Ano ang parabolic mirror? Pagkalkula ng isang magaan na parabolic na disenyo ng salamin

Ang prinsipyo ni Fermat ay hinuhulaan ang isang bilang ng mga bagong katotohanan. Hayaan mo na

kapaligiran at tawagin itong n i (halimbawa, n i para sa hangin ang ratio

kanin. 2.8. Pagpasa ng mga radio wave sa isang makitid na hiwa

Lecture 3. Mga batas ng geometric optics: Spherical surface. Prisms. Mga lente

Hi sa lahat! Kasama mo si Vitaly Solovey. Ngayon ang aking artikulo ay magiging sa paksa ng parabolic mirrors at solar energy sa pangkalahatan. Ilang taon na ang nakalilipas, sa Internet sa USA, nakatagpo ako ng isang aparato na kakaiba sa oras na iyon - isang parabolic mirror, na tinatawag ding concentrator ng direktang sikat ng araw. Sa paningin, ito ay kahawig ng isang satellite dish na may salamin sa loob.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng plate na ito ay tulad na kapag ang sikat ng araw ay tumama sa ibabaw ng salamin, ang mga sinag ay makikita at maipon sa isang punto. Nangyayari ito dahil sa parabolic na hugis ng plato at ang light beam ay makikita sa eksaktong parehong anggulo kung saan ito tumama sa ibabaw ng salamin.

Sa tamang disenyo ng tinatawag na convex mirror, ang temperatura sa punto kung saan nag-iipon ang mga sinag ay maaaring umabot sa 2,000 degrees Celsius.

Narito ang isang video upang patunayan ito:

Ang ibabaw ng isang parabolic mirror ay maaaring maging solid, iyon ay, walang mga tahi, o ginawa mula sa mga piraso ng salamin o reflective film. Sa video sa itaas, ang salamin ay binubuo ng 5,800 indibidwal na maliliit na salamin. Pero ang hirap ilagay lahat ng tama. Ilagay ang lahat ng 5800 mini mirror sa tamang anggulo.

Ang ibabaw ay maaari ding takpan ng mga piraso ng reflective silver film, na hindi rin maganda, dahil dahil sa maraming tahi, ang mga sinag ng araw ay bahagyang nakakalat at ang epekto ay magiging mas mahina.

Ang isang solusyon sa sitwasyong ito ay maaaring kung ang convex plate mismo ay ginawa mula sa ilang mga pahaba na bahagi kung saan ang isang reflective film ay pantay na nakadikit.

Sa kasong ito, ang mga sinasalamin na sinag sa pinakatamang anggulo ay itutuon sa punto ng akumulasyon. Ngunit karamihan sa isang mahusay na paraan Ang produksyon ay isa pa ring natural na salamin na salamin ng isang parabolic na hugis, na, siyempre, ay nagkakahalaga ng napakalaking para sa paggamit ng salamin sa pang-araw-araw na buhay.

Ang pinakasimpleng at pinaka-epektibong opsyon na nahanap ko ay ang paraan ng vacuum na bumubuo ng parabolic mirror.

Sa panahon ng gluing, mas mahusay na ikalat ang pelikula na may gilid ng salamin sa tabletop, at takpan ito ng nakadikit na pinggan at pindutin ito ng kaunti.

Ngayon, upang makabuo ng parabolic na hugis para sa pelikula, kakailanganin mong i-pump out ang hangin mula sa nagresultang sisidlan. Upang gawin ito, mag-drill ng isang butas sa anumang bahagi ng plastic container at magpasok ng isang spool ng bisikleta doon.

Mahalaga! Kailangang mai-install ang spool reverse side sa loob palabas, dahil magbobomba tayo ng hangin sa halip na ibomba ito sa loob ng sisidlan.

At ito ang dapat mangyari sa perpektong:

Iyon lang sa ngayon; sa mga susunod na artikulo sasabihin ko sa iyo ang tungkol sa iba, hindi gaanong mahalagang mga aplikasyon ng isang parabolic mirror. At panghuli, isang video kung paano magsimula ng sunog gamit papel sa banyo at isang kutsara:

sa focus R. Upang gawin ito, kailangan mong makahanap ng isang curved mirror surface kung saan ang kabuuan ng mga distansya na XX" + X"P" ay magiging pare-pareho, anuman ang pagpili ng point X, ang geometric na locus ng lahat ng mga puntos na katumbas ng distansya mula sa linya at ilang Ang nasabing kurba ay tinatawag na parabola. Ang salamin ng teleskopyo ay ginawa sa hugis ng parabola (Larawan 2.7).

Ang mga ibinigay na halimbawa ay naglalarawan ng prinsipyo ng disenyo ng mga optical system. Ang mga eksaktong curve ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng paggamit ng panuntunan na ang mga oras sa lahat ng mga path na humahantong sa focal point ay pantay, at sa pamamagitan ng pag-aatas na ang mga oras ng paglalakbay sa lahat ng mga katabing landas ay malaki.

tatlong media - salamin, tubig at hangin, at sinusunod namin ang kababalaghan

repraksyon at sukatin ang index n

upang lumipat mula sa isang kapaligiran

sa isa pa.

