ANTENA DAN PROPAGSI ANTENA REFLEKTOR
ISTN Disusun Oleh : ULFAR (1222 1789)
ANGKATAN I PROGRA! STUDI TEKNIK TELEKO!UNIKASI TELEKO!UNIKASI (S1) "URUSAN TEKNIK TEKNIK ELEKTRO INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL #IKINI 2$1%
15.1 PENDAHULUAN Anten ntena a refl eflek ekttor , dala dalam m satu atu ben bentuk tuk atau tau lai lain , tela telah h dig digunak unaka an sejak jak ditemukanna !erambatan !erambatan gelombang elektromagnetik !ada tahun 1""" oleh Hert# . Na Namun mun seni seni dari dari !engal !engalisa isaan an dan dan !eran$ !eran$ang angan an refle reflekto ktorr dari dari berbag berbagai ai banak banak bentuk bentuk geometri geometris s tidak tidak bertahan bertahan sam!ai Perang Perang Dunia Dunia %% ketika ketika berbagai berbagai a!likasi a!likasi radar radar bere&olus bere&olusi. i. berikut berikut tuntutan tuntutan reflektor reflektor untuk untuk digunaka digunakan n dalam dalam astronom astronomii radio , komunikasi mi$ro'a&e, dan !ela$akan satelit menghasilkan kemajuan ang luar luar bias biasa a dala dalam m !eng !engem emba bang ngan an tekn teknik ik ang ang $ang $anggi gih h dala dalam m anal analis isis is dan dan eks!er eks!erime imenta ntall dalam dalam membe membentu ntuk k !ermu !ermukaa kaan n reflek reflektor tor dan dan mengo mengo!ti !tima malka lkan n iluminas iluminasii atas a!erture a!ertures s mereka mereka sehingga sehingga untuk untuk memaksim memaksimalkan alkan keuntungan keuntungan . Pengg Pengguna unaan an reflek reflektor tor antena antena untuk untuk komuni komunikas kasii dee!( dee!( s!a$e s!a$e , se!ert se!ertii dalam dalam !rogram !rogram luar angkasa angkasa dan terutama terutama !enebaran !enebaran mereka mereka di !ermukaan !ermukaan bulan , mengakibatkan mengakibatkan !endirian reflektor antena ham!ir sebagai kalimat umum selama selam selama a 1)*+(a 1)*+(an. n. eski! eski!un un antena antena reflek reflektor tor menga mengambi mbill banak banak konfig konfigur urasi asi geomet geometris ris,, beber bebera!a a!a bentuk bentuk ang ang !alin !aling g !o!ule !o!ulerr adalah adalah !esa'a !esa'at, t, sudut sudut , dan dan melengkung reflektor - terutama !araboloid tersebut , se!erti ang ditunjukkan !ada /ambar 15.1 , ang masing(masing akan dibahas inthis bab . 0anak artikel fase on&arious dari analisis dan desain reflektor melengkung telah di!ublikasikan dan bebera!a bebera!a ang !aling !aling direfere direferensik nsikan an da!at da!at ditemuka ditemukan n dalam dalam sebuah sebuah buku kertas di$etak ulang 1 2 . Penggunaan reflektor !ada antena mem!unai fungsi untuk merubah !ola radiasi dan lebar berkas !an$aran antena sehingga dengan sendirina bisa meningkatkan /ain /ain
ante antena na..
0esa 0esarn rna a
!eru !eruba baha han n
gain gain
ang ang
diha dihasi silk lkan an
deng dengan an
adan adana a
!enam !enambah bahan an refle reflekto ktorr bisa bisa di!eng di!engaru aruhi hi oleh oleh bebera bebera!a !a hal, hal, diant diantara arana na ialah ialah dengan dengan mengatur mengatur besarna besarna sudut sudut !anel !anel reflektor reflektor -3, mengatur mengatur besarna besarna jarak jarak antara dri&en element dan !anel reflektor -s!asi, dan merubah dimensi !anjang reflektor -h. Pola radiasi ang dihasilkan antena bi4uad ialah bidire$tional, sinal di!an$arkan ke dua arah dengan besar ang sama. Dengan !enambahan reflektor, akan akan memb membat atas asii !ola !ola radi radias asii agar agar tida tidak k mele meleba barr ke kebe bela laka kang ng dan dan ke keku kuat atan an !an$aranna akan di!erkuat ke arah sebalikna, sehingga da!at terlihat dengan jelas bagaimana !erubahan !erubahan !ola !an$ar antena sebelum dan sesudah !enambahan !enambahan reflektor.
15. PLANE 6E7LE89:6 ;enis !aling sederhana dari reflektor adalah reflektor !esa'at di!erkenalkan untuk energi energi langsun langsung g dalam dalam tujuan tujuan ang ditentuk ditentukan. an. Pengatura Pengaturan n di!erlih di!erlihatka atkan n !ada /ambar 15.1 - a ang telah banak dianalisis dalam 0agian <.= ketika sumber radiasi adalah elemen linear &ertikal atau hori#ontal. >udah jelas ditunjjukan bah'a !olarisasi !olarisasi !ada sumber radiasi dan !osisi ang relati&e terhada! refleksi !ermukaan ang biasana biasana digunaka digunakann nn mengonto mengontorol rol !engatur !engaturan an radiasi radiasi - !ola , im!edans im!edansii , dire$ti&it dari sistem se$ara keseluruhan. 9eori gambar telah digunakan untuk menganalisis karakteristik !eman$ar dari sistem tersebut . eski!un dimensi tak terbatas terbatas dari dari !esa'at !esa'at reflektor reflektor ang ideal, ideal, hasilna hasilna da!at digunaka digunakan n sebagai sebagai !erkiraa !erkiraan n untuk untuk !ermukaa !ermukaan n elektrik elektrik besar. besar. /angguan /angguan di!erken di!erkenalkan alkan dengan dengan menjaga dimensi
terbat terbatas as da!at da!at di!ert di!ertang anggu gungj ngja' a'abk abkan an dengan dengan menggu menggunak nakan an metode metode khusus khusus se!e se!ert rtii 9eor 9eorii geom geomet etri ris s dari dari Difr Difrak aksi si 2 ( 5 2 ang ang di!e di!erk rken enal alka kan n !ada !ada >e$tion1.1+ .
15.? @:6NE6 6E7LE89:6 Untuk lebih $ollimate energi di arah de!an , bentuk geometris Pesa'at reflektor itu sendiri harus diubah untuk menghalangi radiasi di bagian belakang dan sam!ing arah. >alah satu !engaturan ang menelesaikan dua reflektor !esa'at bergabung sehingga membentuk sudut , se!erti ang ditunjukkan !ada /ambar 15.1 - b dan 15. - a . ini dikenal sebagai sudut reflektor . 8arena kesederhanaan dalam konstruksi , ia memiliki banak a!likasi unik . >ebagai $ontoh, jika reflektor digunakan sebagai target !asif radar atau a!likasi komunikasi , maka sinal tersebut akan kembali te!at di arah ang sama karena menerima saat sudut ang disertakan sejumlah )+ . Hal ini digambarkan se$ara geometris dalam /ambar 15. - b . 8arena fitur unik ini , ka!al militer dan kendaraan ang diran$ang dengan sudut tajam minimum untuk mengurangi deteksi radar musuh mereka. reflektor sudut juga banak digunakan untuk menerima elemen tele&isi rumah. Dalam a!likasi ang !aling !raktis, termasuk sudut ang dibentuk oleh !elat biasana )+ , namun sudut lain kadang(kadang juga digunakan untuk mem!ertahankan efisiensi sistem tertentu, jarak antara titik dan elemen !akan harus meningkat termasuk sudut reflektor berkurang, dan sebalikna. Untuk reflektor dengan sisi tak terbatas, kenaikan meningkat sebagai sudut ang ter$aku! diantara !esa'at ang menurun. 0agaimana!un ,
mungkin tidak benar untuk ukuran terbatas !iring . Untuk mem!ermudah , dalam bab ini akan diasumsikan bah'a !iring sendiri tak terbatas luasna - l B C . Namun, karena dalam !raktek dimensi harus terbatas , !edoman !ada ukuran a!erture - Da , !anjang - l , dan ketinggian -h akan diberikan. Unsur feed untuk reflektor sudut ham!ir selalu d!ole atau arra di!ole $ollinear ditem!atkan sejajar dengan titik dengan jarak s, se!erti ang ditunjukkan dalam !ers!ektif !ada /ambar 15. - $ . 0and'idth ang lebih besar di!eroleh ketika unsur(unsur !akan adalah silinder atau di!ol bi$oni$al bukan kabel ti!is. Dalam banak a!likasi , terutama ketika !anjang gelombang besar dibandingkan dengan dimensi fisik ditoleransi , ang !ermukaan sudut reflektor sering terbuat dari kabel
jaringan dari!ada lembaran !adat logam , se!erti ang ditunjukkan !ada /ambar 15. - d . >alah satu alasan untuk melakukan itu adalah untuk mengurangi hambatan angin dan berat sistem se$ara keseluruhan . ;arak - g bet'een'ires dibuat fra$tionof ke$il !anjang gelombang - biasana g F1+ . Untuk kabel ang sejajar dengan !anjang di!ole , se!erti halna untuk !engaturan /ambar 15. - d ,reflekti&itas dari !ermukaan grid ka'at sebagus ang dari !ermukaan !adat . Dalam !raktekna , a!erture dari reflektor sudut - Da biasana dibuat diantara satu dan dua !anjang gelombang - G Da G . Panjang sisi reflektor )+ sudut refle$tor ang !aling sering diambil sekitar dua kali dari titik ke !akan -
s .
Untuk reflektor dengan sudut terke$il , sisi ang dibuat lebih besar. 7eed to&erteI jarak - s biasana diambil antara F ? d F ? - F ? G s G F ? . Untuk masing( masing reflektor , ada feed( to( titik jarak o!timal . ;ika jarak menjadi terlalu ke$il, radiasi resistan menurun dan menjadi sebanding dengan resistan$e loss dari sistem ang mengarah ke antena ang tidak efisien. Untuk jarak ang sangat besar, sistem menghasilkan bebera!a lobus ang tidak diinginkan, dan kehilangan karakteristik dire$tionalna . eks!erimen mengamati bah'a !eningkatan ukuran sisi tidak sangat mem!engaruhi beam'idth dan dire$ti&it, teta!i meningkatkan band'idth dan tahan radiasi. ainlobe agak luas untuk reflektor dengan sisi terbatas dibandingkan dengan dimensi ang tak terbatas. 8etinggian -h reflektor biasana takento menjadi sekitar 1, sam!ai 1,5 kali lebih besar thanthe !anjang total dari elemen !akan , inorder untuk mengurangi radiasi ke arah belakang regionfrom ujungna. Analisis untuk bidang di!an$arkan oleh sumber di hada!an reflektor sudut difasilitasi ketika sudut disertakan - 3 reflektor adalah 3 B J F n , di mana n adalah bilangan bulat - 3 B J , J F , J F ? , J F < , dll. Untuk kasus(kasus - 3 B 1"+ , )+ , *+ , <5 , dll
Dimana memunkinkan untuk menemukan sistem gambar , ang 'hen!ro!erl ditem!atka !ada !iring reflektor , bentuk rangkaian ang menghasilkan bidang ang sama dalam ruang ang dibentuk oleh !elat reflektor sebagai sistem ang sebenarna. ;umlah gambar, !olaritas, dan !osisi masing(masing dikendalikan oleh sudut termasuk dari reflektor sudut dan !olarisasi elemen !akan . Pada /ambar 15.? kita menam!ilkan susunan geometris dan listrik gambar untuk reflektor sudut dengan sudut termasuk dari )+ , *+ , <5 , dan ?+ !akan dengan !olarisasi tegak lurus . Prosedur untuk menemukan jumlah, lokasi, dan !olaritas gambar ditunjukkan se$ara grafis !ada /ambar 15.< untuk sudut reflektor dengan )+ termasuk sudut . Hal ini diasumsikan bah'a elemen !akan linear di!ole ditem!atkan sejajar dengan titik tersebut . >ebuah !rosedur ang sama da!at diikuti untuk semua reflektor lainna dengan sudut ang ter$aku! dari 3 B 1"+ F n , di mana n adalah Anin teger . 15.?.1 >UDU9 6E7LE89:6 )+ + >udut reflektor !ertama ang akan dianalisis adalah satu dengan sudut )+. 8arena karakter radiasi meru!akan ang ter atraktif dan telah menjadi ang ter!o!uler .
enga$u !ada reflektor dari /ambar 15. -$ dengan gambar di /ambar 15.< -b, total la!angan sistem da!at diturunkan dengan menjumlahkan kontribusi dari !akan dan gambar na. Demikian
Persamaan -15(5 me'akili tidak hana rasio dari total la!angan dengan ang terisolasi elemen !ada asalna, teta!i juga faktor arra seluruh sistem reflektor. Dalam Pesa'at a#imut -K B J F , -15(5 tereduksi menjadi
Untuk menda!atkan bebera!a 'a'asan ke dalam kinerja reflektor sudut, dalam /ambar 15.5 kami menam!ilkan !ola normal untuk 3 B )+ sudut reflektor untuk jarak dari s B +.1, +.=, +.", +.), dan .+. dan jelas bah'a untuk jarak ke$il !ola terdiri dari lobus tunggal utama sedangkan bebera!a lobus mun$ul untuk jarak ang lebih besar -s +.=. Untuk s B !ola menunjukkan dua lobus di!isahkan oleh null se!anjang sumbu M B + . Parameter lain !ada kinerja untuk sudut reflektor adalah kekuatan medan bersama sumbu simetri -K B )+ , B + >ebagai fungsi dari feed(to(&erteI s jarak *2. %tu dinormalisasi -relatif terhada! bidang elemen terisolasi tunggal kekuatan medan mutlak O EFE+ O sebagai fungsi dari s F -+ s 1+ untuk 3 B )+ ang ditunjukkan !ada /ambar 15.*. Hal ini jelas bah'a !un$ak kekuatan medan !ertama di$a!ai ketika s B +.5, dan itu adalah sama <. 0idang ini juga !eriodik dengan !eriode ?s F B 1. 15.?. 6eflektor >udut Lain >ebuah !rosedur ang sama da!at digunakan untuk mem!eroleh faktor arra dan jumlah bidang untuk semua sudut refle$tor lainna dengan sudut termasuk dari 3 B 1"+ F n. enga$u !ada /ambar 15.?, da!at ditunjukkan bah'a fa$tor arra 3 B *+ , <5 , dan ?+ da!at ditulis sebagai
%ni ditugaskan, !ada akhir bab ini, sebagai latihan untuk !emba$a ->oal 15.. Untuk reflektor sudut dengan sudut ang ter$aku! dari 3 B 1"+ F n, n B 1, , ?,. . ., ang jumlah gambar sama dengan N B -?*+ F 3 ( 1 B n ( 1. Hal ini juga telah ditunjukkan =2 dengan menggunakan kabel filamen !anjang !akan, bah'a a#imut Pesa'at -K B J F faktor arra untuk reflektor sudut dengan 3 B 1"+ F n, di mana n adalah integer, $analso ditulis sebagai
dimana ;m -I adalah fungsi 0essel jenis !ertama order m -lihat Lam!iran Q. 8etika n bukan integer, maka harus ditemukan dengan mem!ertahankan jumlah ang $uku! dari seri ang tak terbatas. Hal ini juga telah ditunjukkan =2 bah'a untuk semua nilai n B m -integral atau !e$ahan bah'a da!at ditulis sebagai
7a$tor arra untuk reflektor sudut, se!erti ang diberikan oleh -15(1+a ( -15(11, memiliki bentuk ang miri! dengan faktor arra untuk arra melingkar seragam, se!erti ang diberikan oleh -*(11. %ni harus dihara!kan karena sumber !akan dan gambar mereka !ada /ambar 15.? dari bentuk arra ang melingkar. ;umlah gambar meningkat termasuk sudut dari reflektor ang menurun. Pola telah dihitung untuk reflektor sudut
*+ , <5 , dan ?+ . 9elah ditemukan
bah'a reflektor sudut ini juga mem!unai !ola single(lobed untuk nilai(nilai ang lebih ke$il dari s, dan mereka menjadi sem!it sebagai sudut 0ebera!a lobus beginto mun$ul ketika
ang menurun.
