Diversen

Parabolische reflectorantenne: schotelantenne

Parabolische reflectorantenne: schotelantenne

De parabolische reflector of schotelantenne is de vorm van een antenne die veel wordt gebruikt bij de ontvangst van binnenlandse satelliettelevisie, terrestrische microgolfgegevensverbindingen, algemene satellietcommunicatie en nog veel meer.

Door zijn grootte is het over het algemeen beperkt tot gebruik boven 1 GHz, hoewel grotere antennes kunnen worden gebruikt voor frequenties tot ongeveer 100 MHz.

De parabolische reflectorantenne of schotelantenne staat bekend om zijn kenmerkende vorm, zijn hoge versterking en smalle bundelbreedtes. Het zijn de prestaties die kunnen worden bereikt door er een te gebruiken, en daarom wordt het zo veel gebruikt bij hogere frequenties.

Basisprincipes van de parabolische reflector

Elke parabolische reflectorantenne heeft twee hoofdelementen:

  • Uitstralend systeem: Het stralingselement binnen de parabolische reflectorantenne kan verschillende vormen aannemen. In sommige antennes kan het een simpele dipool zijn, in andere een hoorn. Het doel is om het tweede element van de antenne, de reflector, te verlichten met een gelijkmatige stralingsdichtheid met een minimum aan verspilling of straling die de reflector mist en elders wordt uitgestraald.
  • Reflector: De reflector is het onderscheidende onderdeel van de parabolische reflectorantenne. De parabolische vorm is de sleutel tot de werking van de RF-antenne omdat de paden die worden genomen vanaf het voedingspunt bij het brandpunt naar de reflector en vervolgens naar buiten parallel lopen. Maar nog belangrijker is dat de paden die worden genomen allemaal dezelfde lengte hebben en daarom zal de uitgaande golfvorm een ​​vlakke golf vormen en zal de energie die door alle paden wordt opgenomen, allemaal in fase zijn. Hierdoor kan de antenne bijzonder effectief presteren.

    Door de parabolische vorm van het reflectoroppervlak van de antenne kan een zeer nauwkeurige bundel worden verkregen. Op deze manier vormt het voedingssysteem het eigenlijke stralingsgedeelte van de antenne en is het reflecterende parabolische oppervlak puur passief.

Bij het bekijken van parabolische reflectorantennesystemen zijn er een aantal parameters en termen die van belang zijn:

  • Focus Het brandpunt of brandpunt van de parabolische reflector is het punt waarop eventuele inkomende signalen worden geconcentreerd. Bij het uitstralen vanaf dit punt zullen de signalen worden gereflecteerd door het reflecterende oppervlak en reizen in een parallelle bundel om de vereiste versterking en bundelbreedte te verschaffen.
  • Vertex Dit is het binnenste punt in het midden van de parabolische reflector.
  • Brandpuntsafstand De brandpuntsafstand van een parabolische antenne is de afstand van het brandpunt tot het hoekpunt.
  • Opening De opening van een parabolische reflector is wat genoemd kan worden de "opening" of het gebied dat deze bedekt. Voor een ronde reflector wordt dit beschreven door zijn diameter. Het kan worden vergeleken met het diafragma van een optische lens.
  • Krijgen: De versterking van de parabolische reflector is een van de belangrijkste parameters en hangt af van een aantal factoren, waaronder de diameter van de schotel, golflengte en andere factoren.
  • Voersystemen: De parabolische reflector of schotelantenne kan op verschillende manieren worden gevoed. Axiale of frontaanvoer, off-axis, Cassegrain en Gregoriaans zijn de vier belangrijkste methoden.

Voor de meeste huishoudelijke systemen, zoals die welke worden gebruikt voor satelliettelevisieontvangst, wordt een kleine reflector gecombineerd met een focal point feed gebruikt, wat de eenvoudigste en meest economische vorm van constructie oplevert. Deze antennes zien er misschien niet altijd precies hetzelfde uit als de traditionele schotelantenne. Om mechanische en productieredenen wordt de voeding vaak verschoven ten opzichte van het midden en wordt een deel van de paraboloïde gebruikt, ook weer verschoven ten opzichte van het midden, omdat dit mechanisch voordeel oplevert.

Parabolische reflectorantenne voordelen en nadelen

Bij het selecteren van het type antenne dat voor een bepaalde toepassing moet worden gebruikt, is het altijd nodig om naar de kenmerken van dat type antenne te kijken. De parabolische reflector heeft zowel voor- als nadelen. Deze maken het geschikt voor gebruik in sommige toepassingen, maar niet in andere.

Voordelen:

Enkele van de belangrijkste voordelen van de parabolische reflectorantenne zijn onder meer:

  • Hoge winst: Parabolische reflectorantennes kunnen een zeer hoge versterking leveren. Hoe groter de 'schotel' qua golflengten, hoe hoger de gain.
  • Hoge directiviteit: Net als bij de versterking, kan ook de parabolische reflector of schotelantenne een hoge mate van gerichtheid bieden. Hoe hoger de versterking, hoe smaller de bundelbreedte. Dit kan een aanzienlijk voordeel zijn in toepassingen waarbij het vermogen slechts over een klein gebied hoeft te worden geleid. Dit kan voorkomen dat het bijvoorbeeld interferentie veroorzaakt bij andere gebruikers, en dit is belangrijk bij communicatie met satellieten omdat het het mogelijk maakt om satellieten die dezelfde frequentiebanden gebruiken op afstand of meer in het bijzonder door een hoek bij de antenne te scheiden.

Nadelen:

Zoals alle antennevormen heeft de parabolische reflector zijn beperkingen en nadelen:

  • Vereist reflector en aandrijfelement: de parabolische reflector zelf is slechts een deel van de antenne. Het vereist een voedingssysteem dat in het brandpunt van de parabolische reflector wordt geplaatst.
  • Kosten: De antenne moet met zorg worden vervaardigd. Een paraboloïde is nodig om de radiosignalen te reflecteren die zorgvuldig moeten worden gemaakt. Daarnaast is ook een voersysteem vereist. Dit kan extra kosten voor het systeem opleveren
  • Grootte: De antenne is niet zo klein als sommige soorten antennes, hoewel de meeste die voor satelliettelevisie worden gebruikt vrij compact zijn.

Toepassingen van parabolische reflectorantenne

Er zijn veel gebieden waarin de parabolische schotelantenne wordt gebruikt. In sommige gebieden is het de vorm van een antenne die vrijwel uitsluitend wordt gebruikt vanwege zijn eigenschappen.

  • Directe televisie-uitzending: Directe uitzending of satelliettelevisie is een belangrijke vorm van distributie van televisie-inhoud geworden. Door de brede en controleerbare dekkingsgebieden in combinatie met de veel grotere bandbreedtes kunnen meer kanalen worden uitgezonden en dit maakt satelliettelevisie erg aantrekkelijk.Het nadeel is dat satellieten geen zeer hoge vermogensniveaus kunnen uitzenden en in combinatie met het padverlies vanuit de geostationaire baan zijn de signaalniveaus laag. Dit betekent dat directionele antennes moeten worden gebruikt om voldoende versterking te bieden terwijl ze signalen van slechts één satelliet kunnen ontvangen - meerdere satellieten kunnen vanaf één locatie zichtbaar zijn en uitzenden op dezelfde frequenties. De parabolische reflectorantenne kan aan deze eisen voldoen en heeft als bijkomend voordeel dat hij niet zo lang zou zijn als een Yagi voor een gelijkwaardig niveau van versterking en richtingsgevoeligheid.
  • Magnetron links: Terrestrische microgolfverbindingen worden voor veel toepassingen gebruikt. Vaak worden ze gebruikt voor terrestrische telecommunicatie-infrastructuurverbindingen. Een van de belangrijkste gebieden waar ze tegenwoordig worden gebruikt, is het leveren van de backhaul voor mobiele telecommunicatiesystemen.
  • Satellietcommunicatie: Veel satelliet-uplinks, of die voor communicatiesatellieten, vereisen een hoge mate van versterking om de optimale signaalomstandigheden te garanderen en dat uitgezonden vermogen vanaf de grond heeft geen invloed op andere satellieten die zich dicht bij elkaar bevinden. Ook hier is de ideale antenne voor de meeste toepassingen de parabolische reflectorantenne.
  • Radio-astronomie: Radioastronomie is een gebied waar zeer hoge niveaus van versterking en gerichtheid vereist zijn. Daarom is de parabolische reflectorantenne een ideale keuze.

Bij al deze toepassingen zijn zeer hoge versterkingsniveaus vereist om de inkomende signalen te ontvangen die vaak op een zeer laag niveau zijn. Voor het verzenden van dit type RF-antenne is het ontwerp in staat om het beschikbare uitgestraalde vermogen te concentreren in een smalle bundelbreedte, zodat al het beschikbare vermogen in de vereiste richting wordt uitgestraald.


Bekijk de video: Calculating the distance to the focus of a parabolic satellite dish (December 2021).