Tukuyin natin

tagapagpahiwatig

repraksyon para sa

paglipat mula sa hangin (1) patungo sa tubig (2), at sa pamamagitan ng n 13

- upang lumipat mula sa

hangin (1) sa salamin (3). Sa pamamagitan ng pagsukat ng repraksyon sa tubig -

salamin, maghanap tayo ng isa pang refractive index n 23. Batay sa

mula sa prinsipyo ng hindi bababa sa oras, kung gayon ang exponent n ay 12

ang ratio ng bilis ng liwanag sa hangin sa bilis ng liwanag sa tubig;

indicator n 13 ay ang ratio ng bilis sa hangin sa bilis sa salamin, at

n ay ang ratio ng bilis sa tubig sa bilis sa salamin. kaya lang

nakukuha namin

Sa madaling salita, ang refractive index para sa paglipat mula sa isang materyal patungo sa isa pa ay maaaring makuha mula sa refractive index ng bawat materyal na may paggalang sa ilang medium, sabihin ang hangin o vacuum. Sa pamamagitan ng pagsukat ng bilis ng liwanag sa lahat ng media, tutukuyin natin ang refractive index para sa paglipat mula sa vacuum patungo sa

Ang ganitong koneksyon ay umiiral, at ito ay nagsilbing argumento na pabor sa prinsipyo ng hindi bababa sa oras.

Ang isa pang hula ng prinsipyo ng hindi bababa sa oras ay ang bilis ng liwanag sa tubig, kapag sinusukat, ay dapat na mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag sa hangin. Ang hula na ito ay likas na teoretikal at walang kinalaman sa mga obserbasyon kung saan hinango ni Fermat ang prinsipyo ng hindi bababa sa oras (hanggang ngayon ay nakipag-ugnayan lamang tayo sa mga anggulo). Ang bilis ng liwanag sa tubig ay talagang mas mababa kaysa sa bilis sa hangin, at sapat lang upang makagawa tamang tagapagpahiwatig repraksyon.

Sinasabi ng prinsipyo ni Fermat na ang liwanag ay tumatahak sa landas na may pinakamaikling, o matinding, oras. Ang kakayahang ito ng liwanag ay hindi maipaliwanag sa loob ng balangkas ng geometric na optika. Ito ay may kaugnayan sa konsepto ng wavelength, halos nagsasalita, na

isang bahagi ng landas sa unahan na maaaring "maramdaman" ng liwanag at maihambing sa mga kalapit na landas. Ang katotohanang ito ay mahirap ipakita sa eksperimento sa liwanag, dahil ang wavelength ng liwanag ay napakaikli. Ngunit ang mga radio wave na may wavelength na, sabihin nating, 3 cm "makita" nang higit pa. Ipagpalagay na mayroon tayong pinagmumulan ng radio wave, isang detector at isang screen na may slit, tulad ng ipinapakita sa Fig. 2.8; sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang mga sinag ay dadaan mula S hanggang D, dahil ito ay isang tuwid na landas, at kahit na ang hiwa ay makitid, ang mga sinag ay lilipas pa rin. Ngunit kung ililipat natin ngayon ang detector sa point D", kung gayon

na may malawak na hiwa, ang mga alon ay hindi pupunta mula sa S hanggang D" dahil ihahambing nila ang mga kalapit na landas at sasabihin: "lahat ng mga landas na ito ay nangangailangan ng ibang oras, kung mag-iiwan ka lamang ng isang makitid na biyak at sa gayon ay maiiwasan ang waves mula sa pagpili ng isang landas, ang mga ito ay magiging angkop Mayroon nang ilang mga landas, at ang mga alon ay pupunta sa kanila Kung makitid ang hiwa, mas maraming radiation ang makakarating sa point D" kaysa sa isang malawak na hiwa!

bilis sa hangin sa bilis sa vacuum, atbp.). Tagapagpahiwatig

repraksyon para sa anumang dalawang materyales na i at j ay katumbas ng

3.1. Focal length ng isang spherical surface

Pag-aralan natin ang mga pangunahing katangian ng mga optical system batay sa prinsipyo ng Fermat na hindi bababa sa oras.

Upang kalkulahin ang pagkakaiba ng oras sa dalawang magkaibang landas ng liwanag, kumuha tayo ng geometric na formula: bigyan tayo ng tatsulok na ang taas h ay maliit at ang base d ay malaki (Larawan 3.1); kung gayon ang hypotenuse s ay mas malaki kaysa sa base. Alamin natin kung gaano kalaki ang hypotenuse

mga batayan: = s – d. Sa pamamagitan ng Pythagorean theorem s 2 – d 2 = h 2 o
	Ngunit s – d = , at s + d ~ 2s. kaya,
(s – d)(s + d) = h

kanin. 3.1. Isang tatsulok na ang taas h ay mas mababa sa base d at ang hypotenuse s ay mas malaki kaysa sa base

Ang kaugnayang ito ay kapaki-pakinabang para sa pag-aaral ng mga larawang ginawa gamit ang mga curved surface. Isaalang-alang natin ang isang repraktibo na ibabaw na naghihiwalay sa dalawang media na may magkaibang mga indeks ng repraktibo (Larawan 3.2). Hayaang ang bilis ng liwanag sa kaliwa ay c, at sa kanan c/n, kung saan ang n ay ang refractive index. Kumuha tayo ng punto O sa layong s mula sa harap na ibabaw ng salamin at isa pang puntong O" sa layo na s" sa loob ng salamin at subukang pumili ng isang hubog na ibabaw upang ang bawat sinag na umaalis sa O at pumapasok

kanin. 3.2. Nakatuon sa isang repraktibo na ibabaw

sa ibabaw sa P, dumating sa punto O" (Larawan 3.2). Upang gawin ito, kailangan mong bigyan ang ibabaw ng gayong hugis na ang kabuuan ng oras ng pagpasa ng liwanag sa daan mula O hanggang P (ibig sabihin,, ang layo ng OP na hinati

sa bilis ng liwanag) plus n c O P , i.e. oras ng paglalakbay mula R hanggang O",

ay isang pare-parehong halaga na independiyente sa posisyon ng punto P. Ang kundisyong ito ay nagbibigay ng equation para sa pagtukoy sa ibabaw ng isang pang-apat na pagkakasunod-sunod na ibabaw.

