เสาอากาศแตร

ปลายเปิดของท่อนำคลื่นสามารถใช้เป็นตัวปล่อยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าได้

การแผ่คลื่นจากปลายเปิดของท่อนำคลื่นอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามีสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับอยู่ในหลุม และขนาดของรูนี้เทียบได้กับความยาวคลื่น ดังนั้นรูนำคลื่นจึงถือได้ว่าเป็นเสาอากาศแบบมัลติไวเบรเตอร์ ลักษณะทิศทางของตัวปล่อยดังกล่าวขึ้นอยู่กับชนิดของคลื่นในท่อนำคลื่นและขนาดของรู

หากมีคลื่นธรรมดาเพียงคลื่นเดียวแพร่กระจายในท่อนำคลื่น เช่น H 1O คุณลักษณะทิศทางจะมีรูปร่างประมาณเดียวกันดังแสดงในรูปที่ 3.56:

ข้าว. 3.56. ท่อนำคลื่นแผ่รังสีและลักษณะทิศทางของมัน

ท่อนำคลื่นแบบแผ่รังสีไม่ค่อยได้ใช้เพราะว่า มันมีข้อเสียดังต่อไปนี้:

ไม่มีการจับคู่กัน (เช่น คลื่นตกกระทบสะท้อนจากปลายเปิดของท่อนำคลื่น) ดังนั้นจึงมีระบบการปกครองคลื่นแบบผสมในท่อนำคลื่น ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียที่ไม่จำเป็น

ลักษณะทิศทางค่อนข้างกว้างเพราะว่า ขนาดของรูเปล่งแสงมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความยาวคลื่น

ข้าว. 3.57. เสาอากาศแตร: ก) ภาคส่วน; b) เสี้ยม; c) รูปกรวย

หากต้องการจำกัดลักษณะทิศทางให้แคบลง จำเป็นต้องเพิ่มขนาดของรูเปล่งแสงในขณะที่ยังคงรักษาสนามในเฟสไว้ ซึ่งสามารถทำได้โดยติดเสาอากาศแบบแตรเข้ากับปลายเปิดของท่อนำคลื่น (รูปที่ 3.57) ในทางปฏิบัติมีการใช้เขาสามประเภท: เซกเตอร์, เสี้ยม, ทรงกรวย

เขาสองอันแรกตื่นเต้นกับท่อนำคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า และอันที่สามด้วยท่อนำคลื่นแบบวงกลม ในกรณีนี้ คลื่นประเภทหลักๆ จะถูกใช้ในท่อนำคลื่น

หลักการทำงานของเสาอากาศแบบแตรนั้นเหมือนกับหลักการทำงานของท่อนำคลื่นแบบแผ่รังสี สนามในเฟสโดยประมาณจะถูกนำมาใช้ในรูรับแสงของแตร และรูรับแสงอาจถือได้ว่าเป็นเสาอากาศในเฟสแบบมัลติไวเบรเตอร์ แตรสร้างการเปลี่ยนจากท่อนำคลื่นไปสู่พื้นที่ว่างได้อย่างราบรื่น ด้วยเหตุนี้ การสะท้อนของคลื่นจากรูที่แผ่รังสีของแตรจึงถูกกำจัดออกไป และสามารถทำการจับคู่ท่อนำคลื่นได้

ลักษณะทิศทางเสาอากาศแตร ขึ้นอยู่กับขนาด: ความยาว - ล, ความกว้าง - ง, ความสูง - ชม., มุมเปิด

รูปที่ 3.58 แสดงรูปร่างโดยประมาณของคุณลักษณะทิศทางของแตรแบบเซกเตอร์นัล จากรูปนี้จะเห็นได้ว่าความกว้างของกลีบหลักของลักษณะจะเล็กลงในระนาบที่ขนาดแตรมีขนาดใหญ่ขึ้น

ข้าว. 3.58. ลักษณะทิศทางของแตรแบบเซกเตอร์นัล a – ในระนาบแนวนอนหรือระนาบ H b – ในระนาบแนวตั้งหรือระนาบ E

ข้อบกพร่องเสาอากาศแบบแตร: มีขนาดใหญ่และมีทิศทางแคบ ข้อเสียนี้สามารถกำจัดได้หากเพื่อให้ได้การตอบสนองที่คมชัด ต้องใช้เขาที่สั้นกว่าหลายอันตั้งอยู่ใกล้ๆ และตื่นเต้นในระยะ

ข้อดีเสาอากาศแบบแตร: ดีไซน์เรียบง่าย กลีบด้านข้างเล็ก

การใช้เสาอากาศแตร

เสาอากาศแตรแบบสแตนด์อโลนส่วนใหญ่จะใช้ในกรณีที่ไม่จำเป็นต้องใช้รูปแบบการแผ่รังสีที่คมชัด และเมื่อเสาอากาศต้องมีช่วงที่เพียงพอ ในทางปฏิบัติ การใช้เสาอากาศแบบแตร คุณสามารถครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นได้ประมาณสองเท่า พูดอย่างเคร่งครัด ระยะของเสาอากาศแตรแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้ถูกจำกัดโดยแตร แต่โดยท่อนำคลื่นที่ป้อนเข้าไป

เสาอากาศแบบแตรที่หลากหลายและความเรียบง่ายของการออกแบบเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญของเสาอากาศไมโครเวฟประเภทนี้ เนื่องจากมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดเสาอากาศและการวัดลักษณะเฉพาะของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

แตรยังใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นฟีดสำหรับเสาอากาศเลนส์และกระจก เช่นเดียวกับองค์ประกอบของอาร์เรย์เสาอากาศ

เสาอากาศทำงานตามเอกสารกำกับดูแลซึ่งกำหนดเวลาในการบำรุงรักษาตามปกติ งานประจำคือรายการการดำเนินการที่จำเป็นเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของเสาอากาศและพารามิเตอร์ตลอดจนคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้า

ต้องทำการตรวจสอบภายนอกอย่างต่อเนื่องเพื่อดูว่ามีความเสียหายทางกลและทางไฟฟ้าหรือไม่ ทำความสะอาดเสาอากาศจากสิ่งสกปรกและฝุ่นเป็นประจำ และตรวจสอบเส้นทางป้อน

บทสรุป

ในระหว่างการเรียนในหลักสูตร จะมีการคำนวณขนาดหลักของเสาอากาศ และคำนวณพารามิเตอร์ของสายป้อน จากการคำนวณ มีการสร้างรูปแบบการแผ่รังสีและร่างเสาอากาศ

จากรูปร่างของรูปแบบการแผ่รังสีและค่าประสิทธิภาพที่คำนวณได้ เราสามารถสรุปได้ว่าพารามิเตอร์หลักของเสาอากาศสอดคล้องกับค่าที่ระบุ

ประสิทธิภาพของเสาอากาศ: 0.84

ข้อกำหนดสำหรับเสาอากาศแบบแตรในข้อกำหนดทางเทคนิคนั้นเป็นไปตามข้อกำหนดของพลังงานสำรองบางส่วน

ทิศทางการป้อนเสาอากาศแตร

วรรณกรรมและแหล่งข้อมูล

1. Sazonov D. M. เสาอากาศและอุปกรณ์ไมโครเวฟ - ม.: มัธยมปลาย, 2531. - 432 น.

2. Nechaev E. E. คำแนะนำด้านระเบียบวิธีสำหรับการสำเร็จหลักสูตรในสาขาวิชา "เสาอากาศและ RVR" อ.: MGTUGA, 1996. -106 น.

3. Kocherzhevsky G.N. , Erokhin G.A. อุปกรณ์ป้อนเสาอากาศ อ.: วิทยุและการสื่อสาร, 2532. - 352 น.

4. A.Z. ฟราดิน. อุปกรณ์ป้อนเสาอากาศ บทช่วยสอน อ.: สเวียซ, 1997.

เสาอากาศแตร

เสาอากาศแบบแตรคือเสาอากาศที่ประกอบด้วยแตรโลหะและท่อนำคลื่นวิทยุที่ติดอยู่กับแตร เสาอากาศแบบแตรใช้สำหรับการแผ่รังสีโดยตรงและรับคลื่นวิทยุไมโครเวฟ

