Тригранний відбивач, також відомий як кутовий відбивач або трикутний відбивач, — це пасивний пристрій для наведення, який зазвичай використовується в антенах та радіолокаційних системах. Він складається з трьох плоских відбивачів, що утворюють замкнуту трикутну структуру. Коли електромагнітна хвиля потрапляє на тригранний відбивач, вона відбивається назад вздовж напрямку падіння, утворюючи відбиту хвилю, що дорівнює напрямку, але протилежна фазі падаючій хвилі.

Нижче наведено детальний вступ до тригранних кутових відбивачів:

Структура та принцип:

Тригранний кутовий відбивач складається з трьох плоских відбивачів, центрованих у спільній точці перетину, що утворюють рівносторонній трикутник. Кожен плоский відбивач є плоским дзеркалом, яке може відбивати падаючі хвилі згідно із законом відбиття. Коли падаюча хвиля потрапляє на тригранний кутовий відбивач, вона відбивається кожним плоским відбивачем і зрештою утворює відбиту хвилю. Завдяки геометрії тригранного відбивача відбита хвиля відбивається в тому ж, але протилежному напрямку, що й падаюча хвиля.

Функції та застосування:

1. Характеристики відбиття: Тригранні кутові відбивачі мають високі характеристики відбиття на певній частоті. Вони можуть відбивати падаючу хвилю назад з високою відбивною здатністю, формуючи чіткий сигнал відбиття. Завдяки симетрії своєї структури, напрямок відбитої хвилі від тригранного відбивача дорівнює напрямку падаючої хвилі, але протилежний за фазою.

2. Сильний відбитий сигнал: Оскільки фаза відбитої хвилі протилежна, то коли тригранний відбивач розташований протилежно напрямку падаючої хвилі, відбитий сигнал буде дуже сильним. Це робить тригранний кутовий відбивач важливим застосуванням у радіолокаційних системах для посилення сигналу луни цілі.

3. Спрямованість: Характеристики відбиття тригранного кутового відбивача є спрямованими, тобто сильний сигнал відбиття генеруватиметься лише під певним кутом падіння. Це робить його дуже корисним у спрямованих антенах та радіолокаційних системах для визначення місцезнаходження та вимірювання положення цілей.

4. Простота та економічність: Конструкція тригранного кутового відбивача є відносно простою та легкою у виготовленні та встановленні. Зазвичай він виготовляється з металевих матеріалів, таких як алюміній або мідь, що має нижчу вартість.

5. Галузі застосування: Тригранні кутові відбивачі широко використовуються в радіолокаційних системах, бездротовому зв'язку, авіаційній навігації, вимірюванні та позиціонуванні та інших галузях. Вони можуть бути використані як антена для ідентифікації цілей, визначення дальності, пеленгації та калібрування тощо.

Нижче ми детально представимо цей продукт:

Щоб збільшити спрямованість антени, досить інтуїтивним рішенням є використання рефлектора. Наприклад, якщо ми почнемо з дротяної антени (скажімо, напівхвильової дипольної антени), ми можемо розмістити за нею провідний лист, щоб спрямувати випромінювання в прямому напрямку. Для подальшого збільшення спрямованості можна використовувати кутовий рефлектор, як показано на рисунку 1. Кут між пластинами становитиме 90 градусів.

Рисунок 1. Геометрія кутового відбивача.

Діаграму спрямованості цієї антени можна зрозуміти, використовуючи теорію зображень, а потім обчисливши результат за допомогою теорії решіток. Для зручності аналізу ми вважатимемо, що відбивні пластини мають нескінченну протяжність. На рисунку 2 нижче показано еквівалентний розподіл джерела, дійсний для області перед пластинами.

Рисунок 2. Еквівалентні джерела у вільному просторі.

Пунктирні кола позначають антени, які знаходяться в фазі з фактичною антеною; антени, позначені хрестом, знаходяться в протифазі на 180 градусів відносно фактичної антени.

Припустимо, що вихідна антена має всеспрямовану діаграму спрямованості, задану формулою (). Тоді діаграма спрямованості (R) «еквівалентного набору радіаторів» з рисунка 2 можна записати як:

Вищезазначене безпосередньо випливає з рисунка 2 та теорії антенної решітки (k – хвильове число). Отримана діаграма спрямованості матиме таку ж поляризацію, як і вихідна вертикально поляризована антена. Спрямованість збільшиться на 9-12 дБ. Наведене вище рівняння дає випромінювані поля в області перед пластинами. Оскільки ми припустили, що пластини нескінченні, поля за пластинами дорівнюють нулю.

Спрямованість буде найвищою, коли d дорівнює половині довжини хвилі. Якщо припустити, що випромінюючий елемент на рисунку 1 є коротким диполем з діаграмою спрямованості, заданою формулою (), поля для цього випадку показані на рисунку 3.

Рисунок 3. Полярна та азимутальна діаграми спрямованості нормалізованої діаграми спрямованості.

Діаграма спрямованості, імпеданс та коефіцієнт посилення антени залежатимуть від відстаніdна рисунку 1. Вхідний імпеданс збільшується відбивачем, коли відстань між антенами становить половину довжини хвилі; його можна зменшити, перемістивши антену ближче до відбивача. ДовжинаLРозмір відбивачів на рисунку 1 зазвичай становить 2*d. Однак, якщо відстежувати промінь, що рухається вздовж осі y від антени, він відбитиметься, якщо довжина буде щонайменше ( ). Висота пластин повинна бути вищою за випромінюючий елемент; однак, оскільки лінійні антени погано випромінюють вздовж осі z, цей параметр не є критично важливим.