카세그레인 안테나
Cassegrain antenna
통신 및 레이더에서 카세그레인 안테나는 공급 안테나가 오목한 주 포물선 반사판 접시의 표면 또는 배후에 장착되는 포물선 안테나로 1차 반사판 앞에 매달린 작은 볼록형 2차 반사판을 지향한다.피드로부터의 전파 빔은 2차 반사기를 비추고, 2차 반사기는 주 반사기 접시에 반사되며, 주 반사기는 다시 앞쪽으로 반사되어 원하는 빔을 형성한다.카세그레인 설계는 포물선 안테나, 특히 위성 지상국, 전파 망원경 및 통신 위성 등의 대형 안테나에서 널리 사용됩니다.
기하학.
1차 반사체는 포물면이고, 2차 반사체의 모양은 쌍곡면이다.시준된 평면파 빔을 방사하기 위한 기하학적 조건은 공급 안테나가 쌍곡선의 원초점에 위치하는 반면, 1차 반사체의 초점은 [1]쌍곡선의 근초점과 일치한다.일반적으로 보조 반사기와 공급 안테나는 접시의 중심 축에 위치합니다.그러나 오프셋 카세그레인 구성에서는 1차 접시 반사체가 비대칭이며 초점과 2차 반사체가 접시의 한쪽에 위치하여 2차 반사체가 빔을 부분적으로 방해하지 않는다.
이점
이 설계는 "전면 공급" 또는 "주요 초점"이라고 불리는 가장 일반적인 포물선 안테나 설계의 대안으로, 공급 안테나 자체가 접시 앞에 포커스를 잡고 접시 쪽을 향하도록 매달려 있습니다.Casegrain은 좀 더 복잡한 설계이지만, 일부 애플리케이션에서는 전면 피드보다 더 많은 이점을 가지고 있기 때문에 복잡성이 증가합니다.
- 공급 안테나 및 관련 도파관 및 "프런트 엔드" 전자 장치는 나가는 [1][2]빔의 일부를 차단하는 전면이 아니라 접시 위 또는 뒤에 배치할 수 있습니다.따라서 이 설계는 위성통신 지상 안테나, 전파망원경 및 일부 통신위성의 안테나 등 부피가 크거나 복잡한 [1]피드를 가진 안테나에 사용됩니다.
- 위성 지상 안테나 및 전파 망원경에서 중요한 또 다른 장점은 공급 안테나가 전면 공급 안테나처럼 접시 쪽으로 후방으로 향하지 않고 전방으로 향하기 때문에 2차 반사기를 놓치는 빔의 일부에 의해 발생하는 유출 측면부가 아래가 아닌 차가운 하늘을 향해 위쪽으로 향한다는 것이다.따뜻한 [2]지구를 향해수신 안테나에서는 접지 노이즈 수신이 감소하여 안테나 노이즈 온도가 낮아집니다.
- 이중 리플렉터 쉐이핑:신호 경로에 두 번째 반사 표면이 있으면 최대 성능을 위해 방사선 패턴을 조정할 수 있습니다.예를 들어 급전 안테나의 복사가 접시 바깥쪽으로 떨어져 나가기 때문에 일반 포물선 안테나의 이득이 낮아지고 그 부분의 '조명'이 낮아진다."듀얼 리플렉터 쉐이핑"에서는 2차 리플렉터의 모양이 접시의 외부 영역으로 더 많은 신호 전력을 전달하도록 변경되어 1차 리플렉터의 조명이 보다 균일하게 되어 이득을 극대화한다.그러나 이 경우 더 이상 정확하게 쌍곡선이 아니므로(아직 매우 가깝지만) 상수 위상 특성이 손실됩니다.단, 이 위상오차는 프라이머리 미러의 형상을 약간 조정함으로써 보정할 수 있습니다.그 결과 제작 및 [3][4]테스트에 까다로운 표면을 희생하면서 게인 또는 게인/스필오버 비율이 높아집니다.그 외의 접시 조명 패턴도 합성할 수 있습니다.예를 들어, 접시 가장자리가 매우 테이퍼화되어 있는 초저유출 사이드 보브, 중앙의 「구멍」이 있는 패턴 등, 먹이의 그림자를 저감 할 수 있습니다.
- Cassegrain 설계를 사용하는 또 다른 이유는 안테나의 초점거리를 늘리고 사이드롭을 줄이는 등의 [2][5]이점입니다.접시 안테나에 사용되는 포물선 반사체는 곡률이 크고 초점 거리가 짧다. 초점은 접시 입구 근처에 위치하여 공급 구조 또는 보조 반사체를 유지하는 데 필요한 지지대의 길이를 줄일 수 있다.전형적인 포물선 안테나의 초점비(f-숫자, 접시 지름에 대한 초점거리의 비율)는 0.25–0.8인데, 망원경과 같은 광학 시스템에 사용되는 포물선 거울의 경우 3–8이다.전면 급전 안테나에서 초점 거리가 긴 "평탄한" 포물선 접시는 접시에 대해 공급을 단단하게 고정하기 위해 실용적으로 정교한 지지 구조를 필요로 한다.단, 이 작은 초점비의 단점은 안테나가 초점으로부터의 작은 편차에 민감하다는 것입니다.즉, 효과적으로 초점을 맞출 수 있는 각폭이 작다는 것입니다.전파망원경과 통신위성의 최신 포물선 안테나는 특정한 빔 패턴을 만들기 위해 초점 주위에 모여 있는 피드혼의 배열들을 사용한다.여기에는 큰 초점비의 양호한 축 외 초점 특성이 필요하며, Cassegrain 안테나의 볼록한 2차 반사경이 이를 크게 증가시키기 때문에 이러한 안테나는 일반적으로 Cassegrain 설계를 사용합니다.
- 초점 거리가 길면 축외 [2]피드의 교차 편파 판별도 개선됩니다.이는 두 개의 직교 편파 모드를 사용하여 별도의 정보 채널을 전송하는 위성 안테나에서 중요합니다.
카세그레인의 단점은 전면 공급 접시에서처럼 넓은 1차 반사경 대신 더 작은 2차 반사경에 방사선을 집중시키기 위해 공급 경음기의 빔 폭(더 높은 이득)이 좁아야 한다는 것이다.공급 경음기에서 보조 반사체가 기울어지는 각도 폭은 일반적으로 10–15°이며, 전면 공급 접시의 주 반사체는 120–180°이다.따라서 Feed Horn은 주어진 파장만큼 길어야 합니다.
빔 도파관 안테나
빔 도파관 안테나는 공급 전자장치를 지상 레벨에 배치할 수 있도록 긴 전파 경로를 가진 복잡한 카세그레인 안테나의 일종이다.이는 공급 전자 장치가 너무 복잡하고 부피가 크거나 유지 보수와 개조가 너무 많이 필요한 매우 큰 조종 가능한 전파 망원경 및 위성 지상 안테나에 사용됩니다. 예를 들어, 극저온 냉각 증폭기를 사용하는 경우입니다.보조 리플렉터에서 들어오는 전파 빔은 Altazimuth 마운트의 축을 통과하는 긴 비틀림 경로에서 추가 미러에 의해 반사되므로 안테나는 빔을 방해하지 않고 안테나 타워를 통해 지상 레벨의 피드 빌딩으로 내려갈 수 있습니다.
역사
카세그레인 안테나 디자인은 1672년 경에 개발된 반사 망원경의 일종인 카세그레인 망원경을 개조하여 영국 프랑스 지방 신부 로랑 카세그랭이 만들었다.최초의 카세그레인 안테나는 1952년 영국 보어햄우드에 있는 엘리엇 브라더스에서 코크레인 앤 화이트헤드에 의해 발명되고 특허가 취득되었다.영국특허번호 700868번인 특허는 이후 법정에서 이의를 제기했지만 [6]승소했다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ a b c Chatterjee, Rajeswari (2006). Antenna theory and practice (2nd ed.). New Delhi: New Age International. p. 188. ISBN 978-81-224-0881-2.
- ^ a b c d Welch, W.J. (1976). "Types of Astronomical Antennas". Methods of Experimental Physics. Vol. 12, Part B: Radio Telescopes. New York: Academic Press. pp. 13–14. ISBN 0-12-475952-1. Retrieved 2012-01-14.
- ^ Galindo, V. (1964). "Design of dual-reflector antennas with arbitrary phase and amplitude distributions". IEEE Transactions on Antennas and Propagation. IEEE. 12 (4): 403–408. Bibcode:1964ITAP...12..403G. doi:10.1109/TAP.1964.1138236.
- ^ Willams, WF (1983). "RF Design and Predicted Performance for a Future 34-Meter Shaped Dual-Reflector Antenna System Using the Common Aperture XS Feedhorn" (PDF). Telecommunications and Data Acquisition Progress Report. 73: 74–84. Bibcode:1983TDAPR..73...74W.
- ^ Cheng, Jingquan (2009). The principles of astronomical telescope design. New York: Springer. pp. 359–360. ISBN 978-0-387-88790-6.
- ^ Lavington, Simon (2011-05-19). Moving Targets Elliott-Automation and the Dawn of the Computer Age in Britain, 1947 – 67 (1 ed.). London: Springer Verlag London Ltd. p. 376. ISBN 978-1-84882-933-6.