นอกจากนี้ เสาอากาศแบบแตรยังถูกใช้เป็นเสาอากาศอิสระในอุปกรณ์วัดและเครื่องมือ ดาวเทียมสื่อสาร เป็นต้น รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศขึ้นอยู่กับการกระจายสนามในส่วนที่ใหญ่ที่สุดของแตร เช่น การเปิดแตร รูรับแสงถูกกำหนดโดยรูปร่างและขนาดทางเรขาคณิตของพื้นผิวแตร รูปร่างต่างๆ ได้แก่ แตรเซกเตอร์เชียล ทรงกรวย เสี้ยม เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีการดัดแปลงเสาอากาศแตร เช่น เสาอากาศที่มีพื้นผิวในลักษณะโค้งเรียบ มีพื้นผิวด้านในเรียบ เป็นต้น การปรับเปลี่ยนดังกล่าวช่วยปรับปรุงลักษณะทางไฟฟ้า ของเสาอากาศแตร ใช้เพื่อให้ได้รูปแบบการแผ่รังสีที่มีแฉกด้านข้างพลังงานต่ำ มีแกนสมมาตร ฯลฯ เพื่อแก้ไขคุณสมบัติของทิศทางของเสาอากาศแตร เลนส์เร่งหรือชะลอความเร็วจะถูกวางไว้ในรูรับแสงของแตร ในกรณีพิเศษ เพื่อให้เสาอากาศแตรเข้ากับท่อนำคลื่นวิทยุได้ดีขึ้น องค์ประกอบการปรับจูนและส่วนที่ตรงกันจึงถูกติดตั้งไว้ในตัว ในขณะที่แตรมีพื้นผิวที่สร้างพาราโบลา แตรเสาอากาศมีส่วนตัดขวางที่ขยายจากปลายด้านหนึ่งของแตรไปอีกด้านหนึ่ง ด้วยหน้าตัด การเปลี่ยนจากท่อนำคลื่นไปสู่พื้นที่ว่างของความต้านทานคลื่นจึงถูกสร้างขึ้นอย่างราบรื่น

ในเสาอากาศของแตรแบบพาราโบลา แตรจะปล่อยคลื่นที่ตกกระทบบนส่วนพาราโบลาลอยด์ เมื่อสะท้อนจากส่วนนั้น คลื่นจะถูกส่งผ่านช่องเปิดของระฆัง ในการสร้างคลื่นระนาบ จุดโฟกัสของตัวสะท้อนแสงจะต้องชดเชยกับศูนย์กลางเฟสของแตร

เสาอากาศแบบแตรทำหน้าที่รับสัญญาณโดยหมุนรอบแกนซึ่งตั้งฉากกับเครื่องบิน ในระนาบ คุณลักษณะทิศทางจะถูกลบออก เครื่องตรวจจับคริสตัลพร้อมแอมพลิฟายเออร์เชื่อมต่อกับเอาต์พุตของเสาอากาศแตร ด้วยสัญญาณที่อ่อนแอลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสกำลังสองจะเกิดขึ้นในเครื่องตรวจจับดังนั้นกำลังสองของความแรงของสนามจึงสอดคล้องกับการอ่านตัวบ่งชี้ แหล่งกำเนิดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือเสาอากาศที่ทำงานในการส่งสัญญาณโดยจะอยู่นิ่งและอยู่ห่างจากเสาอากาศแบบแตรพอสมควร ในการวัดลักษณะทิศทางของเสาอากาศนั้น จะต้องหมุนในมุมที่กำหนด หลังจากนั้นการอ่านค่าบนอุปกรณ์ที่อยู่ติดกับเสาอากาศจะถูกบันทึก เสาอากาศถูกหมุนเป็นมุม และข้อมูลจะถูกบันทึกจนกระทั่งเสาอากาศแบบแตรหมุน 360° นั่นคือ จนกระทั่งหมุนรอบแกนจนครบ

บทความแปลเสนอโดย alessandro893 วัสดุนี้นำมาจากเว็บไซต์อ้างอิงที่ครอบคลุม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับหลักการทำงานและการออกแบบเรดาร์

เสาอากาศเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงไฟฟ้าเป็นคลื่นวิทยุและในทางกลับกัน เสาอากาศนี้ใช้ไม่เพียงแต่ในเรดาร์เท่านั้น แต่ยังใช้ในอุปกรณ์ส่งสัญญาณรบกวน ระบบเตือนรังสี และระบบสื่อสารด้วย ระหว่างการส่งสัญญาณ เสาอากาศจะรวมพลังงานของเครื่องส่งสัญญาณเรดาร์และสร้างลำแสงที่พุ่งไปในทิศทางที่ต้องการ เมื่อรับสัญญาณ เสาอากาศจะรวบรวมพลังงานเรดาร์ที่ส่งคืนซึ่งอยู่ในสัญญาณที่สะท้อนและส่งไปยังเครื่องรับ เสาอากาศมักมีรูปร่างและประสิทธิภาพของลำแสงแตกต่างกันไป

ด้านซ้ายเป็นเสาอากาศแบบไอโซโทรปิก ด้านขวาเป็นเสาอากาศแบบกำหนดทิศทาง

เสาอากาศไดโพล

เสาอากาศไดโพลหรือไดโพลเป็นเสาอากาศประเภทที่ง่ายที่สุดและเป็นที่นิยมมากที่สุด ประกอบด้วยตัวนำ ลวดหรือแท่งที่เหมือนกันสองตัว ซึ่งมักจะมีความสมมาตรทวิภาคี สำหรับอุปกรณ์ส่งสัญญาณจะมีการจ่ายกระแสให้และอุปกรณ์รับสัญญาณจะรับสัญญาณระหว่างเสาอากาศทั้งสองครึ่ง ทั้งสองด้านของตัวป้อนที่ตัวส่งหรือตัวรับเชื่อมต่อกับตัวนำตัวใดตัวหนึ่ง ไดโพลเป็นเสาอากาศแบบสะท้อนเสียง กล่าวคือ องค์ประกอบของพวกมันทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนเสียงโดยที่คลื่นนิ่งจะเคลื่อนผ่านจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง ดังนั้นความยาวขององค์ประกอบไดโพลจึงถูกกำหนดโดยความยาวของคลื่นวิทยุ

รูปแบบทิศทาง

ไดโพลเป็นเสาอากาศรอบทิศทาง ด้วยเหตุนี้จึงมักใช้ในระบบสื่อสาร

เสาอากาศในรูปแบบของเครื่องสั่นแบบอสมมาตร (โมโนโพล)

เสาอากาศแบบอสมมาตรมีขนาดครึ่งหนึ่งของเสาอากาศแบบไดโพล และติดตั้งตั้งฉากกับพื้นผิวตัวนำ ซึ่งเป็นองค์ประกอบสะท้อนแสงในแนวนอน ทิศทางของเสาอากาศโมโนโพลเป็นสองเท่าของเสาอากาศไดโพลความยาวสองเท่า เนื่องจากไม่มีการแผ่รังสีใต้องค์ประกอบสะท้อนแสงแนวนอน ในเรื่องนี้ประสิทธิภาพของเสาอากาศดังกล่าวจะสูงเป็นสองเท่าและสามารถส่งคลื่นเพิ่มเติมได้โดยใช้กำลังส่งเดียวกัน