8ekuatan medan se!anjang sumbu simetri - K B )+ , B + >ebagai fungsi dari jarak s feed( to( &erteI , telah dihitung untuk reflektor dengan sudut termasuk dari 3 B *+ , <5 , sebuah d ?+ . Hasil untuk 3 B <5 ditunjukkan !ada gambar 15,= untuk + s 1+ . Untuk reflektor dengan 3 B )+ dan *+ , kekuatan medan normalisasi adalah !eriodik dengan !eriode dan , masing(masing. Namun, selama <5 dan ?+ reflektor ang dinormalisasi la!angan tidak !eriodik teta!i R ham!ir !eriodik R atau R !seudo!eriodi$ R " 2 . Untuk <5 dan ?+ reflektor argumen dari fungsi trigonometri ang me'akili faktor arra , dan diberikan oleh - 15(" ( - 15 ( )b , terkait dengan bilangan irasional dan oleh karena itu faktor arra
tidak
mengulangi . Namun, ketika di!lot mereka terlihat sangat seru!a. :leh karena itu ketika di!eriksa hana grafis , !engamat keliru da!at menim!ulkan bah'a !ola ang !eriodik - karena mereka terlihat begitu banak ang sama . Namun, ketika faktor arra ang di!eriksa analitis da!at disim!ulkan bah'a fungsi tidak !eriodik melainkan
ham!ir
!eriodik
.
Qariasi
la!angan
adalah
R
ham!ir
miri!
R
menginformasikan kisaran ?s 1*.*) untuk 3 B <5 dan ?s ?+ untuk 3 B ?+ . :leh karena itu faktor arra - 15(" dan - 15() milik kelas ham!ir !eriodi$ fungsi "2. %ni juga telah menemukan bah'a kekuatan medan maksimum meningkat sebagai sudut reflektor menurun . %ni dihara!kan sejak ke$il sudut reflektor !ameran karakteristik dire$tional lebih baik karena sem!itna sudut. aksimum nilai O EFE+ O untuk 3 B *+ , <5 , dan ?+ sekitar 5, , " , dan ) . Pun$ak kekuatan medan !ertama , teta!i belum tentu maksimal utama , adalah di$a!ai bila
15.< 6E7LE89:6 PA6A0:LA 8arakteristik radiasi keseluruhan - !ola antena , efisiensi antena , !olarisasi diskriminasi , dll dari sebuah reflektor da!at ditingkatkan jika konfigurasi struktural !ermukaanna ditingkatkan. Hal ini ditunjukkan oleh o!tik geometris bah'a jika sinar !aralel insiden !ada reflektor ang bentukna geometris !arabola , ang radiasi akan bertemu - fokus di tem!at ang dikenal sebagai titik fokus . dengan$ara ang sama , jika sumber titik ditem!atkan !ada titik fokus , sinar ter!antulkan dari reflektor !arabola akan mun$ul sebagai balok !aralel . %ni adalah salah satu bentuk !rinsi! timbal balik , dan itu ditunjukkan se$ara geometris !ada /ambar 15.1 - $ . >ebuah >imetris titik !ada !ermukaan !araboli$ dikenal sebagai sim!ul
tersebut
disebutcollimated
.
>inar .
;ika
ang
mun$ul
Di!raktekan
menggambarkan karakteristik ang
!aralel
ina
,$ollimation
formationare
sering
biasana
digunakan
untuk
langsungke antena meski!un sinar ang
meman$ar tidak !ersis sejajar. 8arena !eman$ar - re$ei&er ditem!atkan !ada titik fo$us !arabola , konfigurasi biasana dikenal sebagai front fed . 8ekurangan dari !engaturan front fedadalah bah'a saluran transmisi dari !akan biasana harus $uku! !anjang untuk men$a!ai transmisi atau !eralatan !enerima, ang biasana
ditem!atkan di belakang atau di ba'ah reflektor. %ni mungkin memerlukan !enggunaan jalur transmisi !anjang ang kerugian mungkin tidak ditoleransi dalam banak a!likasi, terutama dalam sistem !enerimaan lo'(noise . Dalam bebera!a a!likasi, transmisi atau menerima !eralatan ditem!atkan !ada titik fokus untuk menghindari kebutuhan untuk transmisi !anjang baris. Namun, dalam bebera!a a!likasi, terutama untuk transmisi ang mungkin memerlukan amplifier besar dan untuk sistem menerima suara rendah dimana !endinginan dan bo$or mungkin di!erlukan, !eralatan mungkin terlalu berat dan besar dan akan memberikan !enumbatan
ang
tidak
diinginkan.
Pengaturan
lain
ang
menghindari
menem!atkan !akan -!eman$ar danFatau !enerima di titik fokus adalah bah'a ang ditunjukkan !ada /ambar 15.1-d, dan dikenal sebagai !akan @assegrain. elalui o!tik geometris, @assegrain, seorang astronom -maka namana ang terkenal, menunjukkanbah'a insiden sinar !aralel da!at difokuskan ke titik dengan memanfaatkan dua reflektor . untuk men$a!ai hal ini, utama -!rimer reflektor harus menjadi !arabola, reflektor sekunder -subrefle$tor hi!erbola , dan benda ditem!atkan se!anjang sumbu !arabola biasana !ada atau dekat titik tersebut . @assegrain menggunakan skema ini untuk membangun telesko! o!tik, dan maka desain disalin untuk digunakan dalam sistem frekuensi radio. Untuk !engaturan ini,sinar ang berasal dari benda ang menerangi sub-reflector dan ter$ermin oleh itu tujuan utama refrektor, seolah(olah mereka berasal di titik fo$us !arabola -reflektor utama . >inar ang kemudian di!antulkan oleh reflektor utama dan dikon&ersi ke !aralel sinar , disediakan reflektor utama adalah !arabola dan subreflector adalah hi!erbola . Pola difraksi terjadi !ada te!i sub-reflector ang dan reflektor utama , dan mereka harus di!erhitungkan se$ara akurat mem!rediksi Pola sistem se$ara keseluruhan, terutama di daerah intensitas rendah ) 2 ( 11 2 . 0ahkan di daerah intensitas tinggi, !ola difraksi harus disertakan jika formasi ang akurat denda. >truktur riak dari !ola ang diinginkan. Dengan !engaturan @assegrain ( benda, transmisi danFatau !eralatan !enerima da!at ditem!atkan di belakang reflektor utama . >kema ini membuat sistem ang relatif lebih mudah diakses untuk ser&is dan !enesuaian . >ebuah reflektor !arabola da!at mengambil dua bentuk ang berbeda . >alah satu konfigurasi adalah bah'a dari silinder !arabola ang te!at, ang ditunjukkan !ada /ambar 15."-a , ang energina collimated di garis ang sejajar dengan sumbu silinder melalui titik fokus reflektor .
itu ang !aling banak digunakan !akan untuk jenis reflektor adalah di!ol linear , arra linear ,
atau !andu slotted . 8onfigurasi reflektor lainna adalah bah'a dari /ambar 15."-b ang dibentuk dengan memutar !arabola di sekitar !orosna, dan ini disebut sebagai sebuah !araboloid -!arabola re&olusi . >ebuah !iramida atau tanduk berbentuk
keru$ut
.
6eflektor
bulat,
misalna,
telah
digunakan
untuk
radioastronomi dan ke$il bumi ( stasiun a!likasi, karena sinar ang da!at se$ara efisiendi!indai dengan memindahkan 0enda na . @ontoh dari hal tersebut adalah 1.+++ ( ft - ?+5 m diameter reflektor bulat di Are$ibo , Puerto 6i$o 1 2 ang !ermukaan utama dibangun ketanah dan s$anning balok dilakukan dengan gerakan benda. Untuk reflektor bulat !enumbatan substansial da!at diberikan oleh balasan ang mengarah ke tingkat lobus ke$il tidak da!at diterima, %naddition ke melekat redu$tioningainan d kurang menguntungkan diskriminasi $ross(!olarisasi.Untuk menghilangkan bebera!a kekurangan dari konfigurasi simetris , mengimbangi !arabola desain reflektor telah dikembangkan untuk sistem tunggal dan dual refle$tor 1? 2. 8arena asimetri sistem, analisis ang lebih kom!leks. namun mun$ulna dan kemajuan teknologi kom!uter telah membuat !emodelan dan o!timasi desain offset( reflektor ang tersedia dan naman. engimbangi !arabola desain mengurangi a!erture blo$king dan Q>S6 . >elain itu, mereka mengarah !ada !enggunaan lebih besar f d rasio F sambil mem!ertahankan kekakuan struktural da!at diterima, ang menediakan kesem!atan untuk !ola !akan
ditingkatkan membentuk dan !enindasan ang lebih baik dari $ross( ter!olarisasi radiasi ang berasal dari !akan. Namun, konfigurasi offset- reflektor menghasilkan radiasi antena $ross( ter!olarisasi ketika diterangi oleh !rimer ter!olarisasi linier makan. 7eed sirkuler ter!olarisasi menghilangkan de!olarisasi, teta!i mereka menebabkan meni!itkan mata dari ang mainbeam dari boresight . >elain itu, asimetri struktural dari sistem ini adalah biasana diangga! sebagai kelemahan utama. 6eflektor !araboloidal ang !aling banak digunakan antena tanah berbasis a!erture besar 1< 2. Pada saat konstruksi, terbesar di dunia reflektor se!enuhna steerable adalah 1++ ( m diameter telesko! radio 152 dari aI Plan$k %nstitute for 6adioastronom di Effelsberg, ;erman 0arat, sementara ang terbesar di Amerika >erikat adalah *<(m diameter 1* 2 reflektor di /oldstone, @alifornia dibangun terutama untuk deep-spacea!likasi. 8etika makan efisien dari titik fokus, reflektor !araboloidal menghasilkan balok !ensil ( gain tinggi dengan lobus sisi rendah dan baik $ross( !olarisasi diskriminasi
karakteristik. ;enis antena banak digunakan
untuk a!likasi lo'(noise, se!erti se!erti di radioastronomi , dan itu diangga! sebagai kom!romi ang baik antara kinerja dan biaa . Untuk membangun sebuah reflektor ang besar tidak hana membutuhkan anggaran keuangan besar teta!i juga
sulit
melakukan
struktural
,
karena
harus
menahan
kondisi
$ua$a
buruk.@assegrain desain, menggunakan !ermukaan dual( reflektor, digunakan dalam a!likasi di mana 8ontrol !ola sangat !enting, se!erti dalam sistem berbasis darat satelit, dan memiliki efisiensi dari *5("+T. ereka menggantikan kinerja single( reflektor de!an (makan !engaturan
sekitar
1+T. enggunakan
o!tik
geometris, konfigurasi
klasik
@assegrain, terdiri dari !araboloid dan h!erboloid a, diran$ang untuk men$a!ai seragam fase de!an di lobang !araboloid tersebut. Dengan menggunakan desain !akan ang baik, ini !engaturan da!at
en$a!ai s!illo&er lebih rendah dan
!en$ahaaan ang lebih seragam utama reflektor. >elain itu, sedikit membentuk salah satu atau kedua !ermukaan dual(reflektor ang da!at enebabkan lobang dengan am!litudo ham!ir seragam dan fase dengan !eningkatan ang substansial laba 1<2. %ni disebut sebagai reflektor berbentuk. 9eknik embentuk telah
0ekerja dengan sendirina digunakan a!likasi mengubur ( stasiun . AneIam!le adalah 1+ ( m ( stasiun bumi antena dual( reflektor, ang ditunjukkan !ada /ambar 15.), ang reflektor utama dan subrefle$tor dibentuk .Untuk tanduk tahun banak atau !andu, bero!erasi dalam mode tunggal, digunakan sebagai feed untuk antena reflektor . Namun karena radioastronomi dan bumistasiun a!likasi, u!aa besar telah ditem!atkan dalam meran$ang feed lebih efisien untuk menerangi baik reflektor utama atau subrefle$tor tersebut. 9elah ditemukan bah'a bergelombang tanduk ang mendukung bidang mode hbrid -kombinasi 9E dan 9 mode da!at
digunakan feed sebagai diinginkan. Elemen !akan tersebut $o$ok efisien bidang feed dengan dengan fokus ang diinginkan distribution!rodu$ed oleh reflektor , dan mereka da!at mengurangi $ross!olari#ation. >ilinder dielektrik dan keru$ut adalah struktur antena lain ang mendukung mode hbrid 1<2. @onfiguration$analso struktural mereka da!at digunakan untuk mendukung subrefle$tor dan memberikan angka kinerja ang menariks.Ada terutama dua teknik ang da!at digunakan untuk menganalisis kinerja sistem reflektor 1=2. >alah satu teknik adalah metode distribusi a!erture dan lain metode distribusi saat ini. 8edua teknik akan di!erkenalkan untuk menunjukkan !ersamaan dan !erbedaan. 15.<.1 7ront(7ed Paraboli$ 6efle$tor >ilinder Paraboli$ telah se$ara luas telah digunakan sebagai lubang ( gain tinggi diberi makan oleh sumber line.Analisis silinder !arabolik -single melengkung reflektor adalah seru!a, teta!i jauh sederhana thanthat dari !araboloidal -double melengkung reflektor . ke!ala sekolah karakteristik a!erture am!litudo , fase , dan !olarisasi untuk silinder !arabolik ,sebagai kontras dengan ang !araboloid a , adalah sebagai berikut 1 . Am!litudo lan$i! , karena &ariasi jarak dari !akan ke !ermukaan reflektor , sebanding dengan 1 F V ina silinder dibandingkan dengan 1Fr di sebuah !araboloid . . Silaah fokus , dimana gelombang insiden !esa'at bertemu, adalah sumber baris untuk silinder dan titik sumber untuk !araboloid a . ? . Shenthe bidang !akan ang ter!olarisasi linier sejajar dengan sumbu silinder , tidak ada kom!onen lintas ( ter!olarisasi ang dihasilkan oleh silinder !arabolik . %tu bukan kasus untuk !araboloid a . Umumna , silinder !arabolik , dibandingkan dengan !araboloids , - 1 se$ara mekanik sederhana untuk membangun , - memberikan !enumbatan a!erture ang lebih besar , dan - ? tidak memiliki ang menarik karakteristik !araboloid a . %nthis bab , hana reflektor !araboloidal akan di!eriksa . A. Permukaan /eometri Permukaan reflektor !araboloidal dibentuk dengan memutar !arabola !ada !orosna . na !ermukaan harus !araboloid re&olusi sehingga sinar ang berasal dari fo$us reflektor diubah menjadi gelombang !esa'at . Desain didasarkan !ada teknik o!tik , dan tidak mem!erhitungkan deformasi - difraksi dari te!i reflektor . enga$u !ada /ambar
15.1+ dan memilih bidang tegak lurus dengan sumbu reflektor melalui fokus , berarti OP W PQ B $onstant B f
8arena !araboloid adalah sebuah !arabola re&olusi -sekitar !orosna, -15(1
Dalam analisis reflektor !arabola, dihara!kan untuk menemukan &ektor satuan ang normal tangen lokal !ada titik refleksi !ermukaan. Untuk melakukan hal ini, -15(1
dan kemudian gradien diambil untuk membentuk normal ke !ermukaan. Artina,
>ebuah &ektor satuan, normal >, dibentuk dari -15(1= sebagai
Untuk menemukan sudut antara &ektor satuan n ang normal ke !ermukaan di titik refleksi, dan &ektor diarahkan dari fokus ke titik refleksi, kita membentuk
Dengan $ara ang sama kita da!at menemukan sudut antara &ektor satuan n dan #(sumbu. Artina
enggunakan transformasi -<(5, -15(+ da!at ditulis sebagai
ang identik dengan 3 dari -15(1). %ni tidak lebih dari &erifikasi >nell hukum refle$tionat setia! daerah diferensial !ermukaan, ang telah beenassumed untuk datar lo$al
Eks!resi lain ang biasana sangat menonjol dalam analisis reflektor adalah bah'aberkaitan sudut K+ subtended ke f F d ratio. Dari geometri /ambar 15.1+
mana #+ adalah jarak se!anjang sumbu reflektor dari titik fokus ke te!i6%. Dari -15(15a
engganti -15(? menjadi -15( mengurangi ke
Hal ini juga da!at menunjukkan bah'a bentuk lain dari -15(< adalah
0. %ndu$ed Densit @urrent Untuk menentukan karakteristik radiasi -!ola, gain, efisiensi, !olarisasi, dll dari reflektor !arabola, ke!adatan arus induksi !ada !ermukaanna harus diketahui. 8e!adatan arus ;s da!at ditentukan dengan menggunakan
Hi mana dan Hr me'akili masing(masing, insiden dan medan magnet ter$ermin kom!onen die&aluasi !ada !ermukaan konduktor, dan n adalah &ektor satuan normal !ermukaan.
;ika !ermukaan
men$erminkan da!at
didekati dengan
!ermukaan !esa'at tak terbatas -kondisi ini ter!enuhi se$ara lokal untuk !arabola, maka dengan metode gambar
dan -15(* tereduksi menjadi.
8e!adatan !endekatan saat ini -15(" dikenal sebagai !endekatan fisik(o!tik, dan itu berlaku ketika dimensi melintang dari reflektor, radius kelengkungan objek men$erminkan, dan jari(jari kelengkungan dari gelombang insiden ang besar dibandingkan dengan !anjang gelombang. ;ika !ermukaan men$erminkan adalah di medan jauh dari sumber menghasilkan gelombang insiden, kemudian -15(" juga bisa 'rittenas
Atau
di mana Y b adalah im!edansi intrinsik medium,. si dan. sr adalah &ektor satuan radial se!anjang jalan ra kejadian dan gelombang ang di!antulkan -se!erti ang ditunjukkan !ada /ambar 15.11, dan Ei dan Er adalah insiden dan medan listrik ter$ermin.
@. A!erture etode Distribusi Hal itu menunjukkan sebelumna bah'a dua teknik ang !aling umum digunakan dalam
menganalisis
ang
radiation$hara$teristi$s reflektor adalah distribusi
a!erture dan arus metode distribusi .Untuk distributionmethod a!erture , la!angan di!antulkan oleh !ermukaan !araboloid !ertama kali ditemukan atas !esa'at ang
normal terhada! sumbu reflektor .9eknik o!tik geometris - ra tra$ing biasana digunakan untuk men$a!ai hal ini .Dalam kebanakan kasus , !esa'at diambil melalui titik fokus , dan ditunjuk sebagai !esa'at a!erture , se!erti ang ditunjukkan in7igure 15.1 . >etara sumber ang thenformed lebih dari itu !esa'at. 0iasana diasumsikan bah'a sumber(sumber ang setara adalah nol luar di!roeksikan daerah reflektor !ada bidang a!erture . >umber(sumber ang setara kemudian digunakan untuk menghitung bidang ter!an$ar memanfaatkan teknik a!erture dari 0ab 1 . Untuk metode distribusi saat ini , o!tik fisik a!!roIimationof induksi ke!adatan arus ;s gi&enb - 15(" - ;s n Z Hi Hi di mana insiden magneti$ la!angan dan n adalah unit &ektor normal ke !ermukaan reflektor diformulasikan atas sisi diterangi dari reflektor - >1 dari /ambar 15.11 . 8era!atan arus ini kemudian terintegrasi di atas !ermukaan reflektor untuk menghasilkan bidang radiasi jauh ( #ona
Untuk reflektor dari /ambar 15.11 , !erkiraan ang umum untuk kedua metode adalah 1 . 8e!adatan arus adalah nol !ada sisi baangan - > dari reflektor . . 9he diskontinuitas kera!atan arus atas rim - [ 6eflektor adalah diabaikan . ? . 6adiationfrom langsung !akan dan a!erture !enumbatan oleh !akan diabaikan . Perkiraan ini menebabkan hasil ang akurat , baik menggunakan teknik , untuk meman$arkan bidang onthe mainbeam dan lobus terdekat minor . Untuk mem!rediksi !ola lebih akurat inall daerah, terutama lobus jauh minor , teknik difraksi geometris ) 2 ( 11 2 da!at ditera!kan . 8arena tingkat materi , itu tidak akan disertakan di sini . Pemba$a ang tertarik da!at merujuk !ada literatur .8euntungan dari metode distribusi a!erture adalah bah'a integrasi atas Pesa'at a!erture da!at dilakukan dengan mudah sama untuk setia! !ola !akan atau !akan !osisi 1" 2 . %ntegrasi di atas !ermukaan reflektor se!erti ang di!erlukan untuk distribusi saat ini metode , menjadi $uku! rumit dan memakan 'aktu ketika !ola !akan asimetris dan F atau !akan ditem!atkan off(aIis .ari kita asumsikan bah'a ( ter!olarisasi sumber dengan gainfun $tionof /f - KX, MX Ditem!atkan !ada titik fokus dari reflektor !araboloidal . %ntensitas radiasi dari sumber ini gi&enb.
dimana Pt adalah daa total radiasi. enga$u !ada /ambar 15.1, di titik r[ inthe jauh(#ona sumber
Atau
0idang insiden, dengan arah tegak lurus terhada! jarak radial, kemudian da!at ditulis sebagai
dimana ei adalah &ektor satuan ang tegak lurus ke[ r dan sejajar dengan bidang ang dibentuk oleh[ r dan a, sebagai sho'nin7igure 15.1?. Hal ini da!at ditunjukkan 1)2 bah'a onthe !ermukaan refle$tor
Dimana
ang mengurangi ke
Untuk menemukan Ea! bidang bukaan di !esa'at melalui titik fokus, karena refle$tor arus -15(??, Er la!angan ter$ermin !ada r[ -titik refleksi !ertama kali ditemukan. %ni adalah dalam bentuk
mana er adalah &ektor satuan ang menggambarkan !olarisasi bidang ter$ermin. Dari -15()a
8arena sr B(a#, -15(?* da!at ditulis, menggunakan -15(?5, sebagai
Dimana
8arena u di -15(?= dan -15(?=a adalah sama dengan -15(?? ( -15(?<, da!at ditunjukkan 1)2 melalui bebera!a mani!ulasi matematika luas ang
Dengan demikian Er la!angan !ada titik refleksi r[adalah gi&enb -15(?5 di mana er diberikan oleh -15(?". Pada bidang ang mele'ati titik fokus, la!angan diberikan oleh
mana EIa dan Ea me'akili I(an d(kom!onen medan ter$ermin atas a!erture. 8arena medan dari reflektor terhada! bidang a!erture adalah gelombang !esa'at, tidak ada koreksi am!litudo di!erlukan untuk mem!erhitungkan am!litudo menebar. enggunakan kom!onen medan listrik ter$ermin -EIa dan Ea se!erti ang diberikan oleh -15(?), ang setara terbentuk !ada bidang a!erture. Artina,
Dimana Pt adalah daa total radiasi. enga$u !ada /ambar 15.1, !ada titik r ! di jauh(#ona sumber
Atau
0idang insiden, dengan arah tegak lurus terhada! jarak radial, maka da!at ditulis sebagai
dimana
adalah &ektor satuan ang tegak lurus
ang dibentuk oleh
dan
dan sejajar dengan bidang
, se!erti ang ditunjukkan !ada /ambar 15.1?.
Hal ini da!at ditunjukkan 1)2 bah'a !ada !ermukaan reflektor
Dimana
ang mengurangi ke
Untuk menemukan Eap bidang bukaan di !esa'at melalui titik fokus, karena reflektor arus -15(??, E r la!angan ter$ermin !ada r ! -titik refleksi !ertama kali ditemukan. %ni adalah dalam bentuk
mana
adalah &ektor satuan ang menggambarkan !olarisasi bidang ter$ermin.
Dari -15()a
8arena
, -15(?* da!at ditulis, menggunakan -15(?5, sebagai
Dimana
8arena 8arena u di -15(?= dan -15(?=a -15(?=a adalah sama dengan -15(?? -15(?? ( -15(?<, -15(?<, da!at ditunjukkan 1)2 melalui bebera!a mani!ulasi matematika luas ang
Dengan demikian E r la!angan !ada titik refleksi r ! adalah gi&enb -15(?5 di mana er
diberikan
oleh -15(?". Pada bidang ang mele'ati titik fokus, la!angan diberikan oleh
mana E xa dan E ya me'akili x-an x-an dy-kom!onen dy-kom!onen medan ter$ermin atas a!erture. 8arena medan dari reflektor terhada! bidang a!erture adalah gelombang !esa'at, tidak ada
koreksi am!litudo di!erlukan untuk mem!erhitungkan am!litudo
menebar. enggunakan kom!onen medan listrik ter$ermin - E xa dan E ya sebagai gi&enb -15( ?), setara terbentuk !ada bidang a!erture. Artina,
sebuah
0idang 0idang radias radiasii da!at da!at dihitu dihitung ng denga dengan n mengg mengguna unakan kan -15(<+ -15(<+a, a, -15(<+ -15(<+b, b, dan formulasi 0agian 1.?. %ntegrasi dibatasi hana selama di!roeksikan $ross( se$tional daerah S0 dari reflektor !ada bidang a!erture sho'ndashed sho'ndashed in7igure 15.1. Artina
etode etode distribu distribusi si a!erture a!erture telah telah digunaka digunakan n untuk untuk menghitu menghitung ng , menggun menggunakan akan numerik efisien teknik integrasi , !ola radiasi !araboloidal 1" 2 dan bola + 2 reflektor . 0idang ang diberikan oleh - 15 ( <1a dan - 15 ( <1b hana me'akili sekunder sekunder !atternd !atterndue ue hamburan hamburan dari reflektor reflektor . 9otal 9otal !atterno !atternoff sistem sistem di'akili di'akili dengan jumlah !ola sekunder dan !ola utama dari elemen feed . bagi sebagian besar feed -se!erti tanduk , ang boresight !atterninthe !rimer -for'ard ang dire$tio dire$tionof nof reflektor reflektor adalah intensit intensitas as ang sangat rendah rendah dan biasana biasana da!at da!at diabaikan . Untuk Untuk mendemon mendemonstra strasika sikan n kegunaan kegunaan teknik , ke!ala ke!ala sekolah sekolah E- E- dan H- H- !esa'at sekunder !ola reflektor ?5 /H# ,dengan f d
+," f B ",+* ",+* in$i - +,<" $m , d B ),"<
in$i - <,)) $m 2 dan diberi makan oleh keru$ut dual(mode tanduk , dihitung dan merekaditam!ilkan merekaditam!ilkan !ada /ambar 15.1< . 8arena tanduk !akan memiliki !ola E- dan E- dan H- H- !esa'at !esa'at ang identik dan reflektor adalah makan se$ara simetris , reflektor reflektor Edan !ola H- !esa !esa'a 'att juga juga iden identi tik k dan dan tida tidak k memi memili liki ki kom! kom!on onen en lint lintas as ( ter!olarisasi . Untuk se$ara bersamaan menam!ilkan intensitas intensitas medan ang terkait dengan setia! titik dalam a!erturebidang reflektor, !lot ang dihasilkan kom!uter dikembangkan
+2.
0idang
titik titik lokas lokasi, i, menun menunjuk jukkan kan kontur kontur terkua terkuanti ntisa sasi si am!li am!litud tudo o konsta konstan n !ada !ada bidang bidang a!erture, diilustrasikan diilustrasikan dalam figur 15.15. >istem reflektor memiliki fFd
+," dengan sama
dimensi fisik f B B ",+* in$i - +,<" $m , d B ),"< in$i - <,)) $m 2 dan sama !akan sebagai !ola utama dari /ambar 15.1< . >alah satu simbol ang digunakan untuk me'akili am!litudotingkat masing(masing daerah ? ( d0 . %ntensitas medan dalam batas(batas reflektor Pesa'at a!erture berada dalam kisaran kisaran +(15 d0 . D. @ross(Polarisasi 0idang ter$ermin !araboloid tersebut, ang di'akili oleh -15(?5 dan -15(?" dari a!erture metode distribusi, berisi x- dan x- dan kom!onen ykom!onen y- ter!olarisasi ter!olarisasi ketika insiden itu
La!a La!ang ngan an y (ter!ola (ter!olarisa risasi. si. y-kom y-kom!on !onen en ditun ditunjuk juk sebag sebagai ai !olar !olarisa isasi si !okok !okok dan I( kom!onen sebagai $ross(!olarisasi. $ross(!olarisasi. Hal ini digambarkan di 7igure 15.1*. Hal ini juga jelas bah'a simetris -berkenaan dengan bidang utama kom!onen $ross( ter!olarisasi ter!olarisasi 1"+ keluar dari fase satu sama lain. Namun untuk reflektor sinar ang
sangat sem!it atau untuk sudut dekat sumbu boresight mengu menguran rangi gi x (kom!o (kom!onen nen dan menghi menghilan lang g !ada !ada sumbu sumbu
, @ross(ter!olarisasi @ross(ter!olarisasi . >ebuah >ebuah $anbe $anbe
!rosedur ang sama digunakan untuk menunjukkan bah'a untuk insiden la!angan I(ter! I(ter!ola olaris risas asi, i, !ermu !ermukaa kaan n men$er men$ermin minkan kan terura teruraii gelomb gelombang ang ke la!ang la!angan an y ( ter!olarisasi, ter!olarisasi, %naddition untuk kom!onen x kom!onen x (ter!olarisasi (ter!olarisasi na. Pengamatan ang menarik tentang fenomena !olarisasi reflektor !arabola da!at dilak dilakuka ukan n jika jika kita kita !ertam !ertama a menga mengasum sumsik sikan an bah'a bah'a elemen elemen feed feed adalah adalah listri listrik k sangat ke$il di!ole -lGG dengan !anjang se!anjang sumbu . Untuk !akan ang, la!angan ter$ermin dari reflektor adalah gi&enb -15(?5 di mana dari -<(11<
>udut \ diukur dari sumbu terhada! t obser&ation !oin. 8etika -15(< dimasukkan ke dalam -15(?5, kita $an'rite dengan bantuan -15(?" ang
>ekarang mari kita asumsikan bah'a di!ol magnet sangat ke$il, dengan !anjang se!anjang x se!anjang x (aIis (aIis -atau lingkaran ke$il dengan luas sejajar dengan bidang y- dan deng dengan an magn magnet et saat saat
dite ditem! m!at atka kan n !ad !ada a tit titik ik foku fokus s dan dan digu diguna naka kan n seb sebag agai ai feed feed..
Hal ini ini da!at da!at ditunj ditunjukk ukkan an 12 12 ( ?2 ?2 bah'a bah'a bidang bidang di!ant di!antulk ulkan an oleh oleh reflek reflektor tor memiliki xmemiliki x- dan dan y y-kom!onen. kom!onen. Namun
x (kom!onen memiliki tanda terbalik ke I(kom!onen dari !akan di!ol listrik. Dengan menesuaikan rasio listrik untuk momen di!ol magnetik harus sama untuk
,
dua $ross( ter!olarisasi ter$ermin kom!onen - x (kom!onen da!at dibuat sama besarna dan jumlah mereka menghilang -karena tanda(tanda sebalikna. ;adi salib 8ombinasi di!ol listrik dan magnetik ang terletak di titik fokus !araboloid kaleng digunakan untuk menginduksi arus !ada !ermukaan reflektor ang sejajar di mana(mana. Hal ini digambarkan se$ara grafis dalam figure 15.1= . Arah aliran arus induksi menentukan !olarisasi medan jauh dari antena. ;adi untuk listrik dan magnetik !akan kombinasi di!ol meneberang, ang medan jauh radiationis bebas dari $ross( !olarisasi. ;enis !akan adalah R idealR itu tidak mengharuskan !ermukaan reflektor !adat teta!i da!at dibentuk oleh erat s!asi konduktor !aralel. 8arena karakteristik ang ideal , biasana disebut sebagai sumber Huygens ] . E. etode Distribusi Lan$ar etode distribusi arus di!erkenalkan sebagai teknik ang da!at digunakan untuk lebih baik !erkiraan, dibandingkan dengan metode o!tik geometris - ra (tra$ing , ang la!angan ang tersebar dari !ermukaan. 0iasana akan sulit dalam menera!kan metode ini adalah !endekatan dari kera!atan arus di atas !ermukaan s$atterer tersebut . Untuk menganalisis reflektor menggunakan teknik ini, kami menga$u !ada integral radiasi dan tambahan fungsi !otensial formulasi dari 0ab ?. >ementara !rosedur dua langkah /ambar ?.1 hana semata(mata sebagai solusi dari sebagian besar masalah, !erumusan satu langkah /ambar ?.1 adalah ang !aling naman untuk reflektor.
enggunakan metode fungsi !otensial diuraikan dalam 0ab ? , dan menga$u !ada sistem koordinat /ambar 1. - a , da!at ditunjukkan 1= 2 bah'a E( dan H( bidang di!an$arkan oleh sumber ; dan $anbe ditulis sebagai
ang untuk medan jauh !engamatan mengurangi, menurut sistem koordinat /ambar 1. -b, untuk
;ika distribusi saat ini disebabkan oleh listrik dan medan magnet insiden !ada sem!urna budidaa listrik -^ B C !ermukaan dimun$ulkan dalam figure 15.1", bidang dibuat oleh arus ini disebut sebagai bidang ang tersebar. ;ika !ermukaan melakukan ditutu!, bidang jauh(#ona ang di!eroleh dari -15(<5a dan -15(<5b dengan membiarkan B + dan mengurangi &olume integral ang tidak ter!isahkan !ermukaan dengan !ermukaan kera!atan arus ; digantikan oleh kera!atan arus linear ; s. demikian
edan listrik dan magnetik tersebar oleh !ermukaan tertutu! reflektor dari /ambar 15.11, dan diberikan oleh -15(<*a dan -15(<*b, adalah sah dengan sumber(densit fungsi -saat ini dan biaa memenuhi !ersamaan kontinuitas. %ni akan !uas jika objek hamburan adalah !ermukaan tertutu! halus. Untuk geometri /ambar 15.11, distribusi saat ini ter!utus di !erbatasan
-menjadi nol
selama daerah baangan S" ang membagi diterangi -S# dan baangan -S" daerah. %ni da!at ditam!ilkan 1=2 bah'a !ersamaan kontinuitas da!at di!enuhi jika line(sumber ang te!at distribusi muatan di!erkenalkan se!anjang batas
.
:leh karena itu total tersebar la!angan akan menjadi jumlah dari -1 arus !ermukaan atas 'ilaah diterangi, - !ermukaan biaa atas 'ilaah diterangi, dan -? distribusi garis($harge selama batas[.
8ontribusi dari densitas muatan !ermukaan di!erhitungkan oleh distribusi arus melalui !ersamaan kontinuitas . Namun da!at ditunjukkan 1= 2 bah'a dalam jauh ( #ona kontribusi karena distribusi line(muatan membatalkan longitudinal kom!onen di!erkenalkan oleh arus !ermukaan dan distribusi biaa. karena di jauh ( #ona kom!onen la!angan didominasi melintang , kontribusi karena distribusi line( biaa tidak !erlu disertakan dan - 15 ( <*a ( - 15 ( <*b da!at ditera!kan ke !ermukaan ano!en. Pada bagian ini , - 15 ( <*a dan - 15 ( <*b akan digunakan untuk menghitung bidang tersebar dari !ermukaan
reflektor
!arabola
.
Umumna
bidang
di!an$arkan oleh arus !ada saat baangan regionof reflektor sangat ke$il dibandingkan dengan total la!angan, dan arus dan la!angan da!at diatur sama dengan nol . 0idang tersebar oleh diterangi - $ekung sisi reflektor !arabola da!at dirumuskan , menggunakan distribusi saat ini metode , dengan - 15 ( <*a dan - 15 ( <*b ketika integrasi dibatasi selama diterangi daerah . 9otal bidang sistem $anbe di!eroleh dengan su!er!osisi radiasi dari sumber utama ti!uan s lebih besar dari K 0 -K K0 dan ang tersebar oleh !ermukaan
se!erti ang di!eroleh dengan menggunakan salah satu distribusi a!erture atau metode distribusi saat ini. Umumna te!i efek diabaikan . Namun masukna bidang difraksi )2 ( 112 dari te!i reflektor tidak hana mem!erkenalkan bidang di 'ilaah baangan reflektor , teta!i juga mengubah mereka ang hadir dalam transisi dan daerah menala . a!a saja diskontinuitas di!erkenalkan dengan metode o!tik geometris se!anjang 'ilaah transisi -antara lit dan daerah baangan ang dikeluarkan oleh kom!onen difraksi. ;auh( #ona medan listrik dari reflektor !arabola , mengabaikan radiasi langsung , adalah !embuktian dari -15 ( <*a. SheneI!an DED , - 15 ( <*a mengurangi , dengan menga$u !ada geometri. /ambar 15.1" , dengan dua kom!onen
enurut geometri /ambar 15.1)
>ejak
:leh karena itu, $anbe sho'nthat -15(<=a dan -15(<=b $anbe menatakan, dengan bantuan dari -15(?=, -15(?=a, dan -15(<", sebagai
Dimana
Dengan membandingkan -15(<) dengan -15(?5, kom!onen la!angan radiasi dirumuskan oleh distribusi a!erture dan metode distribusi saat ini mengarah !ada hasil ang sama ang disediakan kontribusi % # dari -15(<)$ diabaikan. >ebagai rasio diameter a!erture untuk !anjang gelombang - d $ meningkat, saat ini hasil metode distribusi mengurangi dengan ang a!erture distribusi !ola sudut menjadi lebih sem!it. Untuk &ariasi dekat 'ilaah % & '( kontribusi % # menjadi diabaikan karena
7. Dire$ti&it dan A!erture Efisiensi Dalam desain antena, dire$ti&it adalah sosok ang sangat !enting merit. %tu 9ujuan dari bagian ini adalah untuk memeriksa ketergantungan dire$ti&it dan a!erture efisiensi !ada !ola utama !akan )f ter$aku!
K+
reflektor.
Untuk
. Dan fd ratio -atau sudut ang
menederhanakan
analisis,
maka
akan
diasumsikan bah'a !ola !akan )f Dan )f
Adalah simetris sirkuler -bukan fungsi M *
untuk K* )+.
Pola sekunder -dibentuk oleh !ermukaan reflektor adalah gi&enb -15(<). 8urang lebih sama dengan -15(<)a oleh % t, total E(bidang didalam % B ' tujuan diberikan baik oleh E% atau E+ dari -15(<). Dengan asumsi !akan simetris sirkuler, linear ter!olarisasi dalam arah , dan dengan mengabaikan kontribusi $ross(ter!olarisasi, da!at ditam!illkan bantuan -15(1
8ekuatan intensitas -daa F unit sudut !adat ke arah de!an , -% & ' adalah diberikan oleh
ang dengan menggunakan -15(51 tereduksi menjadi
Antena dire$ti&it kede!anna da!at ditulis, menggunakan -15(5a, sebagai
Panjang fokus berkaitan dengan sudut s!ektrum dan diameter a!erture d oleh -15(5. ;adi -15(5? tereduksi menjadi
7aktor -Jd F adalah dire$ti&it dari fase a!erture konstan seragam diterangi, bagian ang tersisa adalah efisiensi a!erture didefinisikan sebagai
Hal ini jelas dengan memeriksa -15(55 bah'a efisiensi a!erture adalah fungsi dari sudut subtended -K+ dan !ola !akan /f -K dari reflektor. ;adi untuk diberikan !ola makan, semua !araboloids dengan f d F rasio ang sama memiliki efisiensi a!erture identik. Untuk menggambarkan &ariasi efisiensi a!erture sebagai fungsi dari !ola !akan dan sejauh mana sudut reflektor, Perak 1=2 diangga! sebagai kelas ang feed !ola ang didefinisikan oleh
dimana /+ -n adalah konstan untuk nilai tertentu n. eski!un idealis, !ola(!ola ini di!ilih karena -1 ditutu! bentuk solusi da!at di!eroleh, dan - mereka sering digunakan untuk me'akili bagian utama dari lobus utama banak antena !raktis. itu intensitas di daerah belakang -J F GK J diasumsikan nol inorder untuk menghindari interferensi antara radiasi langsung dari !akan dan radiasi ang tersebar dari reflektor. 9he /+ konstan -n $anbe ditentukan dari relasi
ang untuk -15(5* menjadi
engganti - 15(5* dan - 15(5" menjadi - 15(55 memim!in , untuk bahkan nilai( nilai n B melalui n B " , untuk %AP - n B B <
Qariasi - 15 ( 5)a ( - 15 ( 5)D , sebagai fungsi dari a!erture sudut dari reflektor K+ atau f F d ratio ,ang sho'n!lotted !ada /ambar 15.+ . Hal ini jelas , dari ilustrasi grafis , bah'a untuk !ola !akan ang diberikan - n B konstan 1 . Hana ada satu reflektor dengan a!erture sudut tertentu atau f d F rasio ang mengarah untuk efisiensi a!erture maksimum . . >etia! efisiensi a!erture maksimum di lingkungan "("? T . ? . >etia! efisiensi a!erture maksimum , untuk salah satu dari !ola ang diberikan , ham!ir sama se!erti ang dari a!a!un ang lain . < . >ebagai !akan !atternbe$omes lebih direktif - n meningkat , a!erture sudut dari reflektor ang mengarah ke efisiensi maksimum lebih ke$il . Efisiensi a!erture umumna !roduk dari 1. sebagian ke$il dari total daa ang di!an$arkan oleh !akan, disada!, dan $ollimated oleh refleksi !ermukaan -umumna dikenal sebagai efisiensi s!illo&er A!akah . keseragaman distribusi am!litudo !ola !akan di atas !ermukaan reflektor -umumna dikenal sebagai efisiensi lan$i! %t ?. fase keseragaman la!angan atas !esa'at a!erture -umumna dikenal sebagai
fase efisiensi %! <. !olarisasi keseragaman la!angan atas !esa'at a!erture -umumna dikenal sebagai efisiensi !olarisasi %I 5. efisiensi !enumbatan %b *. efisiensi kesalahan a$ak %r atas !ermukaan reflektor
/ambar 15.+ A!erture, dan lan$i! dan efisiensi s!illo&er sebagai fungsi reflektor setengah(sudut K+ -atau f d F rasio untuk !ola !akan ang berbeda. Untuk feed dengan !ola simetris
1 . 1++ - 1 ( A!akah B !ersen daa ang hilang akibat energi dari !akan tum!ah masa lalu main refle$tor . . 1++ - 1 ( %t B !ersen daa ang hilang akibat distribusi am!litudo seragam atas !ermukaan reflektor . ? . 1++ - 1 ( %! B !ersen daa ang hilang jika bidang atas !esa'at a!erture tidak dalam fase di mana(mana . < . 1++ - 1 ( %I B !ersen daa ang hilang jika ada bidang $ross( ter!olarisasi atas antena !esa'at a!erture . 5 . 1++ - 1 ( %b B !ersen daa ang hilang karena !enumbatan ang disediakan oleh !akan atau mendukung struts - juga oleh subrefle$tor untuk reflektor ganda . * . 1++ - 1 ( %r B !ersen daa ang hilang karena kesalahan a$ak di atas !ermukaan reflektor .
7aktor tambahan ang mengurangi gain antena adalah !elemahan dalam antena makan dan terkait saluran transmisi . Untuk feed dengan 1 . !ola simetris . selaras !usat fase ? . tidak ada kom!onen medan $ross( ter!olarisasi < . !enumbatan 5 . tidak ada kesalahan !ermukaan random dua faktor utama ang berkontribusi terhada! efisiensi a!erture adalah s!illo&er dan seragam kerugian distribusi am!litudo . 8arena kerugian ini tergantung terutama !ada !ola !akan , kom!romi antara s!illo&er dan efisiensi lan$i! harus mun$ul . Efisiensi s!illo&er sangat tinggi da!at di$a!ai dengan !ola balok sem!it dengan rendah lobus ke$il dengan mengorbankan efisiensi lan$i! sangat rendah .
6E7LE@9:6 AN9ENNA> 9unjukkan bah'a reflektor !arabola dengan menggunakan sumber titik sebagai !akan, se!erti ang ditunjukkan !ada /ambar 15.1, men$i!takan anam!litude lan$i! sebanding dengan
dan bah'a !ola !akan harus sama dengan
untuk menghasilkan !en$ahaaan seragam. >olusi 0idang di!an$arkan oleh sumber titik ber&ariasi sebagai
:leh karena itu, bidang di!an$arkan oleh sumber titik di titik fokus reflektor !arabola, ang bertindak sebagai um!an, men$i!takan lan$i! anam!litude di reflektor karena
faktor ruang -rXF f, dengan menga$u !ada /ambar 15.1, ang membandingkan la!angan !ada sim!ul ang bah'a !ada setia! titik lain KX onthe !ermukaan reflektor.
/ambar 15.1 /eometri !arabola -!adat dan lingkaran -!utus(!utus untuk a!erture iluminasi. enurut -15(1< atau -15(1
:leh karena itu kekuatan am!litudo lan$i! dibuat di reflektor adalah
Untuk mengkom!ensasi hal ini dan menda!atkan !en$ahaaan seragam, daa !akan harus
elalui @ontoh 15.1, !en$ahaaan seragam dan lan$i! ideal, s!illo&er dan a!erture efisiensi da!at di!eroleh bila !ola !o'er adalah
distribusi normal ang ditunjukkan dalam /ambar 15.. Untuk men$a!ai hal ini, Nilai !enting dari /+ berasal inEIam!le 15,. eski!un !ola tersebut adalah RidealR dan tidak !raktis untuk men$a!ai, banak usaha telah dikhususkan untuk mengembangkan desain !akan ang men$oba untuk mendekati itu 1<2.
/ambar 15. Normalisasi !akan gain!atternof untuk !enerangan am!litudo seragam reflektor !araboloidal dengan total sudut subtended dari "+ .
6E7LE@9:6 AN9ENNA> $ontoh 15. 9unjukkan bah'a !ola dari
dalam hubunganna dengan reflektor !arabola, mengarah ke efisiensi a!erture ideal _a! B 1. 9entukan nilai /+ ang akan melakukan hal ini. >olusi Efisiensi a!erture dari -15(55 mengurangi, menggunakan !ola !akan ang diberikan, untuk
Dimana ,
Untuk memastikan juga efisiensi s!illo&er ideal -_s B 1, semua kekuatan ang di!an$arkan oleh !akan harus terkandung dalam 'ilaah sudut subtended oleh te!i reflektor. enggunakan -15(5=, dan dengan asumsi simetri dalam !ola sehubungan dengan M, kita da!at menulis bah'a
enggunakan !ola !akan ang diberikan
8ita da!at menulis
Dengan demikian total efisiensi a!erture, dengan !en$ahaaan akun seragam dan jumlah s!illo&er kontrol, adalah
Untuk
mengembangkan
!edoman
untuk
meran$ang
feed
!raktis
ang
menghasilkan a!erture tinggi efisiensi , itu adalah instruktif untuk menguji kekuatan medan relatif di te!i batas reflektor - KX B `+ untuk !ola ang mengarah !ada efisiensi o!timum . untuk !ola - 15(5* , bila digunakan dengan reflektor ang menghasilkan efisiensi ang o!timal sebagai ditunjukkan se$ara grafis !ada /ambar 15.+ , kekuatan medan relatif di te!ibatas sudut mereka - KX B `+ adalah sho'n!lotted in7igure 15.? . ;adi untuk n B ang kekuatan medan dari !ola !ada KX B `+ adalah " d0 do'nfrom maksimal. >ebagai !attern be$omes lebih sem!it - n meningkat , kekuatan medan relatif di te!i untuk efisiensi maksimum kemudian dikurangi se!erti ang diilustrasikan !ada /ambar 15.+ . 8arena untuk n B sam!ai n B 1+ kekuatan medan antara "(1+,5 d0 ke ba'ah , untuk ang !aling !raktis feed angka ang digunakan adalah )(1+ d0 . Parameter lain untuk memeriksa untuk !ola - 15(5* , bila digunakan dengan reflektor ang mengarah !ada efisiensi ang o!timal , adalah lan$i! am!litudo atau iluminasi dari utama a!erture dari reflektor ang didefinisikan sebagai rasio dari kekuatan medan di te!i !ermukaan reflektor itu !ada titik tersebut . Penerangan a!erture adalah fungsi dari !akan !atternan d f F d rasio reflektor . Untuk obtainthat , rasio sudut &ariationof !atternto'ard ang dua titik /f - KX B + F /f - KX B `+ 2 dikalikan oleh faktor !elemahan ruang - r+ F f , dimana f adalah jarak fokus reflektor dan r+ adalah jarak dari titik fokus ke te!i reflektor . Untuk masing(masing !ola , !en$ahaaan reflektor te!i untuk efisiensi maksimum ham!ir 11 d0 ke ba'ah itu di titik tersebut . 6in$ian untuk n " adalah sho'nin9 mam!u 15.1 . Hasil ang di!eroleh dengan !ola ideal dari - 15(5* hana boleh diambil sebagai khas , karena diasumsikan bah'a 1 . intensitas medan untuk KX )+ adalah nol . !akan ditem!atkan di !usat fase sistem ? . !ola ang simetris < . tidak ada kom!onen medan $ross( ter!olarisasi 5 . tidak ada !enumbatan * . tidak ada kesalahan a$ak !ada !ermukaan reflektor 6E7LE@9:6 AN9ENNA>
/ambar 15.? kekuatan medan relatif dari !ola !akan se!anjang te!i reflektor batas sebagai fungsi !rimer(!akan !atternn 0anakna -$osn K. ->U0E6 >. Perak -ed., i$ro'a&e Antenna 9heor dan Desain -%9 6adiationLab >eries., Qol. 1, $/ra'(Hill, Ne' ork, 1)<) 9A0EL 15.1 A!erture Efisiensi dan 7ield >trength di Edge of 6efle$tor, 6elatif untuk itu di QerteI, karena Pola Pakan -7eed dan Panjang ;alur -Path antara Edge dan QerteI
>etia! faktor da!at memiliki efek ang signifikan !ada efisiensi, dan masing(masing telah menerima banak. !erhatian ang didokumentasikan dalam literatur terbuka 12. Dalam !raktekna, efisiensi reflektor maksimum berada di kisaran *5("+T. untuk menunjukkan itu, efisiensi reflektor !araboloidal untuk !ersegi tanduk bergelombang feed dihitung, dan mereka akan ditam!ilkan dalam /ambar 15.<. Am!litudo sesuai lan$i! dan
efisiensi s!illo&er untuk efisiensi a!erture Angka 15.+ -a dan 15.< adalah ditam!ilkan, masing(masing, in7igures 15.+ -b dan 15,5. Untuk data dari /ambar 15.< dan 15,5, masing(masing tanduk telah dimensi lobang " Z ", !ola mereka diasumsikan.
/ambar 15.< Paraboli$ efisiensi a!erture reflektor sebagai fungsi dari sudut a!erture untuk " Z " hornfeed bergelombang !ersegi dengan total flare sudut \+ B =+ ,, "5 , dan 1++ .
/ambar 15.5 Paraboli$ reflektor lan$i! dan efisiensi s!illo&er sebagai fungsi reflektor a!erture untuk berbagai feed tanduk bergelombang. simetris -dengan rata(rata E(an dH(!esa'at, dan mereka dihitung dengan menggunakan teknik 0agian 1?.*. Dari data di!lot, jelas bah'a maksimum efisiensi a!erture untuk setia! !ola !akan adalah di kisaran =<(=)T, dan bah'a !roduk dari lan$i! dan s!illo&er efisiensi kira(kira sama dengan total efisiensi a!erture. 8ami akan lalai jika kita meninggalkan dis$ussionof bagian ini tan!a mela!orkan gain dari bebera!a reflektor terbesar ang ada di seluruh dunia ?2. 8euntungan ang
/ambar 15.* 8euntungan dari bebera!a antena reflektor besar di seluruh dunia. ->U0E6 A. S. Lo&e, R0ebera!a Highlights di 6efle$tor Antenna PembangunanR, 6adio >$ien$e, Qol. 11, No ", ), Agustus(>e!tember 1)=* ditunjukkan !ada /ambar 15.* dan termasuk 1.+++ ( ft - ?+5 m diameter reflektor bulat 1 2 di Are$ibo , Puerto 6i$o , radio 1++ ( m telesko! 15 2 di Effelsberg , ;erman 0arat ,*< ( m reflektor 1* 2 di /oldstone , @alifornia , ( m reflektor di 8rim , Uni >o&iet , dan 1 ( m telesko! di 8itt Peak , Ari#ona . 0agian !utus(!utus dari kur&a menunjukkan nilai(nilai ekstra!olasi . Untuk reflektor Are$ibo
, dua kur&a ang akan ditam!ilkan. 8ur&a diameter 15 ( m adalah untuk a!erture berkurang dari reflektor besar - ?+5 ( m untuk ang feed line di 1.<15 H# diran$ang 1 2 . 8esalahan /. 9aha! >etia! keberangkatan dari fase , selama a!erture antena , dari seragam da!at menebabkan dengan !enurunan signifikan dire$ti&it (na < 2 . Untuk sistem reflektor !araboloidal , kesalahan fase hasil dari 1= 2 1 . !er!indahan - defo$using dari !usat fasa um!an dari titik fokus . de&iationof !ermukaan reflektor dari bentuk !arabola atau kesalahan a$ak !ada !ermukaan reflektor ? . keberangkatan dari muka gelombang feed dari bentuk bulat Efek defo$using da!at dikurangi dengan terlebih dahulu men$ari !usat fase antena !akan dan kemudian menem!atkanna di titik fokus reflektor . Dalam 0ab 1? - 0agian 1?.1+ itu menunjukkan bah'a !usat fase untuk antena tanduk , ang banak digunakan sebagai feed untuk reflektor , terletak bet'eenthe a!erture tanduk dan a!eks dibentuk oleh !ersim!angan dinding miring dari tanduk 5 2 .
Eks!resi ang sangat sederhana telah diturunkan <2 untuk mem!rediksi kerugian dalam dire$ti&it untuk!ersegi !anjang dan melingkar ketika nilai(nilai !un$ak de&iasi fase a!erture dikenal. 8etika kesalahan fase diasumsikan relatif ke$il, tidak !erlu
untuk mengetahui am!litudo ang te!at atau fungsi distribusi fase atas
a!erture. Dengan asumsi !eninaran maksimal terjadi di se!anjang !oros ree$tor, dan bah'a maksimum fase de&iationo&er lobang $anbe ree$tor ang di'akili oleh
Dimana M-V fungsi fase a!erture dan M-V adalah nilai rata(rata, maka rasio dire$ti&it dengan -D dan tan!a -D + fase kesalahan da!at ditulis sebagai <2
Dan !e$ahan !engurangan maksimum dire$ti&it adalah
Eks!resi relatif sederhana juga telah berasal <2 untuk menghitung kemungkinan !erubahan maksimum lebar setengah(kekuatan sinar. @ontoh 15.? 6ee$tor 1+(m diameter, dengan fFd rasio +.5, bero!erasi !ada f B ? /H#. 6ee$tor ang diberi makan dengan antena !ola utama ang simetris dan ang da!at di!erkirakan oleh / f-K B *$os K]. -a efisiensi bukaan -b se$ara keseluruhan dire$ti&it -$ s!illo&er dan ta!er ef$ien$ies -d dire$ti&it ketika a!erture maksimum taha! de&iationis J F "rad >olusi /unakan -15(<, setengah dari sudut subtended ree$tor sama dengan
-a Efisiensi bukaan di!eroleh dengan menggunakan -15(5)a. Dengan demikian
ang sesuai dengan data gambar 15,+. -b dire$ti&it keseluruhan di!eroleh dengan -15(5<, atau
-$ >!illo&er ef$ien$ dihitung menggunakan -15(*1 di mana batas atas dari integral dalam !enebut telah digantikan oleh JF. Dengan demikian
Dengan $ara ang sama, ef$ien$ lan$i! dihitung menggunakan -15(*. 8arena !embilang di -15(* identik dalam bentuk ef$ien$ a!erture -15( 55, ef$ien$ lan$i! da!at ditemukan oleh mengalikan -15(5)a oleh dan membagi dengan !enebut -15(*. Dengan demikian
cs dan ctsama dengan
dan hal ini identik dengan ef$ien$ total a!erture ang dihitung di atas. -d Dire$ti&it untuk kesalahan fase maksimum m B J F " B +,?)= rad da!at dihitung dengan menggunakan -15(*5. Demikian
Efek kekasaran !ermukaan !ada dire$ti&it antena !ertama kali di!eriksa oleh 6u#e *2 di mana ia menunjukkan bah'a untuk setia! antena reflektor ada !anjang gelombang -maIdi mana dire$ti&it men$a!ai maksimal. Panjang gelombang ini tergantung !ada 6> de&iasi -^ dari !ermukaan reflektor !araboloid dari ideal. Untuk kekasaran a$ak distribusi /aussian, dengan korelasi %nter&al besar dibandingkan dengan !anjang gelombang, mereka terkait dengan maIB < J ^
Dengan demikian dire$ti&it antena, ang diberikan oleh -15(5<, dimodifikasi untuk menertakan !ermukaan kekasaran dan da!at ditulis sebagai
/unakan -15(1*, direktifitas maksimal dari -15(*" da!at ditulis sebagai
di mana 4 adalah indeks kelan$aran ang didefinisikan oleh
Dalam desibel, -15(*) tereduksi menjadi
Untuk efisiensi a!erture !ersatuan -ca! B 1, dire$ti&it dari -15(*" di!lot in7igure 15.=, sebagai fun$tionof -d F , untuk nilai 4 B ?.5, <.+, dan <.5. >ekarang jelas bah'a untuk setia! nilai 4 dan diberikan reflektor diameter d, ada maksimum !anjang gelombang di mana dire$ti&it men$a!ai nilai maksimum. Panjang gelombang maksimum ini adalah !ada -15(*=. H. Um!an Desain eluasna !enggunaan reflektor !araboloidal telah mendorong minat dalam !engembangan dari feed untuk meningkatkan efisiensi a!erture dan memberikan diskriminasi ang lebih besar
terhada! radiasi suara dari tanah. Hal ini da!at di$a!ai dengan mengembangkan desain
teknik ang memungkinkan sintesis !ola !akan dengan distribusi ang diinginkan di atas batas(batas reflektor, $utoff $e!at !ada bagian te!ina, dan lobus minor ang sangat rendah di semua ruang lainna. Dalam bebera!a tahun terakhir, dua masalah utama ang bersangkutan desainer !akan adalah efisiensi a!erture dan rendah $ross(!olarisasi. Dalam modus !enerima, !akan ideal dan beban $o$ok akan menjadi salah satu ang akan menera! semua energi di$egat oleh a!erture ketika seragam dan ter!olarisasi linier gelombang !esa'at biasana insiden atasna. >truktur la!angan !akan harus dilakukan untuk sesuai dengan struktur la!angan 'ilaah fo$al dibentuk oleh refleksi, hamburan, dan difraksi karakteristik reflektor. Dengan timbal balik, anideal !akan inthe modus transmisi akan menjadi salah satu ang meman$arkan hana dalam sudut solid a!erture dan meneta!kan 'ithinit anidenti$al luar be!ergian gelombang. Untuk sistem !akan ang ideal ini, transmisi
dan !enerimaan modus struktur la!angan dalam 'ilaah fokus identik dengan hana dire$tionof !ro!agationre&ersed. >ebuah analisis o!tik menunjukkan bah'a bidang fokus daerah, dibentuk oleh refleksi
linear ter!olarisasi gelombang insiden !esa'at biasana !ada reflektor
aksial simetris, ang di'akili oleh $in$in Air terkenal dijelaskan se$ara matematis oleh am!litudo intensitas distribusi 2 1 -u F u2 . %ni des$ri!tionis tidak lengka!, karena meru!akan solusi skalar, dan tidak mem!erhitungkan efek !olarisasi akun. >elain itu,
hana berlaku untuk reflektor dengan besar f F d rasio, ang umum
digunakan dalam o!tik
sistem, dan itu akan se$ara signifikan dalam kesalahan
untuk reflektor dengan f d rasio F dari +,5 sam!ai +.5, ang umum digunakan dalam a!likasi mi$ro'a&e. >ebuah solusi &ektor telah dikembangkan = 2 ang menunjukkan bah'a medan dekat daerah fokal da!at dinatakan dengan hbrid 9E dan 9 mode menebarkan se!anjang sumbu reflektor . 6e!resentasi ini memberikan gambaran fisik ang jelas untuk !emahaman tentang fokus 'ilaah !embentukan la!angan . 8ondisi batas mode hbrid menunjukkan bah'a struktur la!angan ini da!at di'akili oleh s!ektrum gelombang hbrid ang meru!akan kombinasi linear dari 9E1n dan 91n mode 'a&eguides melingkar . >ebuah !i!a berlubang tunggal tidak da!at se$ara bersamaan memenuhi kedua 9E dan
9
mode
karena !eriodisitas radial ang berbeda . Namun, telah menunjukkan bah'a F < slot annular ang mendalam !ada !ermukaan bagian dalam dari !i!a melingkar memaksa kondisi batas !ada E dan H untuk menjadi sama dan memberikan !ermukaan reaktansi anisotro!ik tunggal ang memenuhi kondisi batas !ada kedua 9E dan 9 mode . %ni memberikan usul mode hbrid Sa&eguide radiator " 2 dan hornbergelombang ) 2 . hornbergelombang , ang a!erture ukuran dan flare sudut ang sedemikian ru!a sehingga setidakna 1"+ error fase lebih a!erture mereka terjamin , ang dikenal sebagai R skalar horn ?+ 2 . Data Desain untuk hornun$orrugated ang da!at digunakan untuk memaksimalkan efisiensi a!erture
atau untuk menghasilkan transmisi daa maksimum feed telah dihitung ?1 2 dan ditam!ilkan dalam bentuk grafik dalam gambar 15." . >ebuah !aket !erangkat lunak 7:696AN untuk analisis dibantu kom!uter dan desain
reflektor
antena telah dikembangkan ? 2 . >ebuah &ersi A9LA0 dikon&ersi dan termasuk ke @D melekat !ada buku . Program ini menghitung radiationof ang !arabolik reflektor . selain menediakan metode s!asial dan s!ektral untuk menghitung radiasi untuk distribusi a!erture . Paket soft'are ini juga da!at digunakan untuk menelidiki dire$ti&it , tingkat sidelobe , !olarisasi , dan bidang dekat(ke ( jauh ( #ona . 15.<. @assegrain 6eflektor Untuk meningkatkan kinerja antena tanah berbasis mi$ro'a&e reflektor besar untuk!ela$akan satelit dan komunikasi , telah diusulkan bah'a sistem dua reflektor
7igure 15." :!timum !ramidal horn dimensions &ersus fd ratio for &arious hornlengths. Untuk meningkatkan kinerja antena berbasis tanah mi$ro'a&e reflektor besar untuk
!ela$akan satelit dan komunikasi, telah diusulkan bah'a sstembe dua reflektor digunakan. Pengaturan ang disarankan adalah @assegrain sistem dual(reflektor ??2 /ambar 15.1 -d, ang oftenutili#ed inthe designof telesko! o!tik dan itu dinamai !enemuna. Untuk men$a!ai karakteristik $ollimation ang diinginkan, semakin besar -utama reflektor harus !araboloid dan lebih ke$il -sekunder h!erboloid a. Penggunaan reflektor kedua, ang biasana disebut sebagai subrefle$tor atau subdish, memberikan gelar tambahan kebebasan untuk men$a!ai kinerja ang baik dalam sejumlah a!likasi ang berbeda. Untuk deskri!si akurat tentang kinerja, teknik difraksi harus digunakan untuk mem!erhitungkan difraksi rekening dari te!i subrefle$tor, terutama 'henits diameter ke$il ?<2. >e$ara umum,!engaturan@assegrainmenediakanberbagai manfaat, se!erti 1. kemam!uan untukmenem!atkanum!andi lokasi ang naman . !engurangans!illo&erdan radiasilobusminor ?. kemam!uan untuk mem!eroleh!anjangfo$alsetarajauh lebih besar dari!ada!anjang fisik <. kemam!uanuntuk !emindaian danFatau!erluasandaribalokdengan memindahkansalah satu !ermukaan Untuk men$a!ai karakteristik radiasi ang baik, subrefle$tor atau subdish harus bebera!a , setidakna bebera!a , !anjang gelombang diameter . Namun, kehadiranna mem!erkenalkan shado'ing ang meru!akan batasan utama !enggunaanna sebagai antena mi$ro'a&e . se$ara signifikan da!at menurunkan gain dari sistem, ke$uali reflektor utama adalah bebera!a !anjang gelombang diameter . :leh karena itu @assegrain biasana menarik untuk a!likasi ang membutuhkan keuntungan dari <+ d0 atau lebih .
Namun
demikian
, berbagai
teknik ang da!at digunakan
untuk
meminimalkan a!erture blo$king oleh subrefle$tor tersebut . 0ebera!a dari mereka adalah ?? 2 - 1 minimum blo$king dengan sederhana @assegrain , dan - memutar
@assegrains
>etidakna
untuk
blo$king
.
Pertama analisis kom!rehensif ang diterbitkan dari susunan @assegrain sebagai antena mi$ro'a&e adalah bah'a dengan Hannan ?? 2 . Dia menggunakan o!tik geometris
untuk
mem!eroleh
bentuk
geometri
dari
!ermukaan,
dan
ia
mem!erkenalkan konse! kesetaraan dari !akan &irtual dan !arabola setara.
eski!un analisisna tidak mem!rediksi rin$ian halus , itu tidak memberikan hasil ang $uku! baik . Perbaikan untuk analisisna telah di!erkenalkan ?< 2 ( ?* 2 . Untuk meningkatkan efisiensi a!erture , modifikasi ang $o$ok dengan bentuk geometris dari
!ermukaan men$erminkan telah diusulkan ?= 2 ( ?) 2 .
embentuk
kembali
dari
men$erminkan
!ermukaan digunakan untuk menghasilkan am!litudo dan fase distribusi diinginkan lebih satu atau kedua reflektor . >istem ang dihasilkan biasana disebut reflektor ganda sebagai berbentuk . Antena reflektor /ambar 15.) adalah sistem tersebut . Permukaan reflektor berbentuk , ang dihasilkan dengan menggunakan model analisis , diilustrasikan dalam ?) 2 . Hal ini juga telah diusulkan ?5 2 bah'a flange ditem!atkan di sekitar subrefle$tor untuk meningkatkan efisiensi a!erture . 8arena banak reflektor memiliki dimensi dan jari(jari kelengkungan besar dibandingkan
dengan
!anjang gelombang o!erasi , mereka se$ara tradisional diran$ang berdasarkan o!tik geometris- /: ?)2 . 8edua - @assegrain sistem tunggal dan double ( reflektor diran$ang untuk mengkon&ersi gelombang bola !ada sumber - fo$al !oint menjadi gelombang !lanar . oleh karena itu !ermukaan men$erminkan dari kedua sistem reflektor ang terutama di!ilih untuk mengkon&ersi fase 'a&efront dari bola ke !lanar . Namun, karena &ariable jari(jari kelengkungan !ada setia! titik refleksi , besarna medan ang di!antulkan juga berubah karena redaman ruang atau am!litudo faktor !enebaran <+ 2 atau faktor di&ergensi - <(1?1 0agian <.".? , ang meru!akan fungsi dari jari(jari kelengkungan dari !ermukaan !ada titik refleksi . %ni akhirna mengarah ke lan$i! am!litude muka gelombang !ada bidang a!erture . Hal ini biasana tidak diinginkan , dan kadang(kadang bias kom!ensasi sam!ai batas tertentu oleh desain !ola elemen um!an atau dari $ermin !ermukaan . Untuk
sha!ed(dualsistemreflektor,
ada
dua!ermukaanatauderajat
kebebasanangda!at dimanfaatkanuntuk mengkom!ensasi&ariasidalam fasedan am!litudo
darila!angan!ada
bidanga!erture.
setia!!ermukaanda!atdibentuk
Untuk
kembali
mengontrolfasedanFatauam!litudola!angan!ada menggunakano!tikgeometrisdan
menentukanbagaimana danuntuk
bidanga!erture,
mengangga!bah'a
mari
kita
bidangdi!an$arkan
olehfeed-!ola di'akili, baik dalamam!litudo dan fase, denganseikatsinarang memiliki!inggiranang
terdefinisi
dengan
baik.
%nibundelsinara'alnadi$egat
olehsubrefle$tordan duarefleksi,
kemudianolehreflektorutama.Pada
jugaseikatsinardenganfaseang
akhirnaout!ut,
setelah
ditentukandandistribusiam!litudo,
dan!inggiranang ditentukan, se!erti ang ditunjukkan!ada /ambar15.)-a <12. %ni telahditunjukan dalam<2 bah'a untuk sistemdua(reflektor dengan !embesaran tinggi-aitu,rasiobesardiameterreflektor utama ke diametersubrefle$tor bah'a lebih daria!erture -a distribusiam!litudodikendalikansebagian besar olehkur&asubrefle$tor. -b fasedistributionisdikendalikansebagian besar olehkelengkunganreflektor utama. :leh karena ituina@assegrainsistemduareflektormembentuk kembali dariutama!araboloid reflektorda!at digunakan untukmengo!timalkandistribusifasesementara.
7igure 15.) /eometri$al o!ti$s for the resha!ing and snthesis of the refle$tors of a@assegrainsstem. ->:U6@E 6. ittra and Q. /alindo(%srael >ha!ed Dual 6efle$tor >nthesis,EEE .ntennas and Propagation Society /esletter , Qol. , No. <, !!. 5), August 1)"+. -1)"+ %EEE h!erboloid subrefle$tor da!at digunakan untuk mengontrol distribusi am!litudo. %ni digunakan se$ara efektif dalam <2 untuk meran$ang sistem dua(reflektor berbentuk bidang ang ter$ermin oleh subrefle$tor memiliki bebas bulat fase ta!i
!ola am!litudo $s$<-KF. Namun, out!ut dari reflektor utama telah de!an fase gelombang sem!urna !esa'at dan distribusi am!litudo seragam !erkiraan ang baik, se!erti ang ditunjukkan !ada gambar 15.)-b. 8arena !era'atan ang kom!rehensif !engaturan ini da!at sangat !anjang, hana sebuah !engantar singkat sistem akan disajikan di sini. Pemba$a ang tertarik disebut direferensikan literatur. A.
bentuk @assegrain klasik
!engo!erasian !engaturan @assegrain da!at di!erkenalkan dengan merujuk ke!ada sosok 15.1-d dan dengan asumsi sistem bero!erasi dalam modus menerima atau transmisi. Untuk mengilustrasikan !rinsi!, diado!si modus menerima. ari kita berasumsi bah'a energi, dalam bentuk sinar !aralel, insiden atas sistem reflektor. Energi di$egat oleh reflektor utama, ang memiliki !ermukaan $ekung besar, ter$ermin ke arah subrefle$tor. Energi ang dikum!ulkan oleh !ermukaan $embung subdish ter$ermin oleh itu, dan ditujukan &erteI hidangan utama. ;ika sinar insiden !aralel, reflektor utama adalah !araboloid, dan subrefle$tor adalah h!erboloid, kemudian dikum!ulkan bundel sinar berfokus !ada satu titik. Penerima kemudian ditem!atkan !ada titik ini fokus. Prosedur ang sama da!at digunakan untuk menggambarkan sistem dalam mode transmisi. um!an ditem!atkan !ada titik fokus, dan biasana $uku! ke$il sehingga subdish terletak di 'ilaahna jauh(field. >elain itu, subrefle$tor $uku! besar bah'a it !enada!an sebagian besar radiasi dari feed. enggunakan !engaturan geometris !araboloid dan h!erboloid, sinar ter$ermin dari hidangan utama akan !aralel. Am!litudo lan$i! sinar mun$ul ditentukan oleh !ola !akan dan efek merun$ing geometri. /eometri dari sistem @assegrain klasik, mem!ekerjakan !araboloid $ekung sebagai hidangan utama dan h!erboloid $embung sebagai subrefle$tor, sederhana dan da!at digambarkan se!enuhna dengan hana em!at !arameter inde!enden -dua untuk setia! reflektor. Analisis rin$ian da!at ditemukan dalam ??2. Untuk membantu dalam memahami dan mem!rediksi kinerja !enting @assegrain, konse! &irtual !akan ??2 berguna. Dengan !rinsi! ini, ang nata feed dan subrefle$tor digantikan oleh sistem setara ang terdiri dari feed aa terletak di titik fokus utama reflektor, se!erti ang ditunjukkan oleh garis !utus(!utus gambar
15.?+-a. Untuk tujuan analisis kemudian, sistem baru adalah rangkaian tunggal( reflektor dengan hidangan utama asli, feed berbeda dan tidak subrefle$tor. 8onfigurasi &irtual feed da!at ditentukan dengan men$ari gambar o!tik ang nata feed. 9eknik ini hana akurat ketika memeriksa a!erture efektif feed dan ketika 8emam!uan untuk mem!eroleh a!erture efektif ang berbeda untuk makan &irtual dibandingkan dengan ang nata feed ini berguna dalam banak a!likasi se!erti dalam sebuah mono!ulse antena ??2. Untuk mem!ertahankan efisien dan 'ideband kinerja dan !emanfaatan ang efektif a!erture utama, sistem ini memerlukan a!erture besar feed, !anjang fo$al !anjang ang sesuai, dan struktur besar antena. Dimensi antena ang da!at di!ertahankan relatif ke$il dengan menggunakan konfigurasi @assegrain ang memanfaatkan besar feed dan !anjang fo$al ang !endek untuk reflektor utama. eski!un konse! &irtual !akan da!at memberi informasi kualitatif ang berguna untuk sistem @assegrain, hal ini tidak naman untuk analisis kuantitatif ang akurat. 0ebera!a batasan konse! &irtual(feed da!at diatasi oleh konse! !arabola setara ??2. :leh teknik !arabola setara, hidangan utama dan subrefle$tor digantikan oleh setara berfokus !ermukaan !ada jarak tertentu dari titik fokus nata. %ni !ermukaan ang terlihat !utus(!utus !ada gambar 15.?+-b, dan didefinisikan sebagai ??2 Rlokus !ersim!angan masuk sinar sejajar sumbu antena dengan ekstensi dari sinar sesuai ang kon&ergen menuju titik fokus nata.R 0erdasarkan sederhana
7igure 15.?+ Qirtual(feed and e4ui&alent !arabola $on$e!ts. ->:U6@E P. S. Hannan, i$ro'a&e Antennas Deri&ed from the @assegrain 9eles$o!e, 1E 2rans3 .ntennas Propagat3 Qol. AP(), No. , ar$h 1)*1. -1)*1 %EEE :!tik geometris ra tra$ing, setara dengan fokus !ermukaan untuk konfigurasi @assegrain adalah !araboloid !anjang fokusna sama dengan jarak dari &erteI na ke titik fokus ang nata. >istem ini juga mengurangi untuk !engaturan tunggal( reflektor, ang memiliki feed sama teta!i berbeda reflektor utama, dan itu akurat
ketika subrefle$tor adalah hana bebera!a gelombang diameter. Hasil ang lebih akurat da!at di!eroleh oleh termasuk !ola Difraksi. %a juga memiliki kemam!uan untuk fokus ke arah titik fokus nata gelombang !esa'at masuk, insiden dari arah ang berla'anan, dengan $ara ang sama sebagai hidangan utama sebenarna dan subrefle$tor. 0. @assegrain dan bentuk(bentuk /regorian >elain bentuk @assegrain, ada konfigurasi lain ang mem!ekerjakan berbagai reflektor utama dan subrefle$tor !ermukaan dan termasuk $ekung, $embung dan datar bentuk ??2. Dalam satu bentuk, hidangan utama diadakan in&arian sementara beam'idth !akan ang semakin meningkat dan dimensi aksial antena semakin menurun. Dalam bentuk lain, feed beam'idth diangga! in&arian sementara reflektor utama menjadi semakin menanjung dan dimensi aksial semakin meningkat. >erangkaian konfigurasi di mana beam'idth !akan adalah semakin meningkat, sementara keseluruhan dimensi antena diadakan teta!, ditunjukkan dalam gambar 15.?1. Lima !ertama dirujuk sebagai @assegrainforms sementara dua ang terakhir adalah bentuk /regorian, konfigurasi ang miri! dengan telesko! /regorian. >ejumlah
!arameter
berkisar,
bersama
dengan
membedakan
karakteristik,
ditunjukkan bersama sketsa konfigurasi masing(masing. Hidangan utama untuk konfigurasi keem!at telah merosot untuk kontur datar, subrefle$tor untuk kontur !arabola, dan mereka da!at di!isahkan oleh jarak ang mana !erkiraan ra(tra$ing sah. Untuk konfigurasi kelima, subrefle$tor telah merosot untuk kontur eli!s $ekung konol ekstrim dan hidangan utama untuk bentuk !arabolik $embung, dengan bekas ang lebih besar dari!ada ang terakhir. Untuk konfigurasi dua, ang disebut sebagai bentuk /regorian, titik fokus dari maindish telah !indah ke regionbet'een dua !iring dan subrefle$tor telah men$a!ai kontur eli!s $ekung. 8etika ukuran keseluruhan dan beam'idth !akan /regorian klasik ang identik dengan @assegrain klasik, bentuk /regorian memerlukan !anjang fokus !endek untuk hidangan utama. 7eed untuk kedua bentuk /regorian telah !indah ke lokasi antara fokus hidangan utama dan subrefle$tor sementara hidangan utama memiliki dimensi ang sama se!erti bentuk !ertama. >e$ara
umum, konfigurasi ini telah bebera!a besar kerugian ang membuatna menarik untuk banak a!likasi antena Dari data di gambar 15.?1, ukuran lubang efektif &irtual dan nata feed da!at disim!ulkan. 8etika subrefle$tor datar, nata dan &irtual feed identik. 7eed &irtual @assegrain konfigurasi, ang memiliki subrefle$tor $ekung, memiliki beam'idths ang lebih ke$il dan lebih besar lubang efektif dari!ada konektorna nata feed. Namun, feed &irtual konfigurasi /regorian klasik ang juga memiliki subrefle$tor $ekung memiliki ukuran lobang efektif ang lebih ke$il thanthat nata feed. 8onse! setara !arabola da!at juga digunakan untuk menentukan ujung am!litudo di rangkaian @assegrain. >e!erti untuk konfigurasi front(fed.
/ambar 15.?1 >eri @assegrainan d bentuk reflektor /regorian. ->U0E6 P. S. Hannan, RAntena i$ro'a&e 0erasal dari 9elesko! @assegrain,R %6E 9rans. Antena Pro!agat., Qol. AP(), No , aret 1)*1. -1)*1 %EEE Lan$i!na am!litudo atau iluminasi a!erture ditentukan oleh !ola radiasi dari um!an dimodifikasi oleh faktor !elemahan ruang reflektor. Am!litudo lan$i! dari @assegrain konfigurasi identik dengan !engaturan 7ront(fed ang se$ara aktual dan ang fo$al length adalah !anjang fo$al na setara. Dengan kata lain, !roses ini identik dengan konfigurasi front(fed bah'a fe F d rasio ang digunakan. 15,5 6E7LE89:6 0:LA Pembahasan
dan
hasil
ang
disajikan
dalam
bagian
sebelumna
menggambarkan bah'a reflektor !araboloidal adalah !erangkat $ollimating anideal . Namun, meski!un semua na keuntungan dan banak a!likasi itu sangat $a$at dalam !emindaian sudut . eski!un s$anning da!at dilakukan dengan - 1 rotasi mekanik dari keseluruhan struktur , dan - !er!indahan dari um!an saja , itu digagalkan oleh mekanik besar momen inersia dalam kasus !ertama dan dengan koma besar dan >ilindris di kedua. >ebalikna , reflektor bola da!at membuat 'ide(angle s$anner ideal karena konfigurasi geometris simetris na . Namun, terkendala oleh miskin !ro!erti $ollimating melekat . ;ika, misalna , sumber titik ditem!atkan di fokus bola , tidak menghasilkan gelombang !esa'at . 8eberangkatan 'a&efront ter$ermin dari
gelombang !esa'at dikenal sebagai aberasi sferis , dan itu tergantung !ada diameter dan fo$al length bola . Dengan timbal balik , gelombang insiden !esa'at !ada reflektor bulat sejajar !ermukaan !orosna tidak bertemu !ada titik fokus . Namun bola reflektor memiliki kemam!uan memfokuskan gelombang insiden !esa'at di berbagai sudut oleh menerjemahkan dan berorientasi feed dan dengan menerangi bagian ang berbeda dari struktur geometri . 1.+++ ( ft diameter reflektor 1 2 di Are$ibo , Puerto 6i$o adalah sebuah bola reflektor ang !ermukaanna dibangun ke bumi dan !emindaian dilakukan dengan gerakan feed . 8arakteristik fokus dari reflektor bulat khas diilustrasikan dalam
/ambar
15.? selama tiga sinar. 9itik 7 inthe angka adalah fokus !araksial, dan
sama
dengan satu(setengah jari(jari bola. 9he kaustik !ermukaan ane!i$$loid dan dihasilkan oleh !antulan sinar !aralel. >ebuah garis merosot 7Q kaustik ini sejajar dengan sinar insiden dan memanjang dari fokus !araksial ke !un$ak dari reflektor. ;ika seseorang menggambar diagram sinar gelombang insiden !esa'at dalam keru$ut 1+ , itu akan menunjukkan bah'a semua energi harus mele'ati garis 7Q. Dengan demikian, $anbe garis 7Q digunakan untuk !enem!atan um!an untuk interse!si gelombang insiden !esa'at !aralel ke garis aksial. Dengan demikian da!at dikatakan bah'a reflektor bola memiliki fokus garis
bukan titik. Namun,
am!litudo dan fase koreksi harus dilakukan dalam rangka
untuk me'ujudkan
efisiensi antena maksimal. Ashmead dan Pi!!ard ebuah kaustik adalah titik, garis, atau !ermukaan di mana semua sinar di dalam sebuah kemasan lulus dan di mana intensitas tak terbatas. 8austik juga meruum!an lokus geometris semua !usat kelengkungan gelombang !ermukaan. @ontoh itu termasuk garis fokus untuk silinder reflektor !arabola dan titik fokus dari reflektor !araboloidal.
/ambar 15.? /eometri reflektor 0ulat dan sinar ang membentuk kaustik. &erteI sehingga nilai error !ath maksimum
dan kesalahan fase maksimum tidak berbeda dari !araboloid dengan lebih dari oneeighth dari !anjang gelombang. %ni, bagaimana!un, menebabkan besar f F d dan !emanfaatan ka'asan miskin. Hasil seru!a di!eroleh oleh Li <<2. Dia menatakan bah'a total kesalahan fase -jumlah nilai absolut maksimum kesalahan fase !ositif dan negatif lebih dari satu lobang radius !aling tidak 'henthe kesalahan fase di te!i a!erture adalah nol. dengan demikian fo$al length o!timal
Dimana 6 B jari(jari reflektor bola a B jari(jari a!erture digunakan ;adi ketika 6 B a, !anjang fokus o!timal adalah +.<**56 dan total sesuai kesalahan fase, dengan menggunakan rumus ang ditemukan dalam <<2, adalah +,+*
ukuran a!erture !emberian maIimum terda!at nilai maksimum dari total ang diijinkan kesalahan fase, dan itu diberikan oleh <<2
di mana -? F adalah total kesalahan fase in'a&elen /9Hs. $ontoh 15.< >ebuah reflektor bola memiliki diameter 1+(ft. ;ika !ada 11, /H# taha! maksimum kesalahan adalah F1*, menemukan a!erture maksimum ang dii#inkan. >olusi Pada f B 11, /H#
Untuk mengatasi kelemahan feed titik dan meminimalkan !enim!angan bola , >!en$er, >letten , dan Salsh <5 2 adalah ang !ertama untuk mengusulkan !enggunaan garis sumber makan . Alih(alih sumber garis kontinu , satu set elemen um!an diskrit da!at digunakan Untuk mengurangi aberasi bola 'henthe ditem!atkan dengan benar se!anjang sumbu in the sekitar fokus !araksial . ;umlah elemen , !osisi mereka , dan bagian dari !ermukaan reflektor ang mereka menerangi ditentukan oleh 'a&efront diijinkan distorsi , ukuran, dan kelengkungan reflektor . Hal ini ditunjukkan !ada /ambar 15.?? <* 2 . Um!an tunggal ang terletak dekat fokus !araksial akan menerangi bagian tengah reflektor . ;ika reflektor besar , unsur(unsur um!an tambahan se!anjang sumbu menuju &erteI akan di!erlukan untuk meminimalkan kesalahan fase di a!erture . Um!an utama desain akan menjadi kom!romi antara satu elemen dan distribusi line( sumber . U!aa ekstensif telah ditem!atkan !ada analisis dan !er$obaan bola reflektor , dan sebagian besar da!at ditemukan didokumentasikan dalam sebuah buku kertas di$etak ulang 1 2 . >elain itu, sejumlah !ola dua dimensi dan a!erture !esa'at konstan kontur am!litudo , untuk feed simetris dan offset, telah dihitung + 2 .
15,* UL9%ED%A Dalam @D ang meru!akan bagian dari buku ini, sumber(sumber berikut multimedia ang disertakan untuk re&ie', !emahaman, dan &isualisasi materi bab ini
/ambar 15.?? !en$ahaaan 6efle$tor oleh bagian um!an ditem!atkan di antara fokus !araksial dan &erteI. ->U0E6 A@ >$hell, R9he Difraksi 9eori Large(A!erture >!heri$al Antena 6eflektor,R %6E 9rans. Antena Pro!agat., Qol. AP(11, No < ;uli 1)*?. -1)*? %EEE a. 8uesioner interaktif berbasis ;a&a, dengan ja'aban. b. Program kom!uter atlab, ditunjuk 6efle$tor, untuk kom!utasi dan menam!ilkan ang radiation$hara$teristi$s dari reflektor !araboloidal. $. Po'er Point -PP9 &ie'gra!hs, inmulti$olor.
6E7E6EN>% 1. A. S. Lo&e -ed., 1eflector .ntennas, %EEE Press, Ne' ork, 1)=". . . :bha, :n the 6adiation of a @orner 6efle$tor 7inite in Sidth, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3, Qol. AP(11, No. , !!. 1=1?, ar$h 1)*?. ?. @. A. 0alanis and L. Peters, ;r., E4uatorial Plane Pattern of an AIial(9E >lot on a 7inite >i#e /round Plane, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(1=, No. ?, !!. ?51?5?, a 1)*). <. @. A. 0alanis, Pattern Distortion Due to Edge Diffra$tions, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3, Qol. AP(1", No. <, !!. 5515*?, ;ul 1)=+. 5. @. A. 0alanis, Analsis of an Arra of Line >our$es Abo&e a 7inite /round Plane, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3, Qol. AP(1), No. , !!. 1"11"5, ar$h 1)=1. *. D. Pro$tor, /ra!hs >im!lif @orner 6efle$tor Antenna Design, 4icroa5es, Qol. 1<, No. =, !!. <"5, ;ul 1)=5. =. E. 0. oullin, 1adio .erials, :Iford Uni&ersit Press, 1)<), @ha!ters 1 and ?. ". 6. E. Pale and N. Siener, 6ourier 2ransforms in the 7omplex 8omain, Ameri$anathemati$al >o$iet, Pro&iden$e, 6.%., !. 11*, 1)?<.
). P. A. ;. 6atnasiri, 6. /. 8ououmjian, and P. H. Pathak, 9he Side Angle >ide Lobes of 6efle$tor Antennas, Ele$tro>$ien$e Laborator, 9he :hio >tate Uni&ersit, 9e$hni$al 6e!ort 1"?(1, ar$h ?, 1)=+. 1+. /. L. ;ames and Q. 8erdemelidis, 6efle$tor Antenna 6adiation Pattern Analsis b E4ui&alent Edge @urrents, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(1, No. 1, !!. 1)<, ;anuar 1)=?. 11. @. A. ent#er and L. Peters, ;r., A /9D Analsis of the 7ar(out >ide Lobes of @assegrain Antennas, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3, Qol. AP(?, No. 5, !!. =+=+), >e!tember 1)=5. 1. L. . LaLonde and D. E. Harris, A High Performan$e Line >our$e 7eed for the A%: >!heri$al 6efle$tor, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(1", No. 1, !!. <1<", ;anuar 1)=+. 1?. A. S. 6udge, :ffset(Paraboli$(6efle$tor Antennas A 6e&ie', Proc3 EEE, Qol. **, No. 1, !!. 15)1*1", De$ember 1)=". 1<. P. ;. 0. @larri$oats and /. 9. Poulton, High(Effi$ien$ i$ro'a&e 6efle$tor Antennas A 6e&ie', Proc3 EEE, Qol. *5, No. 1+, !!. 1<=+15+, :$tober 1)==. 15. :. Ha$henberg, 0. H. /rahl, and 6. Sielebinski, 9he 1++(eter 6adio 9eles$o!e at Effelsberg, Proc3 EEE, Qol. *), No. ), !!. 1""1)5, 1)=?. 1*. P. D. Potter, S. D. erri$k, and A. @. Lud'ig, 0ig Antenna >stems for Dee!( >!a$e @ommuni$ations, .stronaut3 .eronaut3, !!. "<)5, :$tober 1)**. 1=. >. >il&er -ed., 4icroa5e .ntenna 2heory and 8esign, $/ra'(Hill, Ne' ork, 1)<) -%9 6adiationLab. >eries, Qol. 1. 1". ;. 7. 8auffman, S. 7. @ros'ell, and L. ;. ;o'ers, Analsis of the 6adiation Patterns of 6efle$tor Antennas, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3, Qol. AP(<, No. 1, !!. 5? *5, ;anuar 1)=*.
