Ένας τριεδρικός ανακλαστήρας, επίσης γνωστός ως γωνιακός ανακλαστήρας ή τριγωνικός ανακλαστήρας, είναι μια συσκευή παθητικής στόχευσης που χρησιμοποιείται συνήθως σε κεραίες και συστήματα ραντάρ. Αποτελείται από τρεις επίπεδους ανακλαστήρες που σχηματίζουν μια κλειστή τριγωνική δομή. Όταν ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα χτυπά έναν τριεδρικό ανακλαστήρα, θα ανακλαστεί πίσω κατά μήκος της κατεύθυνσης πρόσπτωσης, σχηματίζοντας ένα ανακλώμενο κύμα που έχει ίση κατεύθυνση αλλά αντίθετη φάση από το προσπίπτον κύμα.

Ακολουθεί μια λεπτομερής εισαγωγή στους τριεδρικούς γωνιακούς ανακλαστήρες:

Δομή και αρχή:

Ένας τριεδρικός γωνιακός ανακλαστήρας αποτελείται από τρεις επίπεδους ανακλαστήρες κεντραρισμένους σε ένα κοινό σημείο τομής, σχηματίζοντας ένα ισόπλευρο τρίγωνο. Κάθε επίπεδος ανακλαστήρας είναι ένας επίπεδος καθρέφτης που μπορεί να ανακλά προσπίπτοντα κύματα σύμφωνα με τον νόμο της ανάκλασης. Όταν ένα προσπίπτον κύμα χτυπά τον τριεδρικό γωνιακό ανακλαστήρα, θα ανακλαστεί από κάθε επίπεδο ανακλαστήρα και τελικά θα σχηματίσει ένα ανακλώμενο κύμα. Λόγω της γεωμετρίας του τριεδρικού ανακλαστήρα, το ανακλώμενο κύμα ανακλάται σε ίση αλλά αντίθετη κατεύθυνση από το προσπίπτον κύμα.

Χαρακτηριστικά και εφαρμογές:

1. Χαρακτηριστικά ανάκλασης: Οι τριεδρικοί γωνιακοί ανακλαστήρες έχουν υψηλά χαρακτηριστικά ανάκλασης σε μια ορισμένη συχνότητα. Μπορούν να ανακλάσουν το προσπίπτον κύμα πίσω με υψηλή ανακλαστικότητα, σχηματίζοντας ένα εμφανές σήμα ανάκλασης. Λόγω της συμμετρίας της δομής τους, η κατεύθυνση του ανακλώμενου κύματος από τον τριεδρικό ανακλαστήρα είναι ίση με την κατεύθυνση του προσπίπτοντος κύματος αλλά αντίθετη σε φάση.

2. Ισχυρό ανακλώμενο σήμα: Δεδομένου ότι η φάση του ανακλώμενου κύματος είναι αντίθετη, όταν ο τριεδρικός ανακλαστήρας είναι αντίθετος από την κατεύθυνση του προσπίπτοντος κύματος, το ανακλώμενο σήμα θα είναι πολύ ισχυρό. Αυτό καθιστά τον τριεδρικό γωνιακό ανακλαστήρα μια σημαντική εφαρμογή σε συστήματα ραντάρ για την ενίσχυση του σήματος ηχούς του στόχου.

3. Κατευθυντικότητα: Τα χαρακτηριστικά ανάκλασης του τριεδρικού γωνιακού ανακλαστήρα είναι κατευθυντικά, δηλαδή ένα ισχυρό σήμα ανάκλασης θα παράγεται μόνο σε μια συγκεκριμένη γωνία πρόσπτωσης. Αυτό τον καθιστά πολύ χρήσιμο σε κατευθυντικές κεραίες και συστήματα ραντάρ για τον εντοπισμό και τη μέτρηση θέσεων στόχων.

4. Απλό και οικονομικό: Η δομή του τριεδρικού γωνιακού ανακλαστήρα είναι σχετικά απλή και εύκολη στην κατασκευή και εγκατάσταση. Συνήθως κατασκευάζεται από μεταλλικά υλικά, όπως αλουμίνιο ή χαλκό, τα οποία έχουν χαμηλότερο κόστος.

5. Πεδία εφαρμογής: Οι τριεδρικοί γωνιακοί ανακλαστήρες χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα ραντάρ, ασύρματες επικοινωνίες, αεροπορική πλοήγηση, μέτρηση και εντοπισμό θέσης και άλλους τομείς. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως κεραία αναγνώρισης στόχου, εντοπισμού απόστασης, εύρεσης κατεύθυνσης και βαθμονόμησης κ.λπ.