Ipagpalagay na ang P ay malapit sa axis, binababa namin ang patayo PQ ng haba h (Larawan 3.2). Kung ang ibabaw ay isang eroplanong dumadaan sa P, kung gayon ang oras na ginugol sa landas mula O hanggang P ay lalampas sa oras sa landas mula O hanggang Q, at ang oras sa landas mula P hanggang O" ay lalampas sa oras mula sa Q sa O." Ang ibabaw ng salamin ay dapat na hubog. Sa kasong ito, ang labis na oras sa path OV ay binabayaran ng pagkaantala sa pagpasa sa landas mula V hanggang Q. Ang labis na oras sa landas na OR ay katumbas ng h 2 /2sc, ang labis na oras sa segment na O"P ay katumbas ng nh 2 /2s "c. Ang oras ng paglalakbay na VQ ay n beses na mas malaki kaysa sa katumbas na oras sa vacuum, at samakatuwid ang dagdag na oras sa segment na VQ ay katumbas ng (n – 1)VQ /C. Kung ang C ay ang sentro ng isang globo na may radius R, kung gayon ang haba ng VQ ay h 2 /2R. Ang batas na nag-uugnay sa mga haba ng s at s" at tumutukoy sa radius ng curvature R ng nais na ibabaw ay sumusunod mula sa kondisyon na ang mga oras ng paglalakbay ng liwanag mula O hanggang O sa anumang landas ay pantay:



		2 s

Binibigyang-daan ka ng formula ng lens na ito na kalkulahin ang kinakailangang radius ng curvature ng surface na nakatutok sa liwanag sa point O kapag ito ay ibinubuga sa O.

Ang parehong lens na may radius ng curvature R ay tumutok sa iba pang mga distansya, i.e. ito ay tumututok para sa anumang pares ng mga distansya kung saan ang kabuuan ng reciprocal ng isang distansya at ang katumbas ng isa, na pinarami ng n, ay isang pare-parehong numero - 1/s + n/s = pare-pareho.

Ang isang kawili-wiling espesyal na kaso ay s - isang parallel beam ng liwanag. Habang tumataas ang s, bumababa ang distansiyang s. Kapag lumayo ang punto O, lalapit ang puntong O, at kabaliktaran. Kung ang punto O papunta sa infinity, point O" gumagalaw sa loob ng salamin hanggang sa isang distansya na tinatawag na focal length f". Kung ang isang parallel beam ng ray ay bumagsak sa isang lens, ito ay kokolektahin sa lens sa malayo f. Maaari mong itanong ang tanong sa ibang paraan. Kung ang pinagmulan

ang ilaw ay nasa loob ng salamin, saan magtutuon ang mga sinag? Sa partikular, kung ang pinagmulan sa loob ng salamin ay nasa infinity (s =), kung gayon nasaan ang focus sa labas ng lens? Ang distansyang ito ay tinutukoy ng f. Maaari mo, siyempre, sabihin ito nang iba.

Kung ang pinagmulan ay matatagpuan sa layo na f, kung gayon ang mga sinag ay dumadaan

ang ibabaw ng lens ay papasok sa salamin sa isang parallel beam. Madaling tukuyin ang f at f :

Kung hahatiin natin ang bawat focal length sa katumbas nitong refractive index, makukuha natin ang parehong resulta. Ito ay isang pangkalahatang teorama. Ito ay totoo para sa anumang kumplikadong sistema ng lens, kaya ito ay nagkakahalaga ng pag-alala. Lumalabas na sa pangkalahatan ang dalawang focal length ng isang tiyak na sistema ay magkaugnay sa magkatulad na paraan. Minsan

Sa isip, ang salamin ay dapat magkaroon ng parabolic na hugis, ngunit kung ang paglihis ng globo mula sa paraboloid ay hindi lalampas sa 1/8 ng wavelength ng liwanag, kung gayon ang gayong globo ay gumagana nang eksakto tulad ng isang paraboloid. Ang isang paraboloid ay may mas kaunting kurbada sa mga gilid kaysa sa gitna. Nangangahulugan ito na kapag nasubok sa isang aparato ng anino, kapag ang "bituin" at ang kutsilyo ay matatagpuan sa gitna ng kurbada, ang pattern ng anino para sa paraboloid ay dapat magkaroon ng parehong hitsura tulad ng para sa isang salamin na may bara sa gilid (tingnan, Larawan 29, c). Ang pagbara na ito ay hindi lamang isa, ngunit ganap na tumpak na kinakalkula. Ang pagkakaiba sa mga posisyon ng mga sentro ng kurbada ng gitnang at panlabas na mga zone ay katumbas ng

