アンテナ理論-パラボラ反射器

パラボラ反射器*はマイクロ波アンテナです。これらのアンテナをよりよく理解するには、放物面反射器の概念を検討する必要があります。

周波数範囲

放物面反射器アンテナの用途に使用される周波数範囲は、 1MHz 以上です。これらのアンテナは、無線および無線アプリケーションに広く使用されています。

動作原理

放物線の標準的な定義は次のとおりです。-点の軌跡。固定点からの距離（ focus と呼ばれる）と直線（ directrix と呼ばれる）からの距離が一定になるように移動します。

次の図は、放物面反射鏡の形状を示しています。ポイント F はフォーカス（フィードが指定されている）であり、 V は頂点です。 FとVを結ぶ線は対称軸です。 PQは反射光線です。ここで、 L は、反射点が存在する線の直進線を表します（同一線上にあると言います）。したがって、上記の定義に従って、FとLの間の距離は、集束される波に関して一定です。

パラボラ反射器

反射波は、放物線形状からコリメート波面を形成します。 「f over D ratio」*として知られている焦点距離とアパーチャサイズの比（f/D）は、放物面反射器の重要なパラメータです。その値は *0.25から0.50 の範囲です。

反射の法則は、入射角と反射角が等しいと述べています。この法則は、放物線と一緒に使用すると、ビームの焦点合わせに役立ちます。の形

放物線は、波の反射の目的で使用される場合、放物線のいくつかの特性を示し、反射された波を使用してアンテナを構築するのに役立ちます。

パラボラの特性

焦点から発生するすべての波は、放物線軸に反射します。したがって、開口部に到達するすべての波は同位相です。
波が同相であるため、放物線軸に沿った放射ビームは強く集中します。

これらのポイントに続いて、放物面反射器は狭いビーム幅で高い指向性を生成するのに役立ちます。

放物面反射鏡の構築と動作

放物面反射器アンテナが信号の送信に使用される場合、フィードからの信号はダイポールまたはホーンアンテナから出て、放物線に波の焦点を合わせます。つまり、波は焦点から出て放物面反射鏡に当たります。前述のように、この波は*コリメート波面*として反射され、送信されます。

同じアンテナが受信機として使用されます。電磁波が放物線の形状に当たると、波は給電点に反射されます。ダイポールまたはホーンアンテナは、フィードで受信機アンテナとして機能し、この信号を受信して電気信号に変換し、受信機回路に転送します。

次の図は、放物面反射器アンテナを示しています。

パラボラ反射鏡アンテナ

放物面のゲインは、開口率*（D/λ）の関数です。アンテナの実効放射電力（ERP）*は、アンテナに供給される入力電力とその電力ゲインの乗算です。

通常、導波管ホーンアンテナは、放物面反射器アンテナの給電ラジエーターとして使用されます。この手法とともに、カセグレンフィードと呼ばれる、放物面反射器アンテナに与えられる別のタイプのフィードがあります。

カセグレン飼料

キャセグレインは、リフレクターアンテナに供給される別のタイプのフィードです。このタイプでは、放物面反射器とは異なり、フィードは放物面の頂点にあります。双曲面として機能する凸形状の反射器は、アンテナのフィードの反対側に配置されます。また、「セカンダリ双曲面反射鏡」または「サブ反射鏡」としても知られています。焦点の1つが放物面の焦点と一致するように配置されます。したがって、波は2回反射されます。

サブリフレクター

上の図は、キャセグレン飼料の作業モデルを示しています。

カセグレンアンテナの動作

アンテナが送信アンテナとして機能する場合、フィードからのエネルギーはホーンアンテナを介して双曲線凹面反射鏡に放射され、再び放物面反射鏡に戻ります。信号はそこから空間に反射されます。したがって、電力の浪費が抑制され、指向性が向上します。

同じアンテナを受信に使用すると、電磁波は反射器に当たり、凹面双曲面に反射し、そこからフィードに到達します。導波管ホーンアンテナがこの信号を受信するためにそこに存在し、増幅のために受信機回路に送信します。

次の画像をご覧ください。カセグレンフィードを備えた放物面反射器を示しています。

カセグレンアンテナ

利点

以下は、放物面反射器アンテナの利点です-

マイナーローブの削減
無駄な電力が削減されます
同等の焦点距離が達成されます
フィードは、私たちの都合に応じて、任意の場所に配置できます
ビームの調整（ナローイングまたはワイドニング）は、反射面を調整することにより行われます

不利益

以下は、放物面反射器アンテナの欠点です-

放物面反射鏡から反射されるパワーの一部は妨害されます。これは、小さな寸法の放物面では問題になります。

アプリケーション

以下は、放物面反射器アンテナの用途です-

カセグレンフィード放物面反射器は、主に衛星通信で使用されます。
無線通信システムでも使用されます。

放物面反射器のグレゴリオ式フィードと呼ばれる他のタイプのフィードを見てみましょう。

グレゴリオ飼料

これは、使用される別のタイプのフィードです。アンテナの寸法を固定したまま、フィードビーム幅を徐々に大きくする特定の構成が2つあります。このようなタイプの飼料は、グレゴリオ飼料として知られています。ここでは、カッセグレンの凸形状の双曲面が凹形状の放物面反射器に置き換えられていますが、これはもちろんサイズが小さくなっています

これらの*グレゴリアンフィード*タイプのリフレクターは4つの方法で使用することができます-

焦点F1で反射楕円体サブリフレクターを使用するグレゴリオシステム。
焦点F2で反射楕円体サブリフレクターを使用するグレゴリオシステム。
双曲面サブリフレクター（凸）を使用したカセグレンシステム。
双曲面副反射鏡を使用したカセグレンシステム（凹面だが、フィードは非常に近くにあります。）

これらは人気がなく、広く使用されていないため、すべて言及するだけです。彼らには限界があります。

Gregorian Feed

この図は、すべてのタイプのリフレクターの動作パターンを明確に示しています。以下のような放物面反射器には他のタイプがあります-

カット放物面
放物線シリンダー
ピルボックス放物面

しかし、それらのすべてが彼らの労働条件にある制限と不利な点のためにめったに使用されません。

したがって、すべてのタイプの反射器アンテナの中で、単純な放物面反射器とカセグレン給電放物面反射器が最も一般的に使用されています。

Antenna-theory-parabolic-reflector

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