Παρακάτω θα παρουσιάσουμε λεπτομερώς αυτό το προϊόν:

Για να αυξήσουμε την κατευθυντικότητα μιας κεραίας, μια αρκετά διαισθητική λύση είναι η χρήση ενός ανακλαστήρα. Για παράδειγμα, αν ξεκινήσουμε με μια ενσύρματη κεραία (ας πούμε μια διπολική κεραία ημικύματος), θα μπορούσαμε να τοποθετήσουμε ένα αγώγιμο φύλλο πίσω της για να κατευθύνουμε την ακτινοβολία προς τα εμπρός. Για να αυξήσουμε περαιτέρω την κατευθυντικότητα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας γωνιακός ανακλαστήρας, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Η γωνία μεταξύ των πλακών θα είναι 90 μοίρες.

Σχήμα 1. Γεωμετρία γωνιακού ανακλαστήρα.

Το διάγραμμα ακτινοβολίας αυτής της κεραίας μπορεί να γίνει κατανοητό χρησιμοποιώντας τη θεωρία εικόνας και στη συνέχεια υπολογίζοντας το αποτέλεσμα μέσω της θεωρίας συστοιχιών. Για ευκολία στην ανάλυση, θα υποθέσουμε ότι οι ανακλαστικές πλάκες έχουν άπειρη έκταση. Το Σχήμα 2 παρακάτω δείχνει την ισοδύναμη κατανομή πηγής, που ισχύει για την περιοχή μπροστά από τις πλάκες.

Σχήμα 2. Ισοδύναμες πηγές σε ελεύθερο χώρο.

Οι διακεκομμένοι κύκλοι υποδεικνύουν κεραίες που είναι σε φάση με την πραγματική κεραία. Οι κεραίες με το διαγώνιο x έχουν απόκλιση φάσης 180 μοιρών από την πραγματική κεραία.

Υποθέστε ότι η αρχική κεραία έχει ένα πανκατευθυντικό μοτίβο που δίνεται από το (). Τότε το μοτίβο ακτινοβολίας (R) του "ισοδύναμου συνόλου θερμαντικών σωμάτων" του Σχήματος 2 μπορεί να γραφτεί ως:

Τα παραπάνω προκύπτουν άμεσα από το Σχήμα 2 και τη θεωρία συστοιχιών (k είναι ο αριθμός κύματος). Το προκύπτον μοτίβο θα έχει την ίδια πόλωση με την αρχική κάθετα πολωμένη κεραία. Η κατευθυντικότητα θα αυξηθεί κατά 9-12 dB. Η παραπάνω εξίσωση δίνει τα ακτινοβολούμενα πεδία στην περιοχή μπροστά από τις πλάκες. Δεδομένου ότι υποθέσαμε ότι οι πλάκες ήταν άπειρες, τα πεδία πίσω από τις πλάκες είναι μηδέν.

Η κατευθυντικότητα θα είναι η υψηλότερη όταν το d είναι μισό μήκος κύματος. Υποθέτοντας ότι το ακτινοβολούν στοιχείο του Σχήματος 1 είναι ένα μικρό δίπολο με ένα μοτίβο που δίνεται από το ( ), τα πεδία για αυτήν την περίπτωση φαίνονται στο Σχήμα 3.

Σχήμα 3. Πολικά και αζιμουθιακά διαγράμματα κανονικοποιημένου διαγράμματος ακτινοβολίας.

Το διάγραμμα ακτινοβολίας, η σύνθετη αντίσταση και το κέρδος της κεραίας θα επηρεαστούν από την απόστασηdτου Σχήματος 1. Η αντίσταση εισόδου αυξάνεται από τον ανακλαστήρα όταν η απόσταση είναι το μισό μήκος κύματος. Μπορεί να μειωθεί μετακινώντας την κεραία πιο κοντά στον ανακλαστήρα. Το μήκοςLτων ανακλαστήρων στο Σχήμα 1 είναι συνήθως 2*d. Ωστόσο, εάν η κεραία σχεδιάζει μια ακτίνα που ταξιδεύει κατά μήκος του άξονα y, αυτή θα ανακλαστεί εάν το μήκος είναι τουλάχιστον ( ). Το ύψος των πλακών θα πρέπει να είναι υψηλότερο από το ακτινοβολούν στοιχείο. Ωστόσο, επειδή οι γραμμικές κεραίες δεν ακτινοβολούν καλά κατά μήκος του άξονα z, αυτή η παράμετρος δεν είναι κρίσιμης σημασίας.