1). 6. E. @ollinan d 7. ;. u$ker -eds., .ntenna 2heory Part , $/ra'(Hill, Ne' ork, !!. ?*<", 1)*). +. P. 8. Agra'al, ;. 7. 8auffman, and S. 7. @ros'ell, @al$ulated >$an @hara$teristi$s of a Large >!heri$al 6efle$tor Antenna, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(=, No. ?, !!. e$tions, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(1<, No. 1, !!. ?=<+, ;anuar 1)**. ?. A. S. Lo&e, >ome Highlights in 6efle$tor Antenna De&elo!ment, 1adio Sci3, Qol. 11, Nos. ", ), !!. *=1*"<, August>e!tember 1)=*. <. D. 8. @heng, Effe$t of Arbitrar Phase Errors onthe /ainan d 0eam'idth @hara$teristi$s of 6adiationPattern , 1E 2rans3 .ntennas Propagat3, Qol. AP(?, No. ?, !!. 1<51<=, ;ul 1)55. 5. . . Hu, A ethod of Determining Phase @enters and %ts A!!li$ation to Ele$tromagneti$ Horns, 93 6ranklin nst3, !!. ?1?), ;anuar 1)*1. *. ;. 6u#e, 9he Effe$t of A!erture Errors on the Antenna 6adiation Pattern, /ue5o 7imento Suppl3, Qol. ), No. ?, !!. ?*<?"+, 1)5. =. H. @. innett and 0. a$A. 9homas, 7ields in the %mage >!a$e of >mmetri$al 7o$using 6efle$tors, Proc3 EE, Qol. 115, !!. 1<1)1!illo&er of Paraboloidal 6efle$tor Antennas, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(1, No. , !!. 1*<1*), ar$h 1)=?. ). 6. E. La'rie and L. Peters, ;r., odifi$ations of Horn Antennas for Lo' >ide Lobe Le&els, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3, Qol. AP(1<, No. 5, !!. *+5*1+, >e!tember 1)**.
?+. A. ;. >immons and A. 7. 8a, 9he >$alar 7eed(A High Performan$e 7eed for Large Paraboloid 6efle$tors, 8esign and 7onstruction of :arge Steerable .erials , %EE @onf. Publ. 1, !!. 1?1=, 1)**. ?1. S. . 9ruman and @. A. 0alanis, :!timum Design of Horn 7eeds for 6efle$tor Antennas, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(, No. <, !!. 5"55"*, ;ul 1)=<. ?. 0. Houshmand, 0. 7u, and . 6ahmat(>amii, 6efle$tor Antenna Analsis >oft'are, Qol. %%, @ha!ter 11, @AEE @enter for ultimedia Edu$ation, Uni&ersit of Utah, !!. <<=<*5, 1))5. ??. P. S. Hannan, i$ro'a&e Antennas Deri&ed from the @assegrain 9eles$o!e, 1E 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(), No. , !!. 1<+15?, ar$h 1)*1. ?<. S. Q. 9. 6us$h, >$attering from a H!erboloidal 6efle$tor ina @assegrain7eed >stem, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3, Qol. AP(11, No. <, !!. <1<<1, ;ul 1)*?. ?5. P. D. Potter, A!!li$ation of >!heri$al Sa&e 9heor to @assegrainian(7ed Paraboloids, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3, Qol. AP(15, No. *, !!. ===?*, No&ember 1)*=. ?*. S. @. Song, :n the E4ui&alent Parabola 9e$hni4ue to Predi$t the Performan$e @hara$teristi$s of a @assegrain>stem 'ith an:f fset 7eed, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3, Qol. AP(1, No. ?, !!. ??5??), a 1)=?. ?=. Q. /alindo, Design of Dual(6efle$tor Antennas 'ith Arbitrar Phase and Am!litude Distributions, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(1, No. <, !!. <+?<+", ;ul 1)*<. ?". S. 7. Silliams, High Effi$ien$ Antenna 6efle$tor, 4icroa5e 9ournal, Qol. ", !!. =)", ;ul 1)*5. ?). /. S. @ollins, >ha!ing of >ubrefle$tors in @assegrainian Antennas for aIimum A!erture Effi$ien$, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(1, No. ?, !!. ?+) ?1?, a 1)=?. <+. @. A. 0alanis, .d5anced Engineering Electromagnetics, ;ohn Sile >ons, %n$., Ne' ork, !!. =<<=*<, 1)"). <1. 6. ittra and Q. /alindo(%srael, >ha!ed Dual 6efle$tor >nthesis, EEE .ntennas Propagation Society /esletter , Qol. , No. <, !!. 5), August 1)"+. <. 8. A. /reen, odified @assegrain Antenna for Arbitrar A!erture %llumination, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(11, No. 5, !!. 5")5)+, >e!tember 1)*?. !heri$al 6efle$tors as i$ro'a&e >$anning Aerials, 93 nst3 Elect3 Eng3, Qol. )?, Part %%%(A, !!. *=*?, 1)<*.
<<. 9. Li, A >tud of >!heri$al 6efle$tors as Side(Angle >$anning Antennas, 1E 2rans3 .ntennas Propagat3, Qol. AP(=, No. ?, !!. ?*, ;ul 1)5). <5. 6. @. >!en$er, @. ;. >letten, and ;. E. Salsh, @orre$tion of >!heri$al Aberration b a Phased Line >our$e, Proceedings /ational Electronics 7onference , Qol. 5, !!. ?+???, 1)<). <*. A. @. >$hell, 9he Diffra$tion 9heor of Large(A!erture >!heri$al 6efle$tor Antennas, EEE 2rans3 .ntennas Propagat3 , Qol. AP(11, No. <, !!. <"
!ASALA&
15.1 . >ebuah sumber garis ang tak terbatas , dari + arus listrik konstan , ditem!atkan sebuah s jarak di atas bidang datar dan tanah tak terbatas listrik . 9urunkan faktor arra. 15. . Untuk reflektor sudut dengan sudut termasuk dari 3 B *+, <5, ?+ - a 9urunkan faktor arra - 15(= ( - 15 ( )b . - b Plot kekuatan medan se!anjang sumbu - K B )+, B + >ebagai fungsi dari jarak feed( to( &erteI , + s F 1+ . 15.? . Pertimbangkan reflektor sudut dengan sudut termasuk dari 3 B ?* . - a 9urunkan faktor arra. - b Plot kekuatan medan relatif se!anjang sumbu - K B )+, B + >ebagai sebuah fun$tion dari feed ( to( titik jarak s , untuk + s F 1+ . - $ 9entukan jarak ang menghasilkan !ertama kekuatan medan maksimum ang mungkin se!anjang sumbu . Untuk jarak ini , a!a adalah rasio kekuatan medan dari sudut reflektor se!anjang sumbu untuk kekuatan medan um!an elemen saja [ - d Untuk jarak di bagian $ , !lot kekuatan !atterninthe dinormalisasi Pesa'at a#imut - K B )+ . 15.< . A *+ sudut reflektor , dalam hubunganna dengan um!an di!ol F , digunakan dalam sistem !ela$akan radar . >alah satu !ersaratan untuk sistem tersebut adalah bah'a antena , di salah satu modus o!erasina , memiliki nol di se!anjang de!an simetri sumbu . %norder untuk men$a!ai hal ini , a!a ang harus jarak um!an dari &erteI - in'a&elen /9Hs [ Untuk menda!atkan kredit , berikan semua nilai ang mungkin dari jarak feed( to( &erteI . 15.5 . Untuk reflektor !arabola , menurunkan - 15(5 ang berkaitan dengan f F d rasio na subtended %+ sudut .
15.* . 9unjukkan bah'a untuk reflektor !arabola - a + f F d +,5 berkaitan dengan 1"+ K+ )+ - b +,5 f F d C berkaitan dengan )+ K+ + 15.= . Diameter antena reflektor !araboloidal - !iring , ang digunakan untuk tele&isi !ublik stasiun , adalah 1+ meter . @ari jarak jauh ( #ona jika antena digunakan !ada dan < /H# . 15." . 9unjukkan bah'a dire$ti&it dari a!erture melingkar seragam diterangi diameter d sama dengan - Jd F . 15,) . Qerifikasi - 15(?? dan - 15 ( ??a . 15.1+ . 0idang di!an$arkan oleh reflektor !araboloidal dengan f F d rasio +,5 adalah gi&enb E B - aI W a sin M $os M f - r , K , M dimana I ( kom!onen adalah $o ( !ol dan ( kom!onen adalah $ross( !ol . -a Pada obser&ationan gle - s - indegrees - + ( 1"+ Adalah $ross( !ol minimum [ 0era!akah nilai minimum [ - b Pada obser&ationan gle - s - indegrees - + ( 1"+ Adalah $ross( !ol maksimal [ 0era!akah nilai maksimum [ - $ A!a ang dimaksud dengan !olarisasi faktor rugi ketika antena !enerima adalah linear ter!olarisasi inthe I ( arah . - d A!akah !olarisasi faktor rugi ketika antena !enerima adalah linear ter!olarisasi inthe ( arah . -
e
A!a ang harus !olarisasi
antena
!enerima
dalam rangka
untuk
menghilangkan kerugian akibat !olarisasi [ enuliskan ungka!an !olarisasi dari antena !enerima untuk men$a!ai hal ini . 15.11 . Qerifikasi - 15(<) dan - 15(5< .
15.1 . >ebuah reflektor ke$il !arabola - dish re&olusi , disebut sebagai suatu !araboloid , sekarang sedang diiklankan sebagai antena 9Q untuk siaran langsung . dengan asumsi diameter reflektor adalah 1 meter , menentukan !ada ? /H# dire$ti&it -dalam d0 antena jika um!an ang diberikan sedemikian ru!a sehingga - a iluminasi atas a!erture seragam - ideal - b efisiensi lan$i! adalah "+ T sedangkan efisiensi s!illo&er adalah "5 T . mengangga! tidak ada kerugian lainna . A!a efisiensi a!erture total antena - dalam d0 [ 15.1? . 9he 1<+ ( ft - <,*= m !araboloidal reflektor di National 6adio Astronom :bser&ator , /reen0an k , S. Qa , memiliki f F d rasio +,<"< . 9entukan - a sudut subtended reflektor - b efisiensi a!erture asumsi !ola um!an simetris dan gain !atternis diberikan oleh $os;%<"= , di mana K Diukur dari sumbu reflektor - $ dire$ti&it dari seluruh sistem ketika antena bero!erasi !ada 1+ /H# , dan diterangi oleh !ola um!an dari bagian - b - d dire$ti&it dari seluruh sistem !ada 1+ /H# ketika reflektor menalaoleh um!an !atternof bagian - b dan de&iasi fase a!erture maksimum adalah rad JF1* 15.1< . >ebuah reflektor !araboloidal memiliki f F d rasio +,?" . menentukan - a K ang $osn Um!an simetris !attern'ill memaksimalkan a!erture na efisiensi - b dire$ti&it reflektor 'henthe fo$al length adalah 1+ - $ nilai um!an !atternin d0 - relatif terhada! mainmaIimum bersama te!i reflektor . 15.15 . Diameter anedu$ation al 9Q stasiun reflektor adalah 1+ meter . Hal ini diinginkan untuk designthe reflektor !ada 1 /H# dengan af F d rasio +,5 . 9he !atternof um!an adalah diberikan oleh
Asumsikan !ola simetris di M ang Arah. 9entukan berikut ini
-a ;umlah sudut subtended reflektor -dalam derajat -b A!erture efisiensi -dalamT -$ Dire$ti&it reflektor -berdimensi dan dalam d0. 15.1*. >ebuah antena reflektor !araboloidal bumi berbasis 1+(m diameter, ang digunakan untuk tele&isi satelit, memiliki rasio f F d +,
dimana /+ adalah konstanta, menentukan -a jumlah sudut subtended reflektor -dalam derajat -b nilai /+. -$ efisiensi a!erture -dalamT. 15.1=. A 1+(m diameter antena reflektor !araboloidal bumi berbasis, ang digunakan untuk tele&isi satelit, memiliki total sudut subtended dari 1+. dengan asumsi gain!attern am!litudo um!an adalah rotationall simetris di M dan diberikan oleh
dimana /+ adalah konstanta, menentukan -a nilai /+ -b efisiensi lan$i! -dalamT. 0andingkan efisiensi a!erture dari !ola di atas dengan ang
anakah dari efisiensi a!erture dua !ola ]lebih rendah, dan menga!a. enjelaskan menga!a dengan membandingkan kualitatif lan$i! ang sesuai dan s!illo&er efisiensi, dan dengan demikian efisiensi a!erture, dari dua !ola um!an melakukan ini tan!a mem!erhitungkan lan$i! dan s!illo&er efisiensi. 15.1". Um!an simetris !atternfor reflektor !araboloidal diberikan oleh
dimana /+ adalah konstan. -a E&aluasi /+ konstan. -b 9urunkan aneI!ression untuk efisiensi a!erture. -$ @ari sudut subtended reflektor ang akan memaksimalkan a!erture efisiensi. A!a efisiensi a!erture maksimum[ 15.1). >ebuah reflektor !araboloidal bero!erasi !ada frekuensi 5 /H#. %ni adalah " meter indiameter, dengan f F d rasio +,5. Hal ini diberi makan dengan antena ang utama !atternis simetris dan ang $anbe didekati dengan
@ari ang -a efisiensi a!erture -b dire$ti&it keseluruhan -$ efisiensi s!illo&er -d efisiensi lan$i! 15.+. >ebuah reflektor !araboli$ memiliki diameter 1+ meter dan memiliki sudut termasuk dari %+ B ?+. Dire$ti&it !ada frekuensi o!erasi dari 5 /H# adalah 5.<+.+++. Efisiensi fase, efisiensi !olarisasi, efisiensi !enumbatan, dan a$ak efisiensi error semua 1++T. Um!an memiliki !ola !hi(simetris ang diberikan oleh
@ari lan$i! , s!illo&er , dan efisiensi keseluruhan . 15.1 . >ebuah diameter 1+ meter reflektor !araboloidal digunakan sebagai antena satelit 9Q . 7okus ( to( diameter rasio reflektor adalah +,5?* dan !ola um!an inthe region$anbe maju didekati dengan $os - KX . >elama daerah reflektor , ke!adatan daa datang dari satelit da!at di!erkirakan
oleh gelombang bidang seragam dengan ke!adatan kekuatan 1+ 'attsFm . Pada ter $en frekuensi ) /H# - a 0era!akah dire$ti&it maksimum reflektor - dalam d0 [ - b Dengan asumsi tidak ada kerugian a!a!un , a!a daa maksimum ang da!at dikirim ke !enerima 9Q ang terhubung ke reflektor melalui sebuah lossless saluran transmisi [ 15. . >ebuah diameter ? meter reflektor !arabola digunakan sebagai antena !enerima untuk satelit !enerimaan tele&isi di 5 /H# . 6eflektor terhubung ke tele&isi !enerima melalui kabel koaksial =" (ohm . Efisiensi a!erture adalah sekitar =5 T . Dengan asumsi ke!adatan daa maksimum kejadian dari satelit adalah 1+ mi$ro'atts F meter !ersegi dan gelombang insiden adalah !olarisasi ( $o$ok untuk antena reflektor , a!a ang - a Dire$ti&it antena - dalam d0 - b aksimum daa - dalam 'att ang $anbe disam!aikan ke!ada !enerima 9Q [ Asumsikan tidak ada kerugian . - $ Po'er - dalam 'att dikirim ke 9Q !enerima jika koefisien refleksi !ada saluran transmisi F !enerimaan 9Q terminal !ersim!angan adalah +, . asumsikan tidak ada kerugian lainna . 15.? . >ebuah antena reflektor dengan total sudut subtended dari 1+ diterangi di 1+ /H# dengan um!an ang diran$ang khusus sehingga efisiensi a!erture (na ham!ir kesatuan . ;arak fokus reflektor adalah 5 meter . Dengan asumsi radiasi Pola ham!ir simetris , menentukan - a beam'idth Half (!o'er - dalam derajat . - b tingkat >idelobe - dalam d0 . - $ Dire$ti&it - dalam d0 . rumus on8raus - d Dire$ti&it - dalam d0 berbasis ] dan formula 9ai Pereira . - e Loss indire$ti&it - dalam d0 jika !ermukaan memiliki rms kekasaran a$ak +.*< mm .
