|
В настоящее время радиолюбители часто используют прямофокусные параболические антенны небольшого размера для связи через тропо или EME. Т.к. энергетика при этом небольшая, то встает вопрос о том как "выжать все" со своей антенны. Задача это не простая и она тем сложнее, чем меньше парабола.
Рассмотрим все на конкретном примере использования облучателя, опубликованного ранее . Облучатель имеет довольно большой диаметр и первое, что приходит в голову при его использовании с маленькими антеннами, это потери на затенение. Чтобы разобраться в данной ситуации пришлось использовать современные методы расчета антенн, которые позволяют рассчитать все систему в целом с использованием метода FMM. Не буду вдаваться в теоретические подробности, сразу перейду к результатам. На рисунке 1.представлена рассчитанная зависимость эффективности (КИП) параболических антенн диаметром 2 и 3.7 метра от F/D.  Рисунок 1 Как видно, приведенная зависимость имеет ярко выраженные периодические минимумы и максимумы. Для 2-х метровой антенны провалы гораздо глубже. Этот эффект называется реакция зеркала. Что это такое? Отраженный сигнал от затененной облучателем части параболы поступает обратно в облучатель. Амплитуда и фаза отраженного сигнала зависит от фокусного расстояния. Переотражения могут быть многократные. Поэтому при изменении фокусного расстояния мы видим максимумы и минимумы, которые повторяются через 1/2 длины волны. Потери от реакции зеркала для антенн малого диаметра могут превосходить потери от затенения.
На рисунке 2 показаны зависимость развязки между портами облучателя от F/D.  Рисунок 2 Как видно из рисунка 1 и 2 максимальные потери в усилении соответствуют минимальной развязке между портами облучателя. Это свойство можно использовать, чтобы оценить реакцию зеркала в реальной антенной системе. Для облучателей с одним портом таким индикатором может быть изменение КСВ.
На рисунке 3 приведены зависимости усиления антенн диаметром 2, 3 и 3.7 метра от F/D.  Рисунок 3 С увеличением фокусного расстояния реакция зеркала ослабевает. Рассмотрим популярные сетчатые параболы C-диапазона, которые многие применяют для EME. Парабола 3 метра диаметром, F/D=0.385 - Неудачное сочетание F/D, диаметра и облучателя - реакция зеркала максимальна. Парабола 3.7 метра, F/D=0.385 - здесь мы находимся на достаточном расстоянии от провала и такое сочетание позволяет получить хорошую эффективность системы. Можно ли уменьшить реакцию зеркала и исправить положение? В книгах по антеннам приведено много способов борьбы с этим эффектом. Остановлюсь на одном из них, который с моей точки зрения достаточно прост и эффективен. В центре на небольшой высоте от зеркала располагаем диск диаметром примерно 1/2 диаметра облучателя (Рисунок 4). 
Высоту диска можно плавно регулировать, тем самым меняя фазу отраженного сигнала. Возможно придется также подобрать и диаметр диска. Критерий как я описывал выше - максимум развязки между портами облучателя. В качестве иллюстрации приведу пример использования такого диска для параболы диаметром 2 метра и F/D=0.355. Из рисунка 1 видно, что в этой точке эффективность антенны значительно падает из-за реакции зеркала и усиление антенны составляет 23дБ. Если использовать диск диаметром 300мм, расположенный на высоте 28.5мм от центра параболы, то усиление возрастает до 26.3дБ. При этом развязка между портами становится более 30дБ. Диаграммы направленности антенны с диском и без диска приведены на рисунке 5.  Рисунок 5 Конечно, и в этом случае есть место для дальнейшей оптимизации. Критерием может служить измеренный уровень шума солнца как наиболее объективный показатель качества приемной системы. 73 de RA3AQ
|
Статьи 