รูปแบบทิศทาง

เสาอากาศช่องคลื่น, เสาอากาศ Yagi-Uda, เสาอากาศ Yagi

รูปแบบทิศทาง

เสาอากาศมุม

เสาอากาศชนิดหนึ่งที่มักใช้กับเครื่องส่งสัญญาณ VHF และ UHF ประกอบด้วยเครื่องฉายรังสี (อาจเป็นไดโพลหรืออาร์เรย์ยากิ) ที่ติดตั้งอยู่ด้านหน้าแผ่นสะท้อนแสงทรงสี่เหลี่ยมแบนสองแผ่นที่เชื่อมต่อกันเป็นมุม ปกติจะเป็น 90° แผ่นโลหะหรือตะแกรง (สำหรับเรดาร์ความถี่ต่ำ) สามารถทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนแสง ลดน้ำหนัก และลดความต้านทานลม เสาอากาศมุมมีช่วงกว้าง และได้รับประมาณ 10-15 dB

รูปแบบทิศทาง

เสาอากาศแบบล็อกคาบของเครื่องสั่น (แบบลอการิทึมคาบ) หรืออาร์เรย์แบบล็อกคาบของเครื่องสั่นแบบสมมาตร

เสาอากาศแบบช่วงล็อกคาบ (LPA) ประกอบด้วยตัวปล่อยไดโพลครึ่งคลื่นหลายตัวที่มีความยาวเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ แต่ละอันประกอบด้วยแท่งโลหะคู่หนึ่ง ไดโพลจะติดชิดกัน โดยอันหนึ่งอยู่ด้านหลังอีกอัน และเชื่อมต่อกับตัวป้อนแบบขนานโดยมีเฟสตรงกันข้าม เสาอากาศนี้ดูคล้ายกับเสาอากาศยากิ แต่ทำงานแตกต่างออกไป การเพิ่มองค์ประกอบให้กับเสาอากาศยากิจะเพิ่มทิศทาง (เกน) และการเพิ่มองค์ประกอบให้กับ LPA จะเพิ่มแบนด์วิธ ข้อได้เปรียบหลักเหนือเสาอากาศอื่นคือมีช่วงความถี่การทำงานที่กว้างมาก ความยาวขององค์ประกอบเสาอากาศสัมพันธ์กันตามกฎลอการิทึม ความยาวขององค์ประกอบที่ยาวที่สุดคือ 1/2 ของความยาวคลื่นของความถี่ต่ำสุด และส่วนที่สั้นที่สุดคือ 1/2 ของความยาวคลื่นของความถี่สูงสุด

รูปแบบทิศทาง

เสาอากาศแบบเกลียว

เสาอากาศแบบขดลวดประกอบด้วยตัวนำที่บิดเป็นเกลียว โดยปกติจะติดตั้งไว้เหนือองค์ประกอบสะท้อนแสงแนวนอน ตัวป้อนเชื่อมต่อกับด้านล่างของเกลียวและระนาบแนวนอน สามารถทำงานได้ในสองโหมด - ปกติและตามแนวแกน

โหมดปกติ (ตามขวาง): ขนาดเกลียว (เส้นผ่านศูนย์กลางและความเอียง) มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นของความถี่ที่ส่ง เสาอากาศทำงานในลักษณะเดียวกับไดโพลหรือโมโนโพลแบบลัดวงจร โดยมีรูปแบบการแผ่รังสีเหมือนกัน การแผ่รังสีนั้นมีโพลาไรซ์เชิงเส้นขนานกับแกนของเกลียว โหมดนี้ใช้ในเสาอากาศขนาดกะทัดรัดสำหรับวิทยุแบบพกพาและวิทยุเคลื่อนที่

โหมดแนวแกน: ขนาดของเกลียวเทียบได้กับความยาวคลื่น เสาอากาศทำงานเป็นทิศทางหนึ่งโดยส่งลำแสงจากปลายเกลียวไปตามแกนของมัน ปล่อยคลื่นวิทยุโพลาไรเซชันแบบวงกลม มักใช้สำหรับการสื่อสารผ่านดาวเทียม

รูปแบบทิศทาง

เสาอากาศขนมเปียกปูน

เสาอากาศแบบเพชรเป็นเสาอากาศแบบมีทิศทางแบบบรอดแบนด์ที่ประกอบด้วยสายไฟขนานหนึ่งถึงสามเส้นที่ยึดไว้เหนือพื้นดินเป็นรูปเพชร โดยรองรับที่แต่ละจุดยอดด้วยเสาหรือเสาซึ่งสายไฟถูกต่อโดยใช้ฉนวน เสาอากาศทั้งสี่ด้านมีความยาวเท่ากัน โดยปกติแล้วอย่างน้อยจะมีความยาวคลื่นเท่ากันหรือยาวกว่านั้น มักใช้สำหรับการสื่อสารและการทำงานในช่วงคลื่นเดคาเมตร

รูปแบบทิศทาง

อาร์เรย์เสาอากาศสองมิติ

อาร์เรย์หลายองค์ประกอบของไดโพลที่ใช้ในแถบความถี่ HF (1.6 - 30 MHz) ประกอบด้วยแถวและคอลัมน์ของไดโพล จำนวนแถวอาจเป็น 1, 2, 3, 4 หรือ 6 จำนวนคอลัมน์อาจเป็น 2 หรือ 4 ไดโพลจะถูกโพลาไรซ์ในแนวนอน และแผ่นสะท้อนแสงจะถูกวางไว้ด้านหลังอาร์เรย์ไดโพลเพื่อให้ลำแสงขยาย จำนวนคอลัมน์ไดโพลจะกำหนดความกว้างของลำแสงแอซิมัททัล สำหรับ 2 คอลัมน์ ความกว้างของรูปแบบการแผ่รังสีจะอยู่ที่ประมาณ 50° สำหรับ 4 คอลัมน์จะเป็น 30° ลำแสงหลักสามารถปรับเอียงได้ 15° หรือ 30° เพื่อให้ครอบคลุมสูงสุด 90°

จำนวนแถวและความสูงขององค์ประกอบต่ำสุดเหนือพื้นดินจะกำหนดมุมเงยและขนาดของพื้นที่ให้บริการ อาร์เรย์สองแถวมีมุม 20° และอาร์เรย์ 4 แถวมีมุม 10° การแผ่รังสีจากอาเรย์สองมิติมักจะเข้าใกล้บรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ด้วยมุมเล็กน้อย และเนื่องจากความถี่ต่ำ จึงมักจะสะท้อนกลับไปยังพื้นผิวโลก เนื่องจากรังสีสามารถสะท้อนได้หลายครั้งระหว่างชั้นไอโอโนสเฟียร์กับพื้นดิน การกระทำของเสาอากาศจึงไม่ได้จำกัดอยู่ที่ขอบฟ้าเท่านั้น ด้วยเหตุนี้เสาอากาศดังกล่าวจึงมักใช้สำหรับการสื่อสารทางไกล

รูปแบบทิศทาง

เสาอากาศแตร

เสาอากาศแบบแตรประกอบด้วยท่อนำคลื่นโลหะรูปแตรที่กำลังขยายซึ่งจะรวบรวมคลื่นวิทยุเข้าไปในลำแสง เสาอากาศแบบฮอร์นมีช่วงความถี่การทำงานที่กว้างมาก โดยสามารถทำงานได้โดยมีช่องว่าง 20 เท่าในขอบเขต เช่น ตั้งแต่ 1 ถึง 20 GHz อัตราขยายจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 10 ถึง 25 dB และมักใช้เป็นฟีดสำหรับเสาอากาศขนาดใหญ่

รูปแบบทิศทาง

เสาอากาศพาราโบลา

เสาอากาศเรดาร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดชนิดหนึ่งคือตัวสะท้อนแสงแบบพาราโบลา แรงป้อนจะอยู่ที่จุดโฟกัสของพาราโบลา และพลังงานเรดาร์จะถูกส่งไปยังพื้นผิวของตัวสะท้อนแสงโดยตรง ส่วนใหญ่แล้วเสาอากาศแบบแตรจะใช้เป็นตัวป้อน แต่สามารถใช้ทั้งไดโพลและเสาอากาศแบบขดลวดได้