kung saan ang D ay ang diameter ng salamin sa millimeters, at ang R ay ang radius ng curvature. Para sa aming salamin, ang mga halagang ito ay 150 mm at 2400 mm, ayon sa pagkakabanggit. Ang longitudinal aberration ng paraboloid na ito kapag sinubukan mula sa gitna ng curvature ay 2.3 mm. Sa prefocal na kritikal na posisyon ng kutsilyo, ang isang "hillock" na may patag na tuktok ay makikita sa larawan ng anino - ang kanang bahagi ay inookupahan ng anino sa lahat ng mga zone, at penumbra sa gitnang zone. Habang lumalayo ang kutsilyo mula sa salamin, makikita ang isang bara na kahawig ng isang donut. Ang "donut" na ito ay pinakamahusay na nakikita kapag ang kutsilyo ay nasa pagitan ng dalawang kritikal na posisyon, eksakto sa gitna. Gayunpaman, ang "tuktok" nito ay malinaw na inilipat mula sa mga gitnang zone na mas malapit sa gilid ng salamin. Ipinapakita ng mga kalkulasyon na kapag ang kutsilyo ay nakaposisyon nang eksakto sa gitna sa pagitan ng mga kritikal na posisyon, ang "tuktok" ng "donut" ay matatagpuan sa layo na 0.7 ng radius ng blangko ng salamin sa aming kaso, para sa isang 150 mm na salamin; , ang "tuktok" ay matatagpuan sa layo na 53 mm mula sa gitna nito. Sa wakas, kapag ang kutsilyo ay lumalapit sa back-focal na kritikal na posisyon, ang lahat ng anino maliban sa penumbra rim sa gilid ng salamin ay kukuha ng posisyon sa kaliwang bahagi ng salamin.

Kung pinamamahalaan nating artipisyal na baluktutin ang isang patag na kaluwagan upang magkaroon ito ng hugis ng isang makinis na "donut" na walang "mga bali" (matalim na tinukoy na mga zone), nangangahulugan ito na nagtagumpay tayo sa pagkuha ng isang paraboloid mula sa isang globo. Paalalahanan ka naming muli na hindi anumang pagbara, ngunit isang makinis na "donut" na may "tuktok" sa layo na 0.7 radii mula sa gitna ng blangko ng salamin at may ibinigay na longitudinal aberration, ay isang paraboloid.

kanin. 30. Shadow reliefs ng parehong parabolic mirror sa iba't ibang posisyon ng kutsilyo. Ang mga pagtatalaga ng titik ay kapareho ng sa Fig. 29.

Upang makakuha ng isang makinis na hukay sa gitna at "ibaba" ang mga gilid, kailangan mong dagdagan ang kurbada sa gitna ng salamin upang unti-unti itong bumaba kapag lumilipat mula sa gitna hanggang sa gilid (Larawan 30). Upang makakuha ng gayong butas, maraming mga paraan.

1. Maghanap ng isang parisukat sa polishing pad, ang gitna nito ay humigit-kumulang sa 0.7r zone. Bawat 10 minuto sinusuri namin ang salamin sa aparato ng anino (Larawan 31, a).

2. Palalawakin namin ang mga grooves sa gilid, ngunit iwanan silang buo sa gitna hanggang sa 0.3 zone, tulad ng ipinapakita sa Fig. 31, b. Sinusuri namin ang salamin tuwing 10 minuto.

3. I-scrape off ang isang manipis na layer (0.5 mm) ng resin sa maliliit na lugar na may average na 1-2 cm2 sa paraan na ang polishing pad ay pinakahina sa zone 0.7. Sa gitnang zone at sa pinakalabas na zone ay iniiwan namin ang polishing pad na hindi nagalaw (Larawan 31, c). Nagpa-polish kami sa isang trimmed polishing pad at kinokontrol ang salamin gamit ang isang shadow device tuwing 15 minuto.

4. Sa isang bilog na papel, O.D. na sa pamamagitan ng 15--20 mm mas malaking diameter polishing pad, gupitin ang isang bituin tulad ng ipinapakita sa Fig. 31, g. Basain ang bilog ng tubig at ilagay ito sa isang polishing pad na pinainit sa tubig. Pagkatapos nito, hinuhubog namin ang polishing pad na may salamin, inilalagay ang salamin sa dagta at isang timbang sa salamin. Pagkatapos ng 3-5 minuto ng pagbuo na ito, alisin ang timbang at "polish" sa loob ng 5-10 minuto nang walang crocus, nang hindi inaalis ang bilog. Pagkatapos nito, alisin ang bilog. Ang isang bituin ay mapapalabas sa ibabaw ng polishing pad. Magre-recess siya sa gitna ng salamin.

Kapag buli sa isang trimmed o hugis buli pad, zonal error ay posible.

kanin. 31. Mga paraan ng paglalagay ng polishing pad sa salamin sa panahon ng parabolization.

a) Pag-trim ng isang parisukat sa 70% zone, b) pagpapalawak ng mga grooves sa gilid, c) pag-trim ng 70% zone, d) pagbuo ng isang bituin.

Kung ito ay "roller", papakinin namin ito ng lokal na retoke. Kung mayroong isang "kanal", taasan namin ang pagbabawas ng zone na ito.

