Radar-systems-radar-antennas
レーダーシステム-レーダーアンテナ
この章では、レーダー通信に役立つアンテナについて学習します。 物理構造に基づいて、レーダーアンテナを次の* 2つのタイプ*に分類できます。
- パラボラ反射鏡アンテナ
- レンズアンテナ
以降のセクションでは、2種類のアンテナについて詳しく説明します。
パラボラ反射鏡アンテナ
放物面反射器アンテナはマイクロ波アンテナです。 アンテナの動作を深く理解するには、放物面反射器の知識が不可欠です。
動作原理
- パラボラ*は点の軌跡に過ぎず、固定点からの距離（フォーカスと呼ばれる）と直線（ダイレクトリックスと呼ばれる）からの距離が一定になるように移動します。
次の図は、放物面反射器のジオメトリを示しています。 点FとVは、それぞれフォーカス（フィードが指定されている）と頂点です。 FとVを結ぶ線は対称軸です。 $ P_1Q_1、P_2Q_2 $および$ P_3Q_3 $は反射光線です。 線Lは、反射点が存在する（それらが共線的であると言うために）上線を表します。
図に示すように、FとLの間の距離は、集束される波に関して一定です。 反射波は、放物線形状ではないコリメート波面を形成します。 焦点距離と開口サイズの比（つまり、$ f/D $）は、「「f over D ratio」」として知られています。 これは放物面反射器の重要なパラメータであり、その値は *0.25から0.50 まで変化します。
- 反射の法則*は、入射角と反射角が等しいことを示しています。 この法則を放物線と一緒に使用すると、ビームの焦点合わせに役立ちます。 放物線の形状は、波の反射の目的で使用される場合、放物線のいくつかの特性を示し、反射された波を使用してアンテナを構築するのに役立ちます。
パラボラの特性
以下は、放物線のさまざまな特性です-
- 焦点から発生するすべての波は放物線軸に反射します。 したがって、開口部に到達するすべての波は同位相です。
- 波が同相であるため、放物線軸に沿った放射ビームは強く集中します。
これらのポイントに続いて、放物面反射器は狭いビーム幅で高い指向性を生成するのに役立ちます。
放物面反射鏡の構築と動作
放物面反射器アンテナが*信号の送信*に使用される場合、フィードからの信号はダイポールアンテナまたはホーンアンテナから出て、放物線に波の焦点を合わせます。 つまり、波は焦点から出て放物面反射鏡に当たります。 前述のように、この波はコリメートされた波面として反射され、送信されます。
同じアンテナが*受信機*として使用されます。 電磁波が放物線の形状に当たると、波は給電点に反射されます。 ダイポールアンテナまたはホーンアンテナは、フィードで受信機アンテナとして機能し、この信号を受信して電気信号に変換し、受信機回路に転送します。
放物面のゲインは、開口率$ D/\ lambda $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、放物面反射鏡アンテナの給電ラジエーターとして使用されます。 この手法に加えて、放物面反射器アンテナに与えられる次の2種類のフィードがあります。
- カセグレン飼料
- グレゴリオ飼料
カセグレン飼料
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。
上の図は、キャセグレンフィードの作業モデルを示しています。
グレゴリオ飼料
特定の構成のペアがあり、アンテナの寸法が固定されたままでフィードビーム幅が徐々に増加するフィードのタイプは、*グレゴリアンフィード*と呼ばれます。 ここでは、カ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。
これらのグレゴリオ給電型反射器は、次の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。
- 双曲面サブリフレクターを使用するカセグレンシステム（凹面だが、フィードはそれに非常に近い）。
さまざまな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フィード放物面反射器が最も一般的に使用されています。
レンズアンテナ
レンズアンテナは、信号の送信と受信の両方に曲面を使用します。 これらのアンテナはガラスで構成され、レンズの収束および発散特性に従います。 レンズアンテナの使用の*周波数範囲*は 1 GHz から始まりますが、その使用は* 3 GHz以上でより大きくなります*。
レンズアンテナの動作を深く理解するには、レンズの知識が必要です。 通常のガラスレンズは、*屈折の原理*で機能することを思い出してください。
レンズアンテナの構築と動作
レンズから焦点距離にあるレンズの焦点に光源があると想定される場合、光線は平面波面上で平行光線または*平行光線*としてレンズを通過します。
光線がレンズの異なる側面から落ちるときに起こる2つの現象があります。 彼らはここに与えられています-
- レンズの中心を通過する光線は、レンズの端を通過する光線よりも屈折が少なくなります。 すべての光線は、平面波面に平行に送信されます。 レンズのこの現象は、*発散*と呼ばれます。
- 同じレンズの右側から左側に光線を送ると、同じ手順が逆になります。 次に、ビームは屈折し、レンズから焦点距離にある焦点と呼ばれる点で出会います。 この現象は*収束*と呼ばれます。
次の図は、現象をよりよく理解するのに役立ちます。
- 線図*は、焦点と光源からレンズまでの焦点距離を表します。 得られた平行光線は、平行光線とも呼ばれます。
上の図では、レンズから焦点距離にある焦点の光源は、平面波面でコリメートされています。 この現象は逆にすることができます。つまり、光が左側から送られた場合、レンズの右側で収束します。
同じ*現象が送信と受信の両方に同じアンテナを利用するのに役立つので、この*相互関係*のため、レンズはアンテナとして使用できます。
より高い周波数で集束特性を実現するには、屈折率を1より小さくする必要があります。 屈折率が何であれ、レンズの目的は波形をまっすぐにすることです。 これに基づいて、EプレーンおよびHプレーンレンズが開発され、波面も遅延または高速化されます。
