Рупорно-параболическая антенна

Рупорно-параболическая антенна (РПА) состоит из пирамидального рупорного облучателя, к которому непосредственно присоединен рефлектор, являющийся частью параболоида вращения. Фокус рефлектора совмещен с горловиной рупора, вблизи которой находится центр сферической волны облучателя. Рефлектор преобразует сферическую волну рупора в плоскую и изменяет направлении движения волны на 90⁰ . Плавный переход от волновода к рупору и отсутствие обратной реакции рефлектора на облучатель, который вынесен из поля отраженной волны, позволяет получить хорошее согласование РПА с волноводом в широком диапазоне частот. Соединение рупора с параболическим рефлектором в единую металлическую систему, открытую только в раскрыве, устраняет возможность непосредственного приема (или излучения) энергии рупором. Отсутствие металлических конструкций, затеняющих раскрыв антенны, обеспечивает получение большого защитного действия и малую интенсивность боковых лепестков.

Коэффициент направленного действия антенны определяется площадью раскрыва D =

Габариты РПА определяются углом раствора рупора. Чем больше угол раствора, тем меньше объем антенны. Однако при этом ухудшается согласование рупора с волноводом и увеличивается неравномерность амплитудного распределения поля в раскрыве рупора по вертикали. Раствор рупора выбирается в пределах 25-45⁰.

Для точной ориентировки ДН в пространстве антенна снабжается поворотным устройством, которое обеспечивает плавное вращение антенны в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Поворотное устройство для вращения антенны в горизонтальной плоскости состоит их двух рам. Антенна закреплена в верхней раме, которая может вращаться по неподвижной нижней раме. В вертикальной плоскости антенна вращается с помощью винтовых стяжек.

Для согласования антенны с волноводом в широком диапазоне частот между ними ставят согласующий переход, который представляет собой рупор, сечение которого плавно изменяется по определенному закону.

Перископическая антенна

Для увеличения расстояния прямой видимости с учетом рельефа местности на радиорелейных линиях антенны устанавливают на опорах большой высоты 20 – 120 метров. Возможны различные схемы построения перископической антенны.

На рисунке 1 приведена схема перископической антенны, состоящей из параболического рефлектора (1) с облучателем (2), расположенным на земле, и плоского верхнего зеркала – переизлучателя (3), установленного на башне. Верхнее зеркало переизлучает энергию в направлении на приемную станцию, для этого оно устанавливается под углом 450 к вертикали. Раскрыв верхнего зеркала главного излучения обычно выполняются в форме круга. Такая форма раскрыва имеет меньший уровень боковых лепестков, чем прямоугольная. Этот вариант удобен при расположении нижнего параболического рефлектора на крыше здания, так как в этом случае сокращается длина фидера. В данной схеме построения перископической антенны нижнее зеркало трудно защитить от осадков (снег, гололед), которые могут вызывать значительные поглощения электромагнитной энергии.

В перископической антенне, показанной на рисунке 2, нижнее параболическое зеркало 1 имеет относительно большое фокусное расстояние. Это позволяет облучатель 4, в виде рупора, расположить непосредственно в помещении аппаратной, сократив длину фидера. В данной системе меньше обратная реакция рефлектора 1 на облучатель, поскольку, он вынесен из поля действий отраженной волны.

В перископической антенне на рисунке 3 нижнее зеркало 5 выполнено в виде части поверхности эллипсоида, в фокусах которого f1 и f2 располагаются рупорный облучатель 4 и центр верхнего зеркала 3. В этой антенне передача энергии от нижнего зеркала к верхнему происходит с большим коэффициентом полезного действия. Для создания синфазного поля в раскрыве верхнего зеркала оно должно быть параболическим с фокусом в фазовом центре рупорного облучателя. При больших высотах установки верхнего зеркала его кривизна должна быть мала и оно может быть выполнено плоским.

Достоинства: относительная простота ее конструкции, отсутствие длинных фидерных трактов, достаточно высокий КПД.

Недостатки: слабое защитное действие (50-55 дБ) повышенный уровень боковых лепестков в диаграмме направленности и прием нижним рефлектором сигналов, отдаленных от тела мачты.

Коэффициент усиления относительно изотропного излучения

G=G₀hn_вh_обл = 4p hn_вh_обл, где

Sв – площадь раскрыва верхнего зеркала

h - коэффициент полезного действия передачи энергии от нижнего зеркала к верхнему.

n_в – коэффициент использования площади раскрыва верхнего зеркала

h_обл – коэффициент полезного действия облучателя, обычно равный 0,8 – 0,9.