http___radartutorial.de_06.antennas_Cassegrain-Anten.tr.html_2.xml
1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 6.1 7.1 8.1 8.2 8.3 9.1 10.1 11.1 12.1 13.1 13.2 14.1 15.1 16.1 17.1 18.1 18.2 18.3 19.1 19.2 19.3 19.4 19.5 20.1 20.2 20.3 20.4 21.1 21.2 22.1 23.1 23.2
The Cassegrain Antenna Figure 1: Principle of a Cassegrain antenna The Cassegrain Antenna Cassegrain antennas (pronunciation: kasgʀɛn) are antennas, which were constructed in the style of a mirror telescope of the same name. Sieur Guillaume Cassegrain was a French sculptor who invented a form of reflecting telescope. A Cassegrain telescope consists of primary and secondary reflecting mirrors. In a traditional reflecting telescope, light reflects from the primary mirror up to the eye-piece and out the side of the telescope body. In a Cassegrain telescope, there is a hole in the primary mirror. Light enters through the aperture to the primary mirror and is reflected up to the secondary mirror. The viewer then peers through the hole in the primary reflecting mirror to see the image. Figure 2: A Cassegrain antenna used in a fire-control radar. Figure 2: A Cassegrain antenna used in a fire-control radar. In telecommunication and radar use, a Cassegrain antenna is an antenna in which the feed radiator is at or near the surface of a concave paraboloidal main reflector and directs to a convex hyperboloidal sub-reflector. Both reflectors have a common focal point. Energy from the feed (a horn mostly) illuminates the secondary reflector, which reflects it to the main reflector, which then forms the desired forward beam. Advantages - The feed radiator is more easily supported, and the antenna is geometrically compact. - It provides minimum losses as the receiver can be mounted directly near the horn. Disadvantage: - The sub-reflectors of a Cassegrain type antenna are fixed by bars. These bars and the secondary reflector constitute an obstacle for the rays coming from the primary reflector in the most effective direction. horizontal Figure 3: Principle of a polarization changing plate horizontal Figure 3: Principle of a polarization changing plate However, there is a possibility to avoid the disadvantage of the shadow, as it is practiced for example with the antenna of the tracking radar of the SkyGuard of Oerlikon/Contraves AG. The secondary reflector reflects only horizontally polarized waves, the primary reflector with its metallic surface reflects all electromagnetic waves. A special feature, however, is that when a circularly polarized wave is reflected, it has a reversed direction of rotation after reflection. A plate is mounted in front of the primary reflector as a secondary reflector. This consists of two different planes: a polarity-changing layer of flat but wide lamellas, which are positioned at a distance of 45° from the polarisation plane at λ/4. This plate turns the left-rotating circularly polarized wave into a linearly horizontally polarized one when it is first penetrated. As a second plane, thin horizontal wires are stretched which act as reflectors for linear-horizontally polarized waves. The second penetration turns the clockwise circularly polarized wave into a linear-vertically polarized wave for which the secondary reflector is no obstacle. The wave leaves the horn radiator, for example, left-rotating circularly polarized, the first time it penetrates the polarization-changing plate it produces a horizontally linearly polarized wave, which is reflected at the secondary reflector. The same plate is now crossed from the opposite side, the plate is now mirrored for the wave. So the plate for the wave looks as if it was rotated by 90°! In this case, the wave is returned to exactly the polarization with which it arrived, i.e. left-handed circular polarized. At the primary reflector, the wave changes its direction of rotation during reflection and again penetrates the polarization-changing plate, where it now becomes a linear-vertically polarized wave. This wave can penetrate the secondary radiator from the thin wires and is thus radiated vertically polarized. In reception mode, the inverse path is followed. The polarization changing plates you can see by the antennas of SA-8 “Gecko” (NATO reporting name “Land Roll”). This is a tracking and command guidance radar system for surface-to-air missiles.
1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 8.1 9.1 10.1 11.1 12.1 13.1 14.1 15.1 16.1 17.1 18.1 19.1 20.1 21.1 22.1
Cassegrain- Anten Resim 1: Bir Cassegrain- antenin çalışma prensibi Cassegrain- Anten Cassegrain- antenler, aynı adı taşıyan yansıtmalı teleskobun prensibi esas alınarak geliştirilmiş antenlerdir. Fransız heykeltıraş Sieur Guillaume Cassegrain yansıtmalı teleskobun özel bir biçimini icat etti. Bir Cassegrain-teleskop iki aynadan oluşur: bir ana ayna ve bir ikincil ayna. Geleneksel bir yansıtmalı-teleskopta ışınlar yalnızca ana aynaya odaklanır ve merceğe yönlendirilir. Işık, teleskobun yanından çıkarak gözlemciye gelir. Cassegrain-teleskopta aynanın ortasında bir delik bulunur. Işık, ana ayna (dönel paraboloit) vasıtasıyla toplanır ve ikinci aynanın (hiperboloit) gözlem deliğine yönlendirilir. Gözlemci, resmi, ana aynadaki delik vasıtasıyla ikinci aynada görür. Resim 2: Bir Atış Kontrol Radarında kullanılan Cassegrain- anteni Resim 2: Bir Atış Kontrol Radarında kullanılan Cassegrain- anteni İletişim ve radar uygulamalarında kullanılan Cassegrain- antenlerde ışıyıcı içbükey biçimli yansıtıcının yüzeyinde yer alır ve ışınlar, ana yansıtıcının odak noktasının hemen önünde bulunan dışbükey ikincil yansıtıcıya doğru yayılır. Işıyıcının (çoğu kez boynuz ışıyıcı) enerjisi ikincil yansıtıcıdan ana yansıtıcıya doğru dağılır ve orada ışınlar bir daha yansıtılır ve bir demet biçiminde anteni terk eder. Üstünlüğü - Işıyıcıya bakım için ulaşmak kolaydır ve antenin yapısı oldukça topludur. - Alıcı doğrudan ışıyıcıya monte edilebilir. Böylece hat kayıpları da önlenmiş olur. Sakıncası - Cassegrain tipi bir antenin ikincil yansıtıcısı ve bu parçayı tutan kollar ana yansıtıcıya gelen ışınları keserek antenin en etkili bölgesinde gölgelenmelere sebep olur. yatay Resim 3: Polarizasyon değiştiren plakası bulunan Cassegrain- anteninin prensibi yatay Resim 3: Polarizasyon değiştiren plakası bulunan Cassegrain- anteninin prensibi Bununla beraber, bu „Gölgeleme” olumsuzluğunun Oerlikon/Contraves AG firmasınca imal edilen SkyGuards model çoklu-izleme radarında uygulandığı gibi halledilmesi mümkün olabilmiştir. İkincil yansıtıcı sadece yatay polarizeli dalgaları, birincil yansıtıcı ise metal yüzeyiyle tüm elektromanyetik dalgaları yansıtır. Burada, bir dairesel polarizeli dalganın yansıma sonrasında dönüş yönünü değiştirmesi gibi bir özelliğinden bahsetmek gerekir. İkincil yansıtıcı olarak, birincil yansıtıcının önüne bir levha konulur. Bu levha iki farklı düzlemden meydana gelmiştir: İlki polarizasyon düzlemine 45° lik bir açıyla, λ/4lük bir uzaklığa konulmuş, düz fakat enli lamellerden oluşan bir polarizasyon değiştirici katman. Bu levhadan ilk geçişlerde sola dönen dairesel polarizeli dalgalardan bir doğrusal yatay polarizeli dalga meydana gelir. İkinci katmanda ise doğrusal yatay polarizeli dalgalar için bir yansıtıcı gibi çalışan ince yatay teller gerilmiştir. İkinci geçişte ikincil yansıtıcı için bir engelleme yapmayan sağa dönen dairesel polarizeli dalgalar bir doğrusal düşey polarizeli dalga meydana getirir. Örneğin, boynuz ışıyıcıyı terk eden dalgalar sola dönüşlü dairesel polarizeli dalgalar olsun, polarizasyon değiştirici levhayı ilk geçişte bir doğrusal yatay polarizeli meydana gelir ve bu ikincil yansıtıcıda yansıtılır. Aynı levha diğer tarafından geçildiğinde, dalgalar için bu sefer bir aynalama görevi yapar. Böylece levha, dalgalara göre sanki 90° kadar döndürülmüş gibidir! Bu durumda dalgalar geldiği özgün polarizasyonuna dönüşür, yani sola dönüşlü dairesel polarizasyona. Dalga birincil yansıtıcıda yansıdığı sırada dönüş yönünü değiştirir ve polarizasyon değiştiren plakadan tekrar geçer ve şimdi bir doğrusal düşey polarizasyonlu dalga haline gelir. Bu dalga ikincil ışıyıcıyı ince tellerden geçebilir ve böylece düşey polarizasyonla yayılır. Resim.4 de SA-8 „Gecko” Atış Kontrol Radarının antenlerinde polarizasyon değiştirici plakalar belirgin biçimde görülmektedir.