutatava lainepikkusega.
  • Antenni efektiivsus: Antenni efektiivsus mõjutab märkimisväärselt paraboolse reflektori üldist võimendust. Tüüpilised näitajad jäävad vahemikku 50–70%. Efektiivsus varieerub mitmete allpool üksikasjalikult kirjeldatud tegurite tagajärjel.

Paraboolse reflektori antenni võimendus

Paraboolse antenni võimendust saab hõlpsasti arvutada teadmiste põhjal peegeldava pinna läbimõõdu, signaali lainepikkuse ja teadmiste või hinnangu põhjal antenni efektiivsusest.

Paraboolse reflektori antenni võimendus arvutatakse kui võimendus isotroopse allika suhtes, see tähendab allika suhtes, mis kiirgab võrdselt igas suunas. See on teoreetiline allikas, mida kasutatakse võrdlusalusena, millega võrreldakse enamikku antenne. Sel viisil noteeritud võimendust tähistatakse kui dBi.

Paraboolse reflektori antenni võimenduse standardvalem on:

G=10logi10k(πDλ)2

Kus:
G on isotroopse allika võimendus dB-des
k on kasutegur, mis on tavaliselt umbes 50% kuni 60%, st 0,5 kuni 0,6
D on paraboolse helkuri läbimõõt meetrites
λ on signaali lainepikkus meetrites

Sellest on näha, et piisavalt suurte helkurite kasutamisel on võimalik saavutada väga suuri kasumeid. Kui antennil on aga väga suur võimendus, on ka valgusvihu laius väga väike ja antenn nõuab oma asukoha üle väga hoolikat juhtimist. Professionaalsetes süsteemides kasutatakse väga täpse positsioneerimise tagamiseks elektrilisi servosüsteeme.

On näha, et paraboolse reflektori võimendus võib olla antennide puhul, mille reflektori läbimõõt on sada lainepikkust või rohkem, paraboolse helkuri võimendus. Kuigi sellise suurusega antennid ei oleks paljude antennide, nagu Yagi, ja paljude teiste jaoks teostatavad, saab paraboolse peegeldi muuta lainepikkusega võrreldes väga suureks ja seetõttu saavutada see tohutu võimendustaseme. Nende antennide tavalisemad mõõtmed on mõned lainepikkused, kuid need suudavad siiski tagada väga suure võimenduse.

Paraboolse helkuri võimendustõhusus

Antenni üldises võimenduse valemis on efektiivsuse koefitsient lisatud. Tavaliselt võib see olla 50–70%, sõltuvalt tegelikust antennist.

Paraboolse reflektori antenni võimendus sõltub paljudest teguritest. Need kõik korrutatakse kokku, et anda üldine efektiivsus.

