Kolmikulmaheijastin, joka tunnetaan myös kulmaheijastimena tai kolmioheijastimena, on passiivisesti kohdennettu laite, jota käytetään yleisesti antenneissa ja tutkajärjestelmissä. Se koostuu kolmesta tasomaisesta heijastimesta, jotka muodostavat suljetun kolmionmuotoisen rakenteen. Kun sähkömagneettinen aalto osuu kolmikulmaiseen heijastimeen, se heijastuu takaisin tulosuuntaan muodostaen heijastuneen aallon, joka on suunnaltaan sama, mutta vaiheeltaan vastakkainen tulevan aallon kanssa.

Seuraavassa on yksityiskohtainen johdanto kolmikulmaisiin kulmaheijastimiin:

Rakenne ja periaate:

Kolmisivuinen kulmaheijastin koostuu kolmesta tasomaisesta heijastimesta, joiden keskipisteenä on yhteinen leikkauspiste, muodostaen tasasivuisen kolmion. Jokainen tasoheijastin on tasopeili, joka voi heijastaa tulevia aaltoja heijastuslain mukaisesti. Kun tuleva aalto osuu kolmisivuiseen kulmaheijastimeen, se heijastuu jokaisesta tasoheijastimesta ja lopulta muodostaa heijastuneen aallon. Kolmisivuisen heijastimen geometrian vuoksi heijastunut aalto heijastuu samaan mutta vastakkaiseen suuntaan kuin tuleva aalto.

Ominaisuudet ja sovellukset:

1. Heijastusominaisuudet: Kolmikulmaisilla heijastimilla on korkeat heijastusominaisuudet tietyllä taajuudella. Ne voivat heijastaa tulevan aallon takaisin suurella heijastavuudella, muodostaen selkeän heijastussignaalin. Rakenteensa symmetrian ansiosta kolmikulmaisesta heijastimesta heijastuneen aallon suunta on sama kuin tulevan aallon suunta, mutta vaihe on vastakkainen.

2. Voimakkaasti heijastunut signaali: Koska heijastuneen aallon vaihe on vastakkainen, kolmiokulmaheijastimen ollessa vastakkaisessa suunnassa tulevan aallon kanssa, heijastunut signaali on erittäin voimakas. Tämä tekee kolmiokulmaheijastimesta tärkeän sovelluksen tutkajärjestelmissä kohteen kaikusignaalin parantamiseksi.

3. Suuntaaminen: Kolmikulmaisen heijastimen heijastusominaisuudet ovat suuntaavat, eli voimakas heijastussignaali syntyy vain tietyssä tulokulmassa. Tämä tekee siitä erittäin hyödyllisen suunta-antenneissa ja tutkajärjestelmissä kohteiden paikantamiseen ja mittaamiseen.

4. Yksinkertainen ja taloudellinen: Kolmikulmaisen kulmaheijastimen rakenne on suhteellisen yksinkertainen ja helppo valmistaa ja asentaa. Se on yleensä valmistettu metallimateriaaleista, kuten alumiinista tai kuparista, mikä on edullisempaa.

5. Sovellusalueet: Kolmikulmaisia kulmaheijastimia käytetään laajalti tutkajärjestelmissä, langattomassa viestinnässä, ilmailun navigoinnissa, mittauksessa ja paikannuksessa sekä muilla aloilla. Niitä voidaan käyttää kohteen tunnistus-, etäisyys-, suunnistus- ja kalibrointiantennina jne.

Alla esittelemme tämän tuotteen yksityiskohtaisesti:

Antennin suuntaavuuden lisäämiseksi melko intuitiivinen ratkaisu on käyttää heijastinta. Jos esimerkiksi aloitamme lanka-antennilla (esimerkiksi puoliaaltodipoliantennilla), voimme asettaa sen taakse johtavan levyn säteilyn ohjaamiseksi eteenpäin. Suuntavuuden lisäämiseksi entisestään voidaan käyttää kulmaheijastinta, kuten kuvassa 1 on esitetty. Levyjen välinen kulma on 90 astetta.

Kuva 1. Kulmaheijastimen geometria.

Tämän antennin säteilykuvio voidaan ymmärtää käyttämällä kuvateoriaa ja laskemalla sitten tulos matriisiteorian avulla. Analyysin helpottamiseksi oletamme, että heijastavat levyt ovat äärettömiä. Alla oleva kuva 2 esittää vastaavan lähdejakauman, joka on voimassa levyjen edessä olevalla alueella.

Kuva 2. Ekvivalentit lähteet vapaassa tilassa.

Katkoviivalla merkityt ympyrät osoittavat antenneja, jotka ovat vaiheen sisällä varsinaisen antennin kanssa; x-suuntaiset antennit ovat 180 astetta vaiheen ulkopuolella varsinaiseen antenniin nähden.

Oletetaan, että alkuperäisellä antennilla on monisuuntainen säteilykuvio, joka saadaan kaavasta （）. Tällöin säteilykuvio (R) kuvan 2 "ekvivalenttista patterisarjasta" voidaan kirjoittaa seuraavasti:

Yllä oleva seuraa suoraan kuvasta 2 ja antenniryhmäteoriasta (k on aaltoluku). Tuloksena olevalla kuviolla on sama polarisaatio kuin alkuperäisellä pystysuoraan polarisoidulla antennilla. Suuntavuus kasvaa 9–12 dB. Yllä oleva yhtälö antaa levyjen edessä olevan alueen säteilevät kentät. Koska oletimme levyjen olevan äärettömiä, levyjen takana olevat kentät ovat nolla.

Suuntavoimakkuus on korkein, kun d on puoli aallonpituutta. Olettaen, että kuvan 1 säteilevä elementti on lyhyt dipoli, jonka kuvio on ( ), tämän tapauksen kentät on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. Normalisoidun säteilykuvion polaari- ja atsimuuttikuviot.

Antennin säteilykuvioon, impedanssiin ja vahvistukseen vaikuttaa etäisyysdKuvassa 1. Heijastin lisää tuloimpedanssia, kun etäisyys on puoli aallonpituutta; sitä voidaan pienentää siirtämällä antennia lähemmäs heijastinta. PituusLKuvassa 1 heijastimista on tyypillisesti 2*d. Jos kuitenkin jäljitetään antennista y-akselia pitkin kulkevaa sädettä, se heijastuu, jos pituus on vähintään ( ). Levyjen korkeuden tulisi olla säteilevää elementtiä korkeampi; koska lineaariset antennit eivät kuitenkaan säteile hyvin z-akselia pitkin, tämä parametri ei ole kriittisen tärkeä.