Panoramica dei riflettori d'angolo

Riflettori angolari, un tipo specializzato di antenna, strumenti importanti nella reindirizzamento delle onde elettromagnetiche per varie applicazioni.Il loro semplice design, costruzione leggera ed efficacia alle alte frequenze li rendono richiesti in campi come sistemi radar, comunicazione e miglioramento del segnale.Questo articolo esplora la struttura, la funzionalità e le applicazioni dei riflettori d'angolo, approfondendo i loro vantaggi, limitazioni e loro usi.

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Comprensione del riflettore d'angolo

Un riflettore d'angolo è un dispositivo passivo progettato per riflettere i segnali radio sulla loro fonte, che agisce come un retroreflettore.È costituito da tre superfici piane disposte ad angoli retti, spesso in configurazioni quadrate.Costruiti da piastre o fili di metallo, i riflettori angolari sono altamente efficienