Paraboolantenn

Paraboolantenn on niisugune suundantenn, mille kiirgur (aktiivelement) paikneb paraboloidikujulise pinnaga reflektori ehk peegeldi fookuses. Niisuguseid antenne kasutatakse mikrolainete korral, mis peegelduvad suurtelt pindadelt optikast tuntud seaduspärasuste järgi.

Reflektor peegeldab praktiliselt punktikujulisest kiirgurist saabuvad kiired tagasi ruumi antenni teljega rööbitiste kiirte vihuna (saateantennis) või koondab saabuva tasapinnalise lainefrondi kiired paraboloidi fookusesse. Reaalse antenni korral on kiirtevihk küll teataval määral hajuv, ent suunadiagramm jääb kitsaks ja võimendus on suur.

Reflektori paraboloid on kas ümmarguse või elliptilise kujuga metallpind või võrekujuline tarind, mis võib olla ka nelinurkne. Võrepeegeldi peamine eelis on palju väiksem tuulekoormus, võrreldes lauspinnaga. Võresilmade lineaarmõõtmed võetakse enamasti väiksemad kui λ/10 (λ on lainepikkus), et antenni kasutegur oluliselt ei väheneks.

Kiirguriks on tavaliselt ruuporkiirgur, ent selleks võib olla ka planaarantenn või poollainedipool.

Põhiparameetrid muuda

Antenni võimendus

G={\frac {4\pi }{\lambda ^{2}}}\cdot A\cdot \eta _{\mathrm {eff} }=\left(\pi \cdot {\frac {d}{\lambda }}\right)^{2}\cdot \eta _{\mathrm {eff} },

kus G on võimendus (kordades), λ ‒ lainepikkus, A ‒ peegeldi pindala, d ‒ peegeldi läbimõõt ja η ‒ peegeldi pinna efektiivsust iseloomustav apertuuritegur (tüüpiliselt 0,55…0,60).

Kui näiteks antenn, mille peegeldi läbimõõt on 1 m, võtab vastu signaali kandesagedusel 10 GHz (gigahertsi), millele vastab lainepikkus 0,3/10 = 0,03 m, siis võimendus

G=\left(\pi \cdot {\frac {1}{0,03}}\right)^{2}\cdot 0,6=6580\;{\text{korda}}

ehk detsibellides isotroopkiirguri suhtes: 10 • log 6580 = 38 dBi.

Antenni avanurk, s.o kiirgusnurk suunadiagrammil tasemel 0,707 (‒3 dB) tippväärtusest, on arvutatav valemiga

\alpha _{3\,\mathrm {dB} }\approx 70\cdot {\frac {\lambda }{d}}.

Siis eeltoodud näite puhul avanurk 70•0,03/1 = 2,1°.

Paraboolantennide põhitüübid

Paraboolantennide tüübid kiirguri paigutuse järgi muuda

Otsefookusantenn muuda

Antenni kiirgur, mis kuulub tavaliselt võimendus-muundusploki koosseisu (nt satelliittelevisiooni vastuvõtul LNB), paikneb peegeldava paraboloidi fookuses. Kui see fookus asub paraboloidi sümmeetriateljel, on tegemist otsefookusantenniga.

Ofsetantenn muuda

Suhteliselt väikeste reflektorite korral varjaks võimendus-muundusplokk koos kandetarindiga märgatava osa reflektori pinnast ning vähendaks antenni kasutegurit. Niisugusel juhul kasutatakse eelistatult ofsetantenni, mille peegeldi paraboolne pind on vormitud sellisena, et fookus on nihutatud reflektori ääre poole. Koos sellega muutub ka kiirte peegeldumisnurk ning vastavalt ka reflektori asend. Näiteks satelliittelevisiooni vastuvõtutaldriku tasapind osutub meie laiuskraadidel ligilähedaselt vertikaalseks; sellega kaasneb lisaeelis, et niisugune taldrik ei kogu lund.

Cassegraini antenn muuda

Seda tüüpi antennis paikneb paraboloidreflektori keskfookuses sekundaarreflektor, millel on hüperboloidne koondav pind. Selle lisareflektori fookuskaugus valitakse niisugune, et kiirguriploki saaks paigaldada põhireflektori keskel olevasse avasse, kus see on hõlpsalt hooldatav (peapeegeldi fookuses paiknev kiirgur peaks asuma umbes reflektori kolmandiku läbimõõdu kaugusel). Gassegrain-süsteemi kasutatakse suurtes antennides, mille reflektor läbimõõt on sageli üle 10 meetri.

Ettepaneku kasutada sellist sekundaarreflektorit peegelteleskoopides tegi prantsuse teadlane Laurent Cassegrain 1672. aastal.

Liigitus fookuskauguse järgi muuda

Parabooli fookuskauguse f ja läbimõõdu d suhte järgi liigitatakse antenne järgmiselt:

lühifookuselised ehk sügavad: f/d = 0,25…031 (suured satelliitsideantennid);
keskfookuselised: f/d = 0,37…0,45 (otsefookusantennid);
pikafookuselised: f/d > 0,5 (näiteks ofsetantennid).