Параболические антенны для диапазона 2,4-2,7 ГГц

В диапазоне сантиметровых волн вибраторные антенны с большим усилением  довольно сложны и трудоемки в изготовлении, поэтому большое распространение здесь получили антенны, выполненные в виде излучающих поверхностей - рупорные и зеркальные. Среди них можно особенно выделить зеркальные параболические антенны, сочетающие  в себе простоту конструкции,  большие коэффициенты усиления, широкие диапазоны рабочих частот и относительно невысокую стоимость. Вследствие этого, при установлении соединений на больших расстояниях, в условиях близких к прямой видимости, в диапазонах  2,4-2,5 ГГц (WiFi) и 2,5-2,7(Yota WiMax) антенны с параболическим зеркалом (отражателем) практически не имеют реальной альтернативы.   Наибольшее распространение получили конструкции  на базе прямофокусных решеток MMDS  и офсетных тарелок спутникового телевидения. Зачастую встает вопрос выбора между ними. Для сопоставления этих антенн рассмотрим некоторые  базовые элементы теории.

Работа параболической антенны основана на известном из геометрии свойстве зеркала, имеющего форму параболоида  вращения, собирать падающие на него лучи, параллельные  его оси в точке, называемой  фокусом (f). Если в этой точке поместить облучатель - антенну с небольшим усилением и вполне определённой диаграммой направленности - то суммарное усиление конструкции резко возрастет, и  будет определяться только размером используемой части параболоида.

Вырезать параболическое зеркало из  параболоида можно  разными способами. Рассмотрим два наиболее распространенных. Для упрощения картинки изобразим только сечение плоскостью, проходящей  через ось параболоида.

 

Рисунок 1

Прямофокусная параболическая антенна  представляет собой осесимметричнную часть параболоида, вырезанную в центральной его части (по линии a-b). Образующийся при разрезе круг диаметра D, называется раскрывом антенны. Главным недостатком прямофокусной антенны, видным  даже на рисунке, является затенение зеркала облучателем. Т.е. лучи лежащие близко к оси параболоида частично заслоняются облучателем и не попадают на зеркало. Это значительно снижает коэффициент использования поверхности (КИП)  прямофокусной антенны.

 

Рисунок 2

Основной идеей офсетной антенны является устранение этого недостатка. Это явствует даже из её названия: облучатель расположен вне (offset) падающего на зеркало излучения. Для этого из параболоида  вырезается осенесимметричный фрагмент, не заслоняемый облучателем. Т.е расположенный на достаточном расстоянии от оси параболоида. Это можно сделать сверху по линии c-e или симметрично снизу - по линии c'-e'. В обоих случаях получим одно и то же офсетное зеркало. На практике это означает  равную возможность устанавливать офсетку как облучателем снизу так и  облучателем сверху. Отсутствие затенения зеркала облучателем заметно увеличивает  эффективности офсетной антенны по сравнению с прямофокусной  одного и того же размера раскрыва.

Понятно, что все вышесказанное относится к любым прямофокусным антеннам : как цельнометаллическим так и сетчатым. Замена же цельнометаллической  конструкции на сетку(решетку) дополнительно снижает эффективность отражателя. в случае если размер ячейки больше чем L/10, где L-длина волны. А для рассматриваемых здесь решеток  MMDS  размер ячейки на частоте 2,6ГГц составляет лишь L/5, что лишь немногим меньше критического размера - L/4. Слишком большие ячейки ведут и к  снижению общей помехозащищенности антенны.

Резюмируя можно сказать, что усиление цельнометаллической офсетной антенны будет значительно выше, чем у сетчатой прямофокусной того же приблизительно размера. Или, другими словами,  для достижения одного и того же усиления, офсетка понадобится значительно меньших размеров. Это нашло подтверждение и на практике.

Rambler's Top100 © 2009 Компания Delpha Antennas
Создание, разработка сайта - студия Мегагрупп.ру.
Параболические антенны для диапазона 2,4-2,7 ГГц