Kapag sinusuri ang isang salamin na may aparato ng tono, kailangan mong maingat na subaybayan ang gilid, dahil ngayon ay madaling makita ang hindi sinasadyang sagabal sa gilid, na mukhang isang makitid na guhit na matalim na pinatataas ang radius ng curvature ng panlabas na zone. Upang maiwasan ito, palawakin namin ang mga grooves sa isang zone na 3-5 mm ang lapad sa gilid ng polishing pad, tulad ng ipinahiwatig nang mas maaga.

parabolic na salamin- paraboliškasis veidrodis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: engl. parabolic mirror vok. Parabolspiegel, m rus. parabolic mirror, n pranc. miroir parabolique, m... Radioelektronikos terminų žodynas

parabolic na salamin- parabolinis veidrodis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. parabolic mirror vok. Parabolspiegel, m rus. parabolic mirror, n pranc. miroir parabolique, m … Fizikos terminų žodynas

parabolic mirror na may gitnang lokasyon ng irradiator- Isang axisymmetric parabolic mirror kung saan ang feed ay matatagpuan sa focus nito F. Sa disenyong ito, ang bahagyang pagtatabing ng antenna mirror, ang feed system at ang mga suporta nito na matatagpuan sa pangunahing beam ng antenna ay nangyayari (Fig. C 4). Miyer......

parabolic mirror na may offset feed- Non-axisymmetric parabolic mirror (parabola segment) na may irradiator na matatagpuan sa labas ng pangunahing direksyon ng radiation (Fig. O 2). Sa disenyong ito, ang anino sa ibabaw ng salamin ng antenna ay inaalis at ang antas ng radiation ay nababawasan ng... ... Gabay sa Teknikal na Tagasalin

parabolic mirror (pag-install ng solar)- - [A.S. Goldberg. English-Russian energy dictionary. 2006] Mga paksa sa sektor ng enerhiya sa pangkalahatang EN dish ... Gabay sa Teknikal na Tagasalin

multi-section na salamin- Isang collapsible na salamin (karaniwan ay parabolic), na binubuo ng isang malaking bilang ng mga seksyon. Ginagamit upang lumikha ng malalaking antenna na naka-deploy sa kalawakan (Fig. M 5). [L.M. Nevdyaev. Mga teknolohiya sa telekomunikasyon. Ingles na Ruso diksyunaryo ng paliwanag… … Gabay sa Teknikal na Tagasalin

Isang aparato para sa paglabas at pagtanggap ng mga radio wave. Kino-convert ng transmitting antenna ang enerhiya ng mga high-frequency na electromagnetic oscillations na nakakonsentra sa mga output oscillatory circuit ng radio transmitter tungo sa enerhiya ng emitted radio waves. Pagbabagong-anyo... ...

Ang mga arkeologo ay nakahanap ng maraming ebidensiya na noong sinaunang panahon ang mga tao ay nagpakita ng malaking interes sa kalangitan. Ang pinaka-kahanga-hanga ay ang mga megalithic na istruktura na itinayo sa Europa at iba pang mga kontinente ilang libong taon na ang nakalilipas.… … Collier's Encyclopedia

Ang talahanayang ito ay nagpapakita ng mga pangunahing instrumentong pang-astronomiya na ginagamit sa lokal na pananaliksik. Daglat Buong pangalan Manufacturer Optical system Diameter ng aperture (mm) Focal length (mm) Mga obserbatoryo sa ... Wikipedia

- (mula sa Latin reflecto lumingon ako pabalik, sumasalamin ako) isang teleskopyo na nilagyan ng mirror Lens. Pangunahing ginagamit ang mga radar para sa pagkuha ng litrato sa kalangitan, photoelectric at spectral na pag-aaral, at mas madalas para sa mga visual na obserbasyon. SA…… Great Soviet Encyclopedia

Paunang data para sa proyekto at mga kinakailangan para sa nilalaman nito

Ang mga detalye ng disenyo ay nagpapahiwatig ng mga sumusunod na katangian ng antenna:

Operating wavelength λ.

Ang lapad ng pangunahing lobe ng antenna radiation pattern sa kalahating antas ng kapangyarihan ay 2θ0.5.

Uri ng irradiator at ang mga pangunahing parameter nito.

Dapat tukuyin:

mga sukat at pattern ng radiation ng feed;

antas ng koordinasyon ng feeder sa linya ng supply feeder;

geometric na mga parameter ng parabolic reflector;

pattern at pakinabang ng radiation ng antena;

mga teknikal na pagpapahintulot para sa paggawa ng reflector at ang pag-alis ng irradiator mula sa pokus.

Sa ilang mga kaso, ang disenyo ng antenna ay dapat na may kasamang mga hakbang upang maalis ang epekto ng wave na sumasalamin mula sa reflector sa feed, at mga kalkulasyon para sa isang magaan na disenyo ng reflector.

Paunang data para sa proyekto ng kurso:

Operating wavelength λ=3.5 [cm]

Lapad ng pangunahing lobe ng antenna radiation pattern 2ΔθE=

Ang uri ng irradiator ay slit.

Uri ng linya ng feeder – waveguide.

Panimula.

3.1 Panimulang pananalita.

Ang mga pangunahing elemento ng isang parabolic antenna ay isang metal reflector (reflector) sa hugis ng isa sa mga parabolic surface (isang paraboloid ng pag-ikot, isang parabolic cylinder, atbp.), isang feeder na inilagay sa pokus ng naturang ibabaw, at isang feeder na nagpapagana sa feeder. Ang paggamit ng mga parabolic na ibabaw ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na, dahil sa kanilang mga geometric na katangian, lumikha sila ng isang in-phase na patlang sa siwang ng reflector.