k=kr kt ks km

  • Kiirgusefektiivsus, kr: Kiirgusefektiivsust tähistatakse kui kr ülal. Seda reguleerivad antenni takistavad või oomi kaod. Seda kontrollib RF-energiat kiirgava antenni elemendi kiirgustõhusus. Enamiku antennide jaoks on see kõrge ja ühtsuse lähedal. Seetõttu ei avalda kiirgusefektiivsus paraboolse reflektori antenni võimendusele suurt mõju ja seda tavaliselt ignoreeritakse.
  • Läbilaskmise efektiivsus ks: Leviku efektiivsust tähistatakse kui ks ülal. Mis tahes energia, mis valgub üle helkuri pinna serva, vähendab efektiivsust ja seega paraboolse reflektori antenni võimendust. Ideaalsel juhul peab helkuri pind olema võrdselt ja täielikult valgustatud ning ükski ei tohiks üle ääre valguda. Reaalsel juhul ei ole see elujõuline ja tõhususe mõningane vähenemine, mistõttu on antenni võimendus.
  • Ava koonuse efektiivsus kt: Ava koonuse efektiivsust tähistatakse kui kt ülal. See mõjutab antenni võimendust, kuna optimaalse võimenduse saavutamiseks peab kogu paraboolne reflektor olema korralikult valgustatud. Kui pinna osi ei ole radiaatorist kiiratud energiaga optimaalselt valgustatud, väheneb paraboolse reflektori võimendus. Optimaalne jõudlus saavutatakse, kui keskpunkti valgustatakse veidi rohkem kui servi.
  • Pinna viga: Paraboolse reflektori antenni võimenduse kõrgeima taseme tagamiseks peab pind võimalikult täpselt järgima paraboolset kontuuri. Kõrvalekalded sellest põhjustavad peegelduse täpsuse halva. Kuid kaalu ja tuuletakistuse vähendamiseks on helkuri jaoks võimalik kasutada marli tingimusel, et marli või võrgu augud on lainepikkusega võrreldes väikesed. Peegeldava metallvõrgu pilude või aukude laius peab olema väiksem kui λ / 10.
  • Ava ummistus: Sööda ja muude antenni elementide füüsiline struktuur varjab osa helkurist. See vähendab loomulikult efektiivsust ja seega ka antenni võimendust. See tegur tuleb arvestada antenni võimenduse arvutamisel.
  • Ristpolarisatsioon: Nagu iga teise antenni puhul, peab ka edastatavate ja vastuvõetud signaalide polarisatsioon vastama, vastasel juhul on polarisatsioonide vahelise nurga siinusega võrdne kaotus, eeldades lineaarset polarisatsiooni.
  • Mitte ühepunktiline sööt: Helkuri fookuspunkt on üks punkt. Kõigil antennidel on siiski piiratud suurus ja seetõttu tähendab see, et antenn ulatub väljapoole helkuri fookuspunkti. Mida suurem on kiirgav element peegeldava pinna suhtes, seda suurem on see probleem ja seda suurem on selle mõju antenni võimendusele.

Termin km kasutatakse mitmesuguste mitmesuguste tõhususe elementide tähistamiseks, mida on sageli raskem kindlaks teha. Nende hulka kuuluvad pinna pingutusest, ristpolarisatsioonist, ava blokeerimisest ja mitte ühepunktilisest etteandest tulenevad pinged.

Paraboolse antenni kiirte laiuse arvutamine

Paraboolantenni või mis tahes antenni võimenduse suurenedes langeb valgusvihu laius.

Tavaliselt määratletakse valgusvihu punktidena punktid, kus võimsus langeb poole maksimaalsest väärtusest, s.o -3dB punktid kiirgusmustri polaarskeemil.

On võimalik hinnang valgusvihu laius järgmise valemi põhjal mõistlikult täpselt.

Kus:
G on isotroopse allika võimendus dB-des
D on paraboolse helkuri läbimõõt
λ on signaali lainepikkus

Kõik mõõtmed peavad olema samades ühikutes, et arvutus oleks õige, nt. nii läbimõõt kui ka lainepikkus meetrites või mõlemad jalgades jne.

Paraboolse antenni võimenduse optimeerimine

Peegeldava pinna optimaalse valgustuse tagamiseks peaks valgustuse tase olema keskel suurem kui külgedel. Võib näidata, et optimaalne olukord tekib siis, kui keskpunkt on umbes 10–11 dB suurem kui servas olev valgustus. Madalam servavalgustuse tase põhjustab madalamaid külgsagaraid.

Peegeldava pinna antenn moodustab suurema osa kogu süsteemist. Paljudes aspektides pole see nii kriitiline, kui alguses arvatakse. Sageli võib kasutada traatvõrku. Tingimusel, et võrgu samm on lainepikkusega võrreldes väike, näevad seda raadiosignaalid pideva pinnana. Võrgusilma kasutamisel väheneb tuuletakistus ja see annab olulisi mehaanilisi eeliseid.

Paraboolse reflektori antenn on võimeline pakkuma märkimisväärset võimendustaset, mida saab hästi kasutada, eriti mikrolainesageduste puhul, kus antenni suurus teatud võimendustaseme jaoks muutub väga hallatavaks.


Vaata videot: kanna helkurit (Oktoober 2021).