เนื่องจากแหล่งพลังงานจุดอยู่ที่โฟกัส จึงถูกแปลงเป็นหน้าคลื่นที่มีเฟสคงที่ ทำให้พาราโบลาเหมาะสมอย่างยิ่งที่จะใช้ในเรดาร์ ด้วยการเปลี่ยนขนาดและรูปร่างของพื้นผิวสะท้อนแสง จึงสามารถสร้างลำแสงและรูปแบบการแผ่รังสีของรูปทรงต่างๆ ได้ ทิศทางของเสาอากาศพาราโบลานั้นดีกว่าทิศทางของยากิหรือไดโพลมาก อัตราขยายสามารถสูงถึง 30-35 dB ข้อเสียเปรียบหลักคือไม่สามารถจัดการความถี่ต่ำได้เนื่องจากขนาดของมัน อีกประการหนึ่งคือเครื่องฉายรังสีสามารถปิดกั้นสัญญาณบางส่วนได้

รูปแบบทิศทาง

เสาอากาศแคสสิเกรน

เสาอากาศ Cassegrain มีลักษณะคล้ายกับเสาอากาศพาราโบลาทั่วไปมาก แต่ใช้ระบบตัวสะท้อนแสงสองตัวเพื่อสร้างและโฟกัสลำแสงเรดาร์ ตัวสะท้อนแสงหลักคือพาราโบลา และตัวสะท้อนแสงเสริมคือไฮเพอร์โบลิก เครื่องฉายรังสีจะอยู่ที่จุดโฟกัสจุดใดจุดหนึ่งของไฮเปอร์โบลา พลังงานเรดาร์จากเครื่องส่งสัญญาณจะสะท้อนจากตัวสะท้อนแสงเสริมไปยังพลังงานหลักและโฟกัส พลังงานที่ส่งกลับจากเป้าหมายจะถูกรวบรวมโดยตัวสะท้อนแสงหลักและสะท้อนออกมาในรูปของลำแสงที่มาบรรจบกันที่จุดหนึ่งไปยังลำแสงเสริม จากนั้นจะสะท้อนกลับด้วยตัวสะท้อนแสงเสริมและรวบรวมไว้ที่จุดที่เครื่องฉายรังสีตั้งอยู่ ยิ่งตัวสะท้อนแสงเสริมมีขนาดใหญ่เท่าใดก็ยิ่งเข้าใกล้ตัวหลักได้มากขึ้นเท่านั้น การออกแบบนี้ช่วยลดขนาดตามแนวแกนของเรดาร์ แต่เพิ่มการแรเงาของรูรับแสง ในทางกลับกันตัวสะท้อนแสงเสริมขนาดเล็กจะช่วยลดการแรเงาของช่องเปิด แต่จะต้องอยู่ห่างจากตัวหลัก ข้อดีเมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศพาราโบลา: ความกะทัดรัด (แม้ว่าจะมีตัวสะท้อนแสงที่สอง แต่ระยะห่างรวมระหว่างตัวสะท้อนแสงทั้งสองนั้นน้อยกว่าระยะห่างจากฟีดถึงตัวสะท้อนแสงของเสาอากาศพาราโบลา) ลดการสูญเสีย (สามารถวางตัวรับไว้ใกล้ ๆ ได้) ไปยังตัวส่งเสียงแตร) ลดการรบกวนของกลีบด้านข้างสำหรับเรดาร์ภาคพื้นดิน ข้อเสียเปรียบหลัก: ลำแสงถูกปิดกั้นมากขึ้น (ขนาดของตัวสะท้อนแสงเสริมและฟีดมีขนาดใหญ่กว่าขนาดของฟีดของเสาอากาศพาราโบลาทั่วไป) ไม่สามารถทำงานได้ดีกับคลื่นที่หลากหลาย

รูปแบบทิศทาง

เสาอากาศเกรกอรี่

ด้านซ้ายคือเสาอากาศ Gregory ทางด้านขวาคือเสาอากาศ Cassegrain

เสาอากาศพาราโบลาเกรกอรีมีโครงสร้างคล้ายกันมากกับเสาอากาศแคสเซอเกรน ความแตกต่างก็คือตัวสะท้อนแสงเสริมจะโค้งไปในทิศทางตรงกันข้าม การออกแบบของ Gregory สามารถใช้ตัวสะท้อนแสงรองที่มีขนาดเล็กกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศ Cassegrain ส่งผลให้ลำแสงถูกปิดกั้นน้อยลง

เสาอากาศออฟเซ็ต (ไม่สมมาตร)

ตามชื่อที่แนะนำ ตัวส่งสัญญาณและตัวสะท้อนแสงเสริม (หากเป็นเสาอากาศเกรกอรี) ของเสาอากาศออฟเซ็ตจะถูกชดเชยจากศูนย์กลางของตัวสะท้อนแสงหลัก เพื่อไม่ให้บังลำแสง การออกแบบนี้มักใช้กับเสาอากาศพาราโบลาและเสาอากาศเกรกอรีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ

เสาอากาศ Cassegrain พร้อมแผ่นเฟสแบน

การออกแบบอีกประการหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อต่อสู้กับการปิดกั้นลำแสงโดยตัวสะท้อนแสงเสริมคือเสาอากาศ Cassegrain แบบแผ่นแบน มันทำงานโดยคำนึงถึงโพลาไรเซชันของคลื่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีองค์ประกอบ 2 ส่วนคือแม่เหล็กและไฟฟ้าซึ่งจะตั้งฉากกันและทิศทางการเคลื่อนที่เสมอ โพลาไรเซชันของคลื่นถูกกำหนดโดยการวางแนวของสนามไฟฟ้า อาจเป็นเชิงเส้น (แนวตั้ง/แนวนอน) หรือวงกลม (วงกลมหรือวงรี บิดตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา) สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับโพลาไรเซชันคือโพลาไรเซอร์หรือกระบวนการกรองคลื่น เหลือเพียงคลื่นที่มีโพลาไรซ์ในทิศทางเดียวหรือในระนาบเดียว โดยทั่วไป โพลาไรเซอร์ทำจากวัสดุที่มีการจัดเรียงอะตอมแบบคู่ขนาน หรืออาจเป็นโครงตาข่ายของเส้นลวดขนานกัน ซึ่งมีระยะห่างระหว่างกันน้อยกว่าความยาวคลื่น มักสันนิษฐานว่าระยะห่างควรอยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและโพลาไรเซอร์ทำงานในลักษณะเดียวกันกับสายเคเบิลสั่นและรั้วไม้กระดาน ตัวอย่างเช่น คลื่นโพลาไรซ์ในแนวนอนจะต้องถูกกั้นโดยตะแกรงที่มีช่องแนวตั้ง

ที่จริงแล้ว คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีพฤติกรรมแตกต่างจากคลื่นกล เส้นลวดแนวนอนขนานกันปิดกั้นและสะท้อนคลื่นวิทยุโพลาไรซ์ในแนวนอนและส่งคลื่นวิทยุโพลาไรซ์ในแนวตั้ง - และในทางกลับกัน เหตุผลก็คือ: เมื่อสนามไฟฟ้าหรือคลื่นขนานกับเส้นลวด มันจะกระตุ้นอิเล็กตรอนไปตามความยาวของเส้นลวด และเนื่องจากความยาวของเส้นลวดนั้นมากกว่าความหนาหลายเท่า อิเล็กตรอนจึงสามารถเคลื่อนที่และ ดูดซับพลังงานคลื่นส่วนใหญ่ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะทำให้เกิดกระแส และกระแสจะสร้างคลื่นของมันเอง คลื่นเหล่านี้จะหักล้างคลื่นส่งและมีลักษณะเหมือนคลื่นสะท้อน ในทางกลับกัน เมื่อสนามไฟฟ้าของคลื่นตั้งฉากกับเส้นลวด มันจะกระตุ้นอิเล็กตรอนไปทั่วความกว้างของเส้นลวด เนื่องจากอิเล็กตรอนจะไม่สามารถเคลื่อนที่ในลักษณะนี้ จึงสะท้อนพลังงานได้น้อยมาก