Dahil ang focal length ng anumang parabolic surface ay ang geometric na parameter nito at ang pagpili nito, bilang panuntunan, ay hindi nauugnay sa operating wavelength, ang field sa antenna aperture ay nananatiling nasa phase anuman ang wavelength. Samakatuwid, ang isang parabolic antenna ay kabilang sa wide-band antennas. Sa pagsasagawa, ang saklaw nito ay limitado sa pamamagitan ng mga kinakailangan para sa antas ng koordinasyon ng feed sa supply feeder at ang mga limitasyon ng pinapayagang lapad ng pangunahing lobe ng pattern ng radiation ng antena, na nag-iiba sa direktang proporsyon sa haba ng daluyong.

3.2 Mga feed para sa mga parabolic antenna.

Bilang mga mirror feed, na ginawa sa anyo ng mga paraboloids ng pag-ikot, ginagamit ang mahina na direksyon na mga antenna na nagliliwanag patungo sa salamin. Ang phase center ng feed ay nakahanay sa focus ng salamin. Ang pangunahing pagkilos ng bagay ng emitter ay dapat na puro sa loob ng ibabaw ng irradiated mirror upang ang lakas ng field sa mga gilid ng salamin ay ≈0.3 ng maximum na halaga (sa axis ng paraboloid). Bilang karagdagan, ang irradiator ay dapat magkaroon ng isang maliit na "epekto ng anino" at dapat na mahusay na coordinated sa feeder na nagpapakain dito. Ang traveling wave coefficient sa feeder ay hindi dapat mas mababa sa 0.8 sa operating frequency range. Kinakailangan din upang matiyak ang sapat na tigas ng istraktura ng irradiator at proteksyon nito mula sa mga epekto ng mga kondisyon ng panahon.

4.Pagkalkula ng mga sukat at pattern ng radiation ng slot irradiator.

Ang slot feed (Cutler feed) ay isang T-shaped rectangular waveguide (Fig. 4.1), sarado sa mga dulo at may dalawang slits sa malawak na pader sa mga pakpak, nakaharap sa paraboloid at matatagpuan simetrikal na may kaugnayan sa supply waveguide. Upang mai-seal, ang mga bitak ay sarado na may polystyrene o mica plate.

Fig. 4.1 Waveguide-slit feed (Cutler feed).

Ang ganitong mga irradiator ay ginagamit sa maikling alon na bahagi ng hanay ng sentimetro λ = (2 – 5) cm, kung saan ang disenyo ay compact at ang epekto ng anino na nilikha ay hindi gaanong mahalaga. Ang phase front na nilikha ng naturang irradiator ay malapit sa spherical.

Ang lapad ng slot ay ipinapalagay na:

(0.1 – 0.2) λ=0.35 cm

Ang resonant na haba ng slot, na isinasaalang-alang ang shortening effect, ay pinili katumbas ng:

l 1 =0.47λ=1.645 cm.

Ang distansya mula sa pinaikling dulo ng waveguide hanggang sa slit axis ay dapat na katumbas ng:

t= Λ/2=2.395 cm,

kung saan ang Λ ay ang wavelength sa waveguide, na tinutukoy mula sa formula:

Sa kasong ito, lumilitaw ang puwang sa antinode nakatayong alon kasalukuyang, na nagsisiguro ng maximum na intensity ng radiation.

Upang itugma ang input resistance ng slot na may katangian na impedance ng waveguide, ang sumusunod na kondisyon ay dapat matugunan:

Mula sa kung saan, ibinigay ang laki ng malawak na pader ng waveguide a=0.72λ=2.52 cm determinado kinakailangang laki makitid na pader b1=0.36∙λ=1.02 cm.

Ang distansya sa pagitan ng mga puwang ay pinili katumbas ng:

d=Λ/2=2.395 cm.

Sa kasong ito, ang lapad ng pangunahing lobe ng pattern ng feed sa mga eroplanong E at H ay humigit-kumulang pareho (ang eroplanong E ay parallel sa makitid na pader ng feed waveguide). Ang phase center ng radiation ay matatagpuan sa gitna sa pagitan ng mga slits sa eroplano ng simetrya ng feed. Ito ay pinagsama sa pokus ng reflector.

Ang mga pattern ng radiation ng feed sa E at H na eroplano ay kinakalkula gamit ang mga formula:

Kung saan ang θ at ϕ ay mga anggulo na sinusukat sa E at H na mga eroplano mula sa direksyon hanggang sa tuktok ng parabolic reflector.

Ang back radiation ng slit irradiator ay maaaring mapabayaan at ang mga diagram ay maaaring isaalang-alang sa loob ng saklaw ng pagbabago ng anggulo na -90°<θ,ϕ<90°.

Ang mga sukat ng supply rectangular waveguide ay tinatantya ayon sa kondisyon ng single-wave mode para sa wave H 10:

a≈0.72λ=2.52 cm,

b≈0.36λ=1.26 cm

At pumili ng karaniwang waveguide.

Upang mas mahusay na tumugma at mabawasan ang impluwensya ng mga panlabas na ibabaw ng feed waveguide sa feed field, ang feed waveguide ay lumiliit malapit sa feed kasama ang isang makitid na pader sa isang sukat na b≤0.3a≤0.735 cm sa haba ng pagkakasunud-sunod ng Λ.

Upang ma-adjust ang input reactivity ng feed, isang adjustment screw ang ibinigay, na inilalagay sa gitna ng T-shaped branch.

Uri ng pagtatalaga	Saklaw, GHz	a, mm	b,mm	Dalas, GHz	Pagpapalambing, dB/m
mula sa	Upang
P100	8,20	12,50	22,9	10,2	9,84	0,11000

Fig. 4.2 Directional diagram ng feed sa E at H na eroplano sa polar coordinate system.

