Beam waveguide antenn

Diagram över en strålvågledarantenn från NASA, som visar signalvägen ( röd)

34 meter strålevågledarantenn vid NASA:s Deep Space Communications Complex-plats utanför Madrid, Spanien, en del av NASA Deep Space Network .

En strålvågledarantenn är en speciell typ av antennplatta , där vågledare används för att sända radiostrålen mellan den stora styrbara parabolen och utrustningen för mottagning eller sändning , som t.ex. RF-effektförstärkare .

Funktionsprincip

Strålvågledarantenner används i stora radioteleskop och satellitkommunikationsstationer som ett alternativ till den vanligaste parabolantenndesignen, den konventionella "frontmatade" parabolantennen. I front feed är antennmatningen , den lilla antennen som sänder eller tar emot radiovågorna som reflekteras av skålen, upphängd i fokus , framför parabolen. Denna placering medför emellertid ett antal praktiska svårigheter. I högpresterande system måste komplex sändar- och mottagarelektronik vara placerad vid matningsantennen. Denna foderutrustning kräver vanligtvis högt underhåll; några exempel är vattenkylning för sändare och kryogen kylning för känsliga mottagare. Med de stora tallrikarna som används i dessa system ligger fokus högt från marken, och service kräver kranar eller ställningar och utomhusarbete med känslig utrustning högt upp från marken. Dessutom måste själva fodren utformas för att klara utomhusförhållanden som regn och stora temperatursvängningar, och för att fungera när de tippas i alla vinklar.

Strålvågledarantennen åtgärdar dessa problem genom att placera matarantennen i ett "matningshus" vid antennens bas, istället för framför parabolen. Radiovågorna som samlas in av skålen fokuseras till en stråle och reflekteras av metallytor i en bana genom den bärande strukturen till den stationära matningsantennen vid basen. Vägen är komplicerad eftersom strålen måste passera genom båda axlarna på altazimutfäste , så att vridning av antennen inte stör strålen.

Historia

Ett exempel på en av de praktiska svårigheterna som ledde till introduktionen av strålvågledarantenner. Här behövs en körsbärsplockartyp för att tillåta arbetare att ladda om flytande helium i en förförstärkare som är monterad i ett radioteleskops främsta fokus.

Strålvågledare, som sprider en mikrovågsstråle med hjälp av en serie reflektorer , föreslogs så tidigt som 1964. År 1968 fanns det förslag om att hantera en del av signalvägen i pekbara antenner med dessa tekniker. År 1970 föreslogs en helt strålvågledare för satellitkommunikationsantenner . Först trodde man att den komplicerade signalvägen med dess många reflekterande ytor skulle resultera i oacceptabel signalförlust men ytterligare analys visade att vågledarsystemet kunde byggas med mycket låga förluster.

Den första strålvågledarantennen i full skala var den 64 meter långa antennen vid Usuda Deep Space Center, Japan, byggd 1984 av Japan Aerospace Exploration Agency . Efter att Jet Propulsion Lab (JPL) testade denna antenn och fann att den var bättre än deras konventionella 64-metersantenner, bytte de också till denna konstruktionsmetod för alla efterföljande antenner i deras Deep Space Network (DSN).