สิ่งสำคัญที่ควรทราบก็คือ แม้ว่าในภาพประกอบส่วนใหญ่ คลื่นวิทยุจะมีสนามแม่เหล็กเพียง 1 สนามและสนามไฟฟ้า 1 สนาม แต่ไม่ได้หมายความว่าคลื่นเหล่านี้จะแกว่งไปแกว่งมาในระนาบเดียวกันอย่างเคร่งครัด ในความเป็นจริง เราสามารถจินตนาการได้ว่าสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กประกอบด้วยสนามย่อยหลายสนามที่รวมกันเป็นเวกเตอร์ ตัวอย่างเช่น สำหรับคลื่นโพลาไรซ์แนวตั้งจากสองฟิลด์ย่อย ผลลัพธ์ของการเพิ่มเวกเตอร์จะเป็นแนวตั้ง เมื่อฟิลด์ย่อยสองฟิลด์อยู่ในเฟส สนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะอยู่กับที่ในระนาบเดียวกันเสมอ แต่ถ้าฟิลด์ย่อยอันใดอันหนึ่งช้ากว่าอีกอันหนึ่ง สนามผลลัพธ์ที่ได้จะเริ่มหมุนไปรอบทิศทางที่คลื่นกำลังเคลื่อนที่ (ซึ่งมักเรียกว่าโพลาไรเซชันทรงรี) หากฟิลด์ย่อยหนึ่งช้ากว่าฟิลด์อื่นประมาณหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นพอดี (เฟสต่างกัน 90 องศา) เราจะได้โพลาไรเซชันแบบวงกลม:

ในการแปลงโพลาไรเซชันเชิงเส้นของคลื่นเป็นโพลาไรเซชันแบบวงกลมและย้อนกลับ จำเป็นต้องชะลอฟิลด์ย่อยหนึ่งฟิลด์ที่สัมพันธ์กับฟิลด์อื่นลงประมาณหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นพอดี สำหรับสิ่งนี้มักใช้ตะแกรง (แผ่นเฟสคลื่นสี่ส่วน) ของสายขนานที่มีระยะห่างระหว่างความยาวคลื่น 1/4 ซึ่งอยู่ที่มุม 45 องศาถึงแนวนอนซึ่งมักใช้
สำหรับคลื่นที่ผ่านอุปกรณ์ โพลาไรซ์เชิงเส้นจะเปลี่ยนเป็นวงกลม และวงกลมเป็นเส้นตรง

เสาอากาศ Cassegrain ที่มีเพลตเฟสแบนทำงานบนหลักการนี้ประกอบด้วยตัวสะท้อนแสงสองตัวที่มีขนาดเท่ากัน สารเสริมจะสะท้อนเฉพาะคลื่นโพลาไรซ์ในแนวนอนและส่งคลื่นโพลาไรซ์ในแนวตั้ง ตัวหลักสะท้อนคลื่นทั้งหมด แผ่นสะท้อนแสงเสริมจะอยู่ที่ด้านหน้าของแผ่นหลัก ประกอบด้วยสองส่วน - แผ่นที่มีรอยกรีดที่ทำมุม 45° และแผ่นที่มีรอยกรีดแนวนอนที่มีความกว้างน้อยกว่า 1/4 ความยาวคลื่น

สมมติว่าฟีดส่งคลื่นที่มีโพลาไรเซชันแบบวงกลมทวนเข็มนาฬิกา คลื่นเคลื่อนผ่านแผ่นคลื่นสี่ส่วนและกลายเป็นคลื่นโพลาไรซ์ในแนวนอน สะท้อนจากเส้นลวดแนวนอน มันผ่านแผ่นคลื่นสี่ส่วนอีกครั้งในอีกด้านหนึ่ง และสำหรับสิ่งนี้ สายไฟของแผ่นนั้นอยู่ในทิศทางของภาพสะท้อนในกระจกอยู่แล้ว กล่าวคือ ราวกับว่าหมุนไป 90° การเปลี่ยนแปลงโพลาไรซ์ก่อนหน้านี้จะกลับกัน เพื่อให้คลื่นกลายเป็นโพลาไรซ์แบบวงกลมทวนเข็มนาฬิกาอีกครั้ง และเดินทางกลับไปยังตัวสะท้อนแสงหลัก แผ่นสะท้อนแสงจะเปลี่ยนโพลาไรซ์จากทวนเข็มนาฬิกาเป็นตามเข็มนาฬิกา มันทะลุผ่านช่องแนวนอนของตัวสะท้อนแสงเสริมโดยไม่มีแรงต้านทาน และปล่อยไปในทิศทางของชิ้นงาน โดยมีโพลาไรซ์ในแนวตั้ง ในโหมดรับสิ่งที่ตรงกันข้ามจะเกิดขึ้น

เสาอากาศสล็อต

แม้ว่าเสาอากาศที่อธิบายไว้จะมีอัตราขยายที่ค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับขนาดรูรับแสง แต่เสาอากาศทั้งหมดมีข้อเสียร่วมกัน: ความไวต่อกลีบด้านข้างสูง (ความไวต่อการสะท้อนที่น่ารำคาญจากพื้นผิวโลก และความไวต่อเป้าหมายที่มีพื้นที่กระเจิงที่มีประสิทธิภาพต่ำ) ประสิทธิภาพลดลงเนื่องจาก การปิดกั้นลำแสง (เรดาร์ขนาดเล็กที่ใช้บนเครื่องบินได้จะมีปัญหาในการปิดกั้น ส่วนเรดาร์ขนาดใหญ่ที่มีปัญหาในการปิดกั้นน้อยกว่าจะไม่สามารถนำไปใช้ในอากาศได้) เป็นผลให้มีการคิดค้นการออกแบบเสาอากาศใหม่ - เสาอากาศแบบสล็อต มันถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของพื้นผิวโลหะซึ่งมักจะแบนซึ่งมีการตัดรูหรือช่อง เมื่อฉายรังสีที่ความถี่ที่ต้องการ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกปล่อยออกมาจากแต่ละช่อง กล่าวคือ ช่องดังกล่าวจะทำหน้าที่เป็นเสาอากาศเดี่ยวๆ และสร้างอาร์เรย์ เนื่องจากลำแสงที่มาจากแต่ละช่องมีแสงอ่อน กลีบด้านข้างจึงมีขนาดเล็กมากเช่นกัน เสาอากาศแบบสล็อตมีลักษณะพิเศษคืออัตราขยายสูง กลีบด้านข้างเล็ก และน้ำหนักเบา อาจไม่มีชิ้นส่วนที่ยื่นออกมา ซึ่งในบางกรณีถือเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ (เช่น เมื่อติดตั้งบนเครื่องบิน)

รูปแบบทิศทาง

เสาอากาศอาร์เรย์แบบพาสซีฟ (PFAR)