Fig 4.3 Pattern ng radiation ng feed sa E at H na eroplano

Ang anggulo 2θ 0 ay tinukoy bilang ang anggulo ng pagbubukas ng pattern ng feed sa antas na 0.3 mula sa maximum na field at dapat itong matukoy mula sa mas makitid na pattern, sa kasong ito sa E-plane:

5. Pagkalkula ng mga pangunahing katangian ng isang parabolic antenna.

Sa karamihan ng mga kaso, ang mga mirror antenna ay kinakalkula gamit ang mga tinatayang pamamaraan. Sa kasong ito, ang mga katangian ng mga totoong antenna ay bahagyang mag-iiba mula sa mga kinakalkula dahil sa mga pagkakaiba sa mga pattern ng radiation ng tunay at perpektong mga feed, ang epekto ng anino ng feed, hindi kawastuhan sa paggawa ng antena, atbp. Upang makakuha ng sapat na mataas na pagganap ng dinisenyo antena, ang mga espesyal na hakbang ay dapat gawin, halimbawa: side lobes ng diagram ang directivity ng irradiator ay dapat na nasa labas ng lugar ng pag-iilaw ng salamin; ang haba ng focal ay dapat iakma upang i-phase ang return radiation ng feed kasama ang antenna field; kinakailangan na magpataw ng ilang mga kundisyon sa katumpakan ng paggawa ng antena, atbp. Isinasaalang-alang ang mga talang ito, bubuuin namin ang sumusunod na pamamaraan para sa pagkalkula ng isang antena na may reflector sa anyo ng isang paraboloid ng pag-ikot.

1 . Upang matukoy ang mga geometric na sukat ng isang parabolic mirror antenna (Figure 5.1), kinakalkula namin ang ratio ng opening radius ng paraboloid R0 sa focal length f gamit ang formula:

kung saan ang θ0 ay ang pambungad na anggulo ng paraboloid, na tinukoy bilang ang anggulo ng pagbubukas ng pattern ng feed sa antas na 0.3 mula sa maximum na field sa direksyon ng tuktok ng paraboloid, na tumutugma sa 0.1 sa kapangyarihan. Upang gawing mas pare-pareho ang pag-iilaw ng parabolic reflector, ang anggulo 2θ0 ay tinutukoy ng mas makitid na pattern ng irradiator (sa E plane). Mula sa radiation pattern ng feed nakakakuha kami ng 2θ0 =108°.

Fig 5.1 Mga pangunahing geometric na parameter ng isang parabolic antenna.

Ang nahanap na ratio ay tumutugma sa mga halaga ng mga coefficient K E = 1.17 at K H = 1.08.

2. Ayon sa ibinigay na lapad ng pangunahing lobe ng radiation pattern ng buong antenna sa E-plane, 2∆θE=2.8 0 =0.0489 rad. at gamit ang K E =1.17 at K H =1.08 na nakuha mula sa talahanayan, tinutukoy namin ang opening radius ng paraboloid R 0 mula sa relasyon:

3. Gamit ang mga nahanap na halaga ng R0 at θ0, kinakalkula ang focal length f.

Dapat linawin ang halaga ng focal length kung, sa direksyon ng rear lobe ng feed pattern, ang field ay antiphase sa field ng main lobe (horn, slot feeds), ang focal length ay dapat masiyahan ang relasyon:

f=n*λ/2, n=1,2,3…

Bilang resulta, sa n=23 nakakakuha tayo ng isang pinong focal length:

f=40.25 cm.

Para sa nakuha na mga halaga ng R 0 at f, ang profile ng parabolic reflector ay kinakalkula mula sa geometric na pag-asa:

y 2 =4fx

at lalim ng salamin = 10.9 cm.

4. Upang kalkulahin ang mga function ng directivity, unang kinakalkula ang amplitude distribution ng field sa antenna aperture (aperture).

Upang gawing simple ang pagkalkula ng pattern ng antenna, ang tunay na pamamahagi ng field ng amplitude ay tinatantya ng ilang function, halimbawa, isang power series, na isinasaalang-alang ang tatlong termino:

Nasaan ang normalized na distansya ng isang arbitrary na opening point mula sa gitna nito: 0≤ρ_H≤1; - pare-pareho ang mga coefficient.

Pagpapasiya ng mga coefficient:

Una, kalkulahin ang totoong amplitude distribution fist(ρ Н), na nauugnay sa normalized na directivity function ng feed F(θ) sa pamamagitan ng kaugnayan:

kung saan ρ H =

Sa pamamagitan ng pagpapalit ng ρ Н mula 0 hanggang 1 na may hakbang na 0.1, hanapin ang kaukulang mga halaga ng θ, kalkulahin ang F(θ) gamit ang mga formula o graph ng irradiator diagram, i-multiply sa kaukulang mga halaga ng factor (1+ cos⁡θ)/2 at lumikha ng talahanayan ng dependence fist(ρ Н) at i-plot ang function na ito.

Fig5.2 True amplitude distribution f pinagmulan (ρ N).

