www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Anteny radarowe

Antena Cassegrain

Rysunek 1: Zasada działania anteny Kassegrena

Rysunek 1: Zasada działania anteny Kassegrena

Antena Cassegrain

Anteny Cassegrain to anteny, które zostały skonstruowane w stylu teleskopu odbijającego o tej samej nazwie.

Sieur Guillaume Cassegrain był francuskim rzeźbiarzem, który wynalazł formę teleskopu zwierciadlanego. Teleskop Cassegraina składa się z głównego (pierwotnego) i wtórnego lustra odbijającego. W tradycyjnym teleskopie zwierciadlanym światło jest odbijane od zwierciadła głównego i za pomocą płaskiego zwierciadła umieszczonego w ognisku zwierciadła głównego jest wyprowadzane na zewnątrz do okularu obserwatora. W teleskopie Cassegrain w lustrze głównym znajduje się otwór. Światło wpadające do apertury zwierciadła pierwotnego jest odbijane w przeciwnym kierunku do zwierciadła wtórnego. Obserwator obserwuje obraz na zwierciadle wtórnym przez aperturę w zwierciadle pierwotnym.

Rysunek 2: Antena Cassegrain stosowana w radarze kontroli ognia

Antena Cassegrain stosowana w radarze kontroli ognia

Rysunek 2: Antena Cassegrain stosowana w radarze kontroli ognia

Stosowana w telekomunikacji i systemach radarowych, antena Cassegrena jest anteną, w której oświetlacz jest umieszczony na lub w pobliżu powierzchni wklęsłego parabolicznego zwierciadła pierwotnego i skierowany na wypukły hiperboliczny subreflektor (zwierciadło wtórne). Oba odblaski mają wspólny punkt ciężkości. Energia z oświetlacza (zwykle radiator tubowy) dostarczana jest do reflektora wtórnego, który odbija ją z powrotem do reflektora głównego tworząc pożądaną wiązkę w kierunku do przodu.

Zalety:
  • Łatwiejszy montaż oświetlacza i bardziej kompaktowa geometria anteny;
  • Zapewnione są mniejsze straty, ponieważ odbiornik może być umieszczony w bliskiej odległości od tuby.
Wady:
  • Lustro wtórne montowane jest za pomocą uchwytów (wsporników). Wsporniki i samo lustro wtórne stanowią przeszkodę dla wiązek wychodzących z głównego reflektora w najbardziej efektywnym kierunku.

lewa kołowa
prawa kołowa
liniowy
poziomy
liniowy pionowy

Rysunek 3: Zasada transformacji płaszczyzny polaryzacji

lewa kołowa
prawa kołowa
liniowy
poziomy
liniowy pionowy

Rysunek 3: Zasada transformacji płaszczyzny polaryzacji

Możliwe jest uniknięcie negatywnego wpływu cieniowania reflektora głównego przez reflektor wtórny i jego elementy mocujące. Odpowiednie rozwiązanie jest zaimplementowane np. w antenie radaru śledzącego SkyGuard produkowanego przez Oerlikon/Contraves AG. Subreflektor odbija tylko fale spolaryzowane poziomo i przepuszcza fale spolaryzowane pionowo. Lustro główne odbija wszystkie fale, o dowolnej polaryzacji. System ten wykorzystuje płaski reflektor przed lustrem głównym zamiast hiperbolicznego reflektora wtórnego. Płaski reflektor ma dwie warstwy: pierwszą ze szczelinami lub drutami nachylonymi pod kątem 45º do płaszczyzny polaryzacji (przetwornik polaryzacyjny) i drugą z poziomo zorientowaną siatką metalową (filtr polaryzacyjny).

Land Roll 
(Kliknij aby powiększyć: 410·496px = 49 kByte)

Rysunek 4: Anteny radarowe pojazdu 9K33 „Gecko”, oznaczenie NATO: SA-8 „Land Roll”

Impuls sondujący emitowany jest przez nadajnik tubowy, na przykład w postaci fali o polaryzacji kołowej lewoskrętnej. Po przejściu przez pierwszą warstwę polaryzacja fali zostaje zamieniona na liniową polaryzację poziomą. Fala o takiej polaryzacji zostanie odbita od filtra polaryzacyjnego. Następnie fala ponownie przechodzi przez przetwornik polaryzacyjny, ale teraz w przeciwnym kierunku. Powoduje to odwrócenie płaszczyzny polaryzacji o 90º i fala o polaryzacji kołowej lewej pada na główny reflektor paraboliczny.

Kierunek obrotu wektora fali polaryzacyjnej zmienia się z lewej na prawą w miarę odbijania się od metalowego reflektora. Po trzecim przejściu przez przetwornik polaryzacyjny polaryzacja fali staje się liniowo pionowa. Fala o tej polaryzacji swobodnie przechodzi przez filtr polaryzacyjny i jest wypromieniowywana w kierunku celu. W trybie odbioru fala przemieszcza się w odwrotnej kolejności.

Transformacja płaszczyzny polaryzacji realizowana jest również w antenie stacji śledzenia celów oraz antenach stacji celowniczych pocisków przeciwlotniczego systemu rakietowego 9K33 „Osa” (wg klasyfikacji NATO - SA-8 „Land Roll”).