เรดาร์พร้อม MIG-31

ตั้งแต่ช่วงแรกๆ ของการพัฒนาเรดาร์ นักพัฒนาซอฟต์แวร์ประสบปัญหาประการหนึ่ง นั่นคือความสมดุลระหว่างความแม่นยำ ระยะ และเวลาสแกนของเรดาร์ เกิดขึ้นเนื่องจากเรดาร์ที่มีความกว้างลำแสงแคบกว่าจะเพิ่มความแม่นยำ (ความละเอียดเพิ่มขึ้น) และช่วงที่กำลังเท่ากัน (ความเข้มข้นของกำลัง) แต่ยิ่งความกว้างของลำแสงเล็กลง เรดาร์ก็จะสแกนขอบเขตการมองเห็นทั้งหมดนานขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ เรดาร์กำลังขยายสูงจะต้องใช้เสาอากาศที่ใหญ่กว่า ซึ่งไม่สะดวกสำหรับการสแกนที่รวดเร็ว เพื่อให้บรรลุความแม่นยำในทางปฏิบัติที่ความถี่ต่ำ เรดาร์จะต้องใช้เสาอากาศขนาดใหญ่มากจนทำให้กลไกหมุนได้ยาก เพื่อแก้ปัญหานี้ ได้มีการสร้างเสาอากาศอาเรย์แบบพาสซีฟขึ้น มันไม่ได้ขึ้นอยู่กับกลไก แต่ขึ้นอยู่กับการรบกวนของคลื่นเพื่อควบคุมลำแสง หากคลื่นประเภทเดียวกันตั้งแต่สองคลื่นขึ้นไปสั่นและมาบรรจบกันที่จุดหนึ่งในอวกาศ แอมพลิจูดรวมของคลื่นจะรวมกันในลักษณะเดียวกับที่คลื่นในน้ำรวมกันเพิ่มขึ้น การรบกวนอาจรุนแรงขึ้นหรืออ่อนลงได้ ขึ้นอยู่กับระยะของคลื่นเหล่านี้

ลำแสงสามารถสร้างรูปร่างและควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์โดยการควบคุมความต่างเฟสของกลุ่มองค์ประกอบที่ส่งสัญญาณ ซึ่งจะช่วยควบคุมบริเวณที่สัญญาณรบกวนของการขยายหรือการลดทอนเกิดขึ้น จากนี้ไปเรดาร์ของเครื่องบินจะต้องมีองค์ประกอบส่งสัญญาณอย่างน้อยสองชิ้นเพื่อควบคุมลำแสงจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง

โดยทั่วไป เรดาร์ PFAR ประกอบด้วยฟีด 1 ตัว LNA (เครื่องขยายสัญญาณรบกวนต่ำ) หนึ่งตัว ตัวจ่ายไฟหนึ่งตัว องค์ประกอบส่งสัญญาณ 1,000-2,000 ตัว และตัวเปลี่ยนเฟสจำนวนเท่ากัน

องค์ประกอบการส่งสัญญาณอาจเป็นเสาอากาศแบบไอโซโทรปิกหรือแบบทิศทาง องค์ประกอบการส่งผ่านทั่วไปบางประเภท:

ในเครื่องบินรบรุ่นแรก เสาอากาศแบบแพทช์ (เสาอากาศแบบแถบ) มักถูกใช้บ่อยที่สุดเนื่องจากเป็นเสาอากาศที่พัฒนาง่ายที่สุด

อาร์เรย์เฟสแอ็กทีฟสมัยใหม่ใช้ตัวปล่อยร่องเนื่องจากความสามารถของแถบความถี่กว้างและได้รับการปรับปรุง:

ไม่ว่าเสาอากาศที่ใช้จะเป็นประเภทใดก็ตาม การเพิ่มจำนวนองค์ประกอบการแผ่รังสีจะปรับปรุงลักษณะทิศทางของเรดาร์ให้ดีขึ้น

ดังที่เราทราบ สำหรับความถี่เรดาร์เดียวกัน การเพิ่มรูรับแสงจะทำให้ความกว้างของลำแสงลดลง ซึ่งจะเพิ่มระยะและความแม่นยำ แต่สำหรับอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส มันไม่คุ้มค่าที่จะเพิ่มระยะห่างระหว่างองค์ประกอบที่เปล่งแสงเพื่อพยายามเพิ่มรูรับแสงและลดต้นทุนของเรดาร์ เพราะหากระยะห่างระหว่างองค์ประกอบต่างๆ มากกว่าความถี่ในการทำงาน กลีบด้านข้างอาจปรากฏขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพของเรดาร์ลดลงอย่างมาก

ส่วนที่สำคัญและมีราคาแพงที่สุดของ PFAR คือตัวเปลี่ยนเฟส หากไม่มีพวกมันก็ไม่สามารถควบคุมเฟสสัญญาณและทิศทางของลำแสงได้

มีหลายประเภท แต่โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภท

ตัวเปลี่ยนเฟสที่มีการหน่วงเวลา

ตัวเปลี่ยนเฟสชนิดที่ง่ายที่สุด ต้องใช้เวลาสักระยะกว่าสัญญาณจะเดินทางผ่านสายส่ง การหน่วงเวลานี้เท่ากับการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณ ขึ้นอยู่กับความยาวของสายส่ง ความถี่ของสัญญาณ และความเร็วเฟสของสัญญาณในวัสดุที่ส่งสัญญาณ โดยการสลับสัญญาณระหว่างสายส่งตั้งแต่สองเส้นขึ้นไปตามความยาวที่กำหนด จะทำให้สามารถควบคุมการเปลี่ยนเฟสได้ องค์ประกอบการสวิตชิ่งได้แก่ รีเลย์เชิงกล พินไดโอด ทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้า หรือระบบไมโครไฟฟ้าเครื่องกล พินไดโอดมักใช้เนื่องจากมีความเร็วสูง การสูญเสียต่ำ และมีวงจรไบแอสแบบธรรมดาที่ให้ความต้านทานเปลี่ยนแปลงจาก 10 kΩ เป็น 1 Ω

ความล่าช้า วินาที = การเปลี่ยนเฟส ° / (ความถี่ 360 *, Hz)

ข้อเสียของพวกเขาคือข้อผิดพลาดของเฟสจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่เพิ่มขึ้นและขนาดจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่ลดลง นอกจากนี้ การเปลี่ยนเฟสยังแปรผันตามความถี่ ดังนั้นจึงใช้ไม่ได้กับความถี่ต่ำมากและความถี่สูง

ตัวเปลี่ยนเฟสแบบสะท้อนแสง/การสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส

โดยทั่วไปนี่คืออุปกรณ์เชื่อมต่อพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่แยกสัญญาณอินพุตออกเป็นสองสัญญาณ 90° จากเฟส ซึ่งจากนั้นจะสะท้อนกลับ จากนั้นจะรวมกันเป็นเฟสที่เอาต์พุต วงจรนี้ใช้งานได้เนื่องจากการสะท้อนของสัญญาณจากเส้นนำไฟฟ้าอาจไม่อยู่ในเฟสตามสัญญาณที่ตกกระทบ การเปลี่ยนเฟสจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0° (วงจรเปิด, ความจุวาแรคเตอร์เป็นศูนย์) ถึง -180° (ลัดวงจร, ความจุวาแรคเตอร์ไม่จำกัด) ตัวเปลี่ยนเฟสดังกล่าวมีการทำงานที่หลากหลาย อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดทางกายภาพของวาแรคเตอร์หมายความว่าในทางปฏิบัติ การเปลี่ยนเฟสสามารถทำได้เพียง 160° เท่านั้น แต่สำหรับการเปลี่ยนแปลงที่มากขึ้นคุณสามารถรวมโซ่หลาย ๆ อันเข้าด้วยกันได้

โมดูเลเตอร์เวกเตอร์ไอคิว

เช่นเดียวกับตัวเปลี่ยนเฟสแบบสะท้อนแสง ที่นี่สัญญาณจะถูกแบ่งออกเป็นสองเอาต์พุตโดยมีการเปลี่ยนเฟส 90 องศา เฟสอินพุตที่เป็นกลางเรียกว่า I-channel และพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีการชดเชย 90 องศาเรียกว่า Q-channel จากนั้นแต่ละสัญญาณจะถูกส่งผ่านโมดูเลเตอร์แบบไบเฟสซิกซึ่งสามารถเปลี่ยนเฟสของสัญญาณได้ แต่ละสัญญาณจะถูกเลื่อนเฟสไป 0° หรือ 180° ทำให้สามารถเลือกเวกเตอร์การสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสคู่ใดก็ได้ จากนั้นสัญญาณทั้งสองจะรวมกันอีกครั้ง เนื่องจากสามารถควบคุมการลดทอนของสัญญาณทั้งสองได้ ไม่เพียงแต่เฟสเท่านั้น แต่ยังควบคุมความกว้างของสัญญาณเอาท์พุตด้วย