Susunod, kinakailangan na hilingin na ang fist(ρ H) at fappr(ρ H) ay nag-tutugma sa dalawang punto, halimbawa, sa ρ H =0.5 at ρ H =1 mula sa talahanayan ng pagkalkula fist(ρ H) nakita natin ang mga halaga fist(0.5)=Δ1, fist(1)= Δ2 at nangangailangan ng katuparan ng dalawang pagkakapantay-pantay:

sa aking kaso Δ1=0.94 at Δ2=0.8 pagkatapos:

mula sa solusyon ng sistemang ito ay nakakahanap tayo ng dalawang hindi kilalang coefficient na a2 at a4, palitan ang mga ito sa mga expression na fappr(ρH)=1+a2 ρ2H+a4 ρ4H, kalkulahin ang approximating function na ito na may ρH na nag-iiba mula 0 hanggang 1 na may hakbang na 0.1 at i-plot ang approximating function fist(ρH ).

a2 = - 3.18, a4 = 2.98:

fapr(ρ H)= 1–3.18ρ2 H +2.98 ρ4 H

Figure 5.3 Tinatayang function na fappr(ρ H).

5. Alam ang pamamahagi ng field sa aperture, kinakalkula ang pattern ng radiation ng antena.

Para sa amplitude distribution ng field sa antenna aperture ng anyo ng power trinomial fappr(ρ H), ang directivity function ay may anyo:

kung saan u=kR 0 sinθ, k=2π/2, Λ i (u) – lambda – i-th order function.

f(θ)=(1-3.18+2.98) Λ 1 (u)-((-3.18)/2+2.89) Λ 2 (u)+(2.89)/3 Λ 3(u).

Ang pagkalkula ng f(θ) ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagpapalit ng θ hanggang 0.5÷1 at ang pangunahing lobe at dalawang gilid na lobe ay kinakalkula (sa kasong ito f(θ) ay nagbabago ng sign ng dalawang beses).

Θ0	U				F(θ)
					0,403
0.5	0,654	0,957	0,979	0,977	0,375	0,930
	1,316	0,831	0,866	0,898	0,353	0,875
1.5	1,955	0,648	0,759	0,794	0,252	0,625
	2,632	0,377	0,543	0,642	0,170	0,422
2.5	3,309	0,337	0,351	0,479	0,258	0,310
	3,910	0,137	0,240	0,344	0,118	0,230
3.5	4,585	-0,108	0,108	0,224	-0,014	-0,034
	5,261	-0,132	-0,064	0,112	0,095	0,235
4.5	5,936	-0,105	-0,051	0,034	0,021	-0,052
	6,611	-0,032	-0,057	-0,011	0,043	0,106
5,5	7,210	0,010	-0,043	-0,027	0,041	0,102
	7,883	0,051	-0,021	-0,029	0,041	0,102
6,5	8,556	0,064	0,002	-0,020	0,034	0,084
	9,229	0,047	0,017	-0,008	0,053	0,131
7,5	9,863	0,018	0,029	0,0004	-0,026	-0,064
	10,05

Figure 2.7 Pattern ng radiation ng antena FA (θ).

Mula sa graph matutukoy na ang lapad ng pangunahing lobe sa antas na 0.7 mula sa maximum ay katumbas ng: 0.02 radians o 1.35 degrees, na humigit-kumulang katumbas ng tinukoy na halaga ng lapad ng beam ng pattern ng radiation (2.8). degreesf). Ang antas ng unang side lobe ay: 0.129. Ang antas ng pangalawang bahagi ng lobe ay: 0.061.

Kalkulahin natin ang nakuha ng antenna:

saan S=πR 0 2 - pagbubukas ng lugar ng paraboloid,

η – kahusayan ng antenna na katumbas ng: 0.8,

ν – koepisyent ng paggamit ng pambungad na ibabaw ng paraboloid ng rebolusyon, katumbas ng: 0.8.

Pagkalkula ng isang magaan na parabolic na disenyo ng salamin.

Upang bawasan ang bigat ng antenna at bawasan ang presyon ng hangin sa parabolic mirror, hindi ito ginawang solid, ngunit mula sa magkahiwalay na mga wire o plates, o butas-butas (Figure 6.1).

Figure 6.1 Magaan na mga disenyo ng reflective surface:

a – parallel wires; b at c - parallel plates;

d – butas-butas na sheet.

Kapag gumagawa ng isang mapanimdim na ibabaw mula sa mga metal plate o cylindrical wire, ang mga sumusunod na kondisyon ay dapat matugunan:

a) vector E ng electromagnetic wave ay dapat na parallel sa array elements (plates o wires);

b) ang distansya sa pagitan ng mga wire o plate ay dapat na wala na

cm.

Ang perforated surface ay isang metal sheet surface na may bilog o hugis-itlog na mga butas. Ang laki ng butas na kahanay ng vector E ay dapat na mas mababa sa . Ang distansya sa pagitan ng mga sentro ng mga butas ay dapat piliin sa loob ng .

Kapag pumipili ng mga parameter ng isang magaan na disenyo ng reflector, dapat magpatuloy ang isa mula sa sumusunod na kondisyon: ang transmittance coefficient T, na tinukoy bilang ang ratio ng lakas ng alon na dumadaan sa likod ng salamin sa kapangyarihan ng insidente ng alon sa salamin, ay hindi dapat lumampas sa T add = 0.01. Para sa isang paraboloid ng rebolusyon na may sala-sala o butas-butas na ibabaw mayroon tayo:

ρ =0.1 cm, na may pagitan sa bawat isa ng s=0.5 cm.

Kaugnay na impormasyon.

Nagustuhan mo ba ang artikulo? Ibahagi ito

I-print ang artikulong ito