ตัวเปลี่ยนเฟสบนฟิลเตอร์ผ่านสูง/ต่ำ

ผลิตขึ้นเพื่อแก้ปัญหาตัวเปลี่ยนเฟสการหน่วงเวลาไม่สามารถทำงานได้ในช่วงความถี่ขนาดใหญ่ ทำงานโดยการสลับเส้นทางสัญญาณระหว่างตัวกรองความถี่สูงและความถี่ต่ำ คล้ายกับตัวเปลี่ยนเฟสการหน่วงเวลา แต่ใช้ตัวกรองแทนสายส่ง ตัวกรองความถี่สูงผ่านประกอบด้วยชุดตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุที่ให้การเลื่อนเฟส ตัวเปลี่ยนเฟสดังกล่าวให้การเปลี่ยนเฟสคงที่ในช่วงความถี่การทำงาน นอกจากนี้ยังมีขนาดที่เล็กกว่าตัวเปลี่ยนเฟสก่อนหน้านี้มาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมักใช้ในการใช้งานเรดาร์

โดยสรุป เมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศสะท้อนแสงทั่วไป ข้อดีหลักของ PFAR จะเป็น: ความเร็วในการสแกนสูง (การเพิ่มจำนวนเป้าหมายที่ถูกติดตาม ลดโอกาสที่สถานีจะตรวจจับคำเตือนรังสี) การเพิ่มประสิทธิภาพของเวลาที่ใช้กับเป้าหมาย อัตราขยายสูงและกลีบด้านข้างเล็ก (ยากต่อการติดขัดและตรวจจับ), ลำดับการสแกนแบบสุ่ม (ติดขัดได้ยาก), ความสามารถในการใช้เทคนิคการมอดูเลตและการตรวจจับแบบพิเศษเพื่อแยกสัญญาณจากสัญญาณรบกวน ข้อเสียเปรียบหลักคือค่าใช้จ่ายสูงไม่สามารถสแกนได้กว้างกว่า 60 องศา (มุมมองของอาร์เรย์เฟสที่อยู่กับที่คือ 120 องศาเรดาร์เชิงกลสามารถขยายเป็น 360 องศา)

เสาอากาศอาเรย์แบบแบ่งเฟสที่ใช้งานอยู่

ภายนอก AFAR (AESA) และ PFAR (PESA) แยกแยะได้ยาก แต่ภายในมีความแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง PFAR ใช้เครื่องขยายสัญญาณกำลังสูงหนึ่งหรือสองตัวในการส่งสัญญาณเดียว ซึ่งจากนั้นจะถูกแบ่งออกเป็นหลายพันเส้นทางสำหรับตัวเปลี่ยนเฟสและองค์ประกอบหลายพันตัว เรดาร์ AFAR ประกอบด้วยโมดูลการรับ/ส่งสัญญาณจำนวนหลายพันโมดูล เนื่องจากตัวส่งสัญญาณอยู่ในองค์ประกอบโดยตรง จึงไม่มีตัวรับและตัวส่งสัญญาณแยกต่างหาก จะเห็นความแตกต่างทางสถาปัตยกรรมดังภาพ

ใน AFAR ส่วนประกอบส่วนใหญ่ เช่น เครื่องขยายสัญญาณอ่อน เครื่องขยายสัญญาณกำลังสูง ตัวดูเพล็กซ์เซอร์ และตัวเปลี่ยนเฟส จะถูกลดขนาดลงและประกอบในตัวเครื่องเดียวที่เรียกว่าโมดูลส่ง/รับ แต่ละโมดูลเป็นเรดาร์ขนาดเล็ก สถาปัตยกรรมของพวกเขามีดังนี้:

แม้ว่า AESA และ PESA จะใช้การรบกวนของคลื่นเพื่อสร้างรูปร่างและเบนทิศทางของลำแสง แต่การออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์ของ AESA ก็มีข้อได้เปรียบเหนือ PFAR หลายประการ ตัวอย่างเช่น เครื่องขยายสัญญาณขนาดเล็กตั้งอยู่ใกล้กับเครื่องรับ ก่อนส่วนประกอบที่ส่วนหนึ่งของสัญญาณหายไป จึงมีอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนได้ดีกว่า PFAR

ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยความสามารถในการตรวจจับที่เท่าเทียมกัน AFAR จึงมีรอบการทำงานที่ต่ำกว่าและกำลังสูงสุด นอกจากนี้ เนื่องจากโมดูล APAA แต่ละตัวไม่ต้องใช้แอมพลิฟายเออร์ตัวเดียว จึงสามารถส่งสัญญาณที่ความถี่ต่างกันได้พร้อมๆ กัน ด้วยเหตุนี้ AFAR จึงสามารถสร้างลำแสงแยกกันได้หลายลำแสง โดยแบ่งอาร์เรย์ออกเป็นอาร์เรย์ย่อย ความสามารถในการทำงานบนหลายความถี่นำมาซึ่งการทำงานหลายอย่างพร้อมกันและความสามารถในการปรับใช้ระบบรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ทุกที่ที่เกี่ยวข้องกับเรดาร์ แต่การสร้างลำแสงพร้อมกันมากเกินไปจะลดระยะของเรดาร์

ข้อเสียเปรียบหลักสองประการของ AFAR คือค่าใช้จ่ายสูงและขอบเขตการมองเห็นจำกัดที่ 60 องศา

เสาอากาศอาเรย์แบบแบ่งเฟสแบบเครื่องกลอิเล็กทรอนิกส์แบบไฮบริด

ความเร็วในการสแกนที่สูงมากของ Phased Array รวมกับขอบเขตการมองเห็นที่จำกัด เพื่อแก้ปัญหานี้ เรดาร์สมัยใหม่จะวางอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสไว้บนดิสก์ที่เคลื่อนย้ายได้ ซึ่งจะเพิ่มขอบเขตการมองเห็น อย่าสับสนระหว่างการมองเห็นกับความกว้างของลำแสง ความกว้างของลำแสงหมายถึงลำแสงเรดาร์ และขอบเขตการมองเห็นหมายถึงขนาดโดยรวมของพื้นที่ที่กำลังสแกน ลำแสงแคบมักจำเป็นเพื่อปรับปรุงความแม่นยำและระยะ แต่โดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องใช้ขอบเขตการมองเห็นที่แคบ

เสาอากาศแบบแตรเป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยท่อนำคลื่นวิทยุและแตรโลหะ มีการใช้งานที่หลากหลายและใช้ในอุปกรณ์ตรวจวัดและเป็นอุปกรณ์อิสระ

นี่คืออะไร

เสาอากาศแบบแตรเป็นอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยท่อนำคลื่นปลายเปิดและหม้อน้ำ รูปร่างเสาอากาศดังกล่าว ได้แก่ H-sectoral, E-sectoral, ทรงกรวยและเสี้ยม เสาอากาศเป็นแบบแถบความถี่กว้าง โดยมีลักษณะเป็นแฉกเล็กน้อย การออกแบบแตรที่มีกำลังนั้นเรียบง่าย แอมพลิฟายเออร์ช่วยให้มีขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่นหรือเลนส์จัดเฟสของคลื่นและมีผลเชิงบวกต่อขนาดของอุปกรณ์

เสาอากาศมีลักษณะคล้ายระฆังและมีท่อนำคลื่นติดอยู่ ข้อเสียเปรียบหลักของแตรคือพารามิเตอร์ที่น่าประทับใจ เพื่อให้เสาอากาศดังกล่าวอยู่ในสภาพใช้งานได้จะต้องวางอยู่ในมุมที่กำหนด ด้วยเหตุนี้เขาจึงมีความยาวมากกว่าหน้าตัด หากเราพยายามสร้างเสาอากาศที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เมตร มันจะยาวกว่าหลายเท่า บ่อยครั้งที่อุปกรณ์ดังกล่าวถูกใช้เป็นเครื่องฉายรังสีแบบกระจกหรือสำหรับให้บริการสายรีเลย์วิทยุ

ลักษณะเฉพาะ

รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศแบบแตรคือการกระจายเชิงมุมของกำลังหรือความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงานต่อหน่วยมุม คำจำกัดความหมายความว่าอุปกรณ์เป็นแบบบรอดแบนด์ มีเส้นจ่ายและมีระดับแบ็คโลปเล็กน้อยของแผนภาพ เพื่อให้ได้รังสีที่มีทิศทางสูง จำเป็นต้องทำให้แตรยาว สิ่งนี้ไม่ค่อยมีประโยชน์และถือเป็นข้อเสียของอุปกรณ์นี้

เสาอากาศประเภทหนึ่งที่ทันสมัยที่สุด ได้แก่ เขาพาราโบลา คุณสมบัติและข้อได้เปรียบหลักคือกลีบด้านข้างต่ำซึ่งรวมกับรูปแบบการแผ่รังสีที่แคบ ในทางกลับกัน อุปกรณ์แตรพาราโบลามีขนาดใหญ่และหนัก ตัวอย่างหนึ่งของประเภทนี้คือเสาอากาศที่ติดตั้งบนสถานีอวกาศเมียร์

ในแง่ของคุณสมบัติและลักษณะทางเทคนิคอุปกรณ์แตรไม่แตกต่างจากที่ติดตั้งในโทรศัพท์มือถือ ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแบบหลังมีเสาอากาศขนาดกะทัดรัดและซ่อนอยู่ภายใน อย่างไรก็ตาม เสาอากาศแบบแตรขนาดเล็กอาจเสียหายได้ภายในอุปกรณ์เคลื่อนที่ ดังนั้นจึงแนะนำให้ปกป้องเคสโทรศัพท์ด้วยเคส

ประเภท

เสาอากาศแตรมีหลายประเภท:

• เสี้ยม (ทำในรูปของปิรามิดจัตุรมุขที่มีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าใช้บ่อยที่สุด);
• ภาคส่วน (มีแตรที่มีส่วนต่อขยาย H หรือ E);
• ทรงกรวย (ทำในรูปแบบของกรวยที่มีหน้าตัดเป็นวงกลม, ปล่อยคลื่นโพลาไรซ์แบบวงกลม);
• กระดาษลูกฟูก (แตรที่มีแบนด์วิธกว้าง, กลีบด้านข้างระดับต่ำ, ใช้สำหรับกล้องโทรทรรศน์วิทยุ, เสาอากาศพาราโบลาและดาวเทียม);
• แตร-พาราโบลา (รวมแตรและพาราโบลาเข้าด้วยกัน มีรูปแบบการแผ่รังสีแคบ กลีบด้านข้างต่ำ ทำงานที่รีเลย์วิทยุและสถานีอวกาศ)

การศึกษาเสาอากาศแบบแตรช่วยให้คุณศึกษาหลักการทำงานคำนวณรูปแบบการแผ่รังสีและอัตราขยายของเสาอากาศที่ความถี่ที่กำหนด

มันทำงานอย่างไร

เสาอากาศวัดแบบฮอร์นจะหมุนรอบแกนของตัวเองซึ่งตั้งฉากกับเครื่องบิน เครื่องตรวจจับพิเศษพร้อมเครื่องขยายสัญญาณเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของอุปกรณ์ หากสัญญาณอ่อน จะเกิดคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสกำลังสองขึ้นในเครื่องตรวจจับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยเสาอากาศที่อยู่นิ่งซึ่งภารกิจหลักคือการส่งคลื่นแตร เพื่อที่จะลบลักษณะทิศทางออก จึงมีการหมุนกลับ จากนั้นการอ่านจะถูกนำมาจากอุปกรณ์ เสาอากาศจะหมุนรอบแกนและบันทึกข้อมูลที่เปลี่ยนแปลงทั้งหมด ใช้เพื่อรับคลื่นวิทยุและรังสีความถี่สูงพิเศษ อุปกรณ์นี้มีข้อได้เปรียบเหนือยูนิตแบบมีสายอย่างมาก เนื่องจากสามารถรับสัญญาณได้ปริมาณมาก

มันใช้ที่ไหน?

เสาอากาศแบบแตรใช้เป็นอุปกรณ์แยกต่างหากและเป็นเสาอากาศสำหรับอุปกรณ์วัด ดาวเทียม และอุปกรณ์อื่นๆ ระดับของรังสีขึ้นอยู่กับการเปิดแตรเสาอากาศ ถูกกำหนดโดยขนาดของพื้นผิว อุปกรณ์นี้ใช้เป็นเครื่องฉายรังสี หากการออกแบบอุปกรณ์รวมกับตัวสะท้อนแสงจะเรียกว่าแตรพาราบาลิก หน่วยขยายมักใช้สำหรับการวัด เสาอากาศถูกใช้เป็นกระจกหรือฟีดลำแสง

พื้นผิวด้านในของแตรสามารถเรียบเป็นลอนได้ และเจเนราทริกซ์อาจมีเส้นเรียบหรือเส้นโค้งก็ได้ การปรับเปลี่ยนต่างๆ ของอุปกรณ์เปล่งแสงเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงคุณลักษณะและฟังก์ชันการทำงาน เช่น เพื่อให้ได้แผนภาพแกนสมมาตร หากจำเป็นต้องแก้ไขคุณสมบัติทิศทางของเสาอากาศ ให้ติดตั้งเลนส์เร่งหรือลดความเร็วในรูรับแสง

การตั้งค่า

เสาอากาศแบบฮอร์น-พาราโบลาได้รับการปรับในส่วนท่อนำคลื่นโดยใช้แผนผังหรือหมุด หากจำเป็นคุณสามารถสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวได้ด้วยตัวเอง เสาอากาศอยู่ในคลาสรูรับแสง ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์จะรับสัญญาณผ่านรูรับแสง ซึ่งต่างจากรุ่นสายไฟ ยิ่งแตรของเสาอากาศมีขนาดใหญ่เท่าใด คลื่นก็จะยิ่งได้รับมากขึ้นเท่านั้น การเสริมความแข็งแกร่งนั้นทำได้ง่ายโดยการเพิ่มขนาดของยูนิต ข้อดีของมันคือบรอดแบนด์ การออกแบบที่เรียบง่าย และความสามารถในการทำซ้ำที่ยอดเยี่ยม ข้อเสียคือเมื่อสร้างเสาอากาศเดียวจำเป็นต้องใช้วัสดุสิ้นเปลืองจำนวนมาก

ในการสร้างเสาอากาศปิรามิดด้วยมือของคุณเอง ขอแนะนำให้ใช้วัสดุราคาไม่แพง เช่น เหล็กชุบสังกะสี กระดาษแข็งที่ทนทาน ไม้อัด ร่วมกับฟอยล์โลหะ คุณสามารถคำนวณพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ในอนาคตได้โดยใช้เครื่องคิดเลขออนไลน์แบบพิเศษ พลังงานที่ได้รับจากแตรจะเข้าสู่ท่อนำคลื่น หากคุณเปลี่ยนตำแหน่งของพิน เสาอากาศจะทำงานในช่วงกว้าง เมื่อสร้างอุปกรณ์ โปรดจำไว้ว่าผนังด้านในของฮอร์นและท่อนำคลื่นจะต้องเรียบ และกริ่งต้องแข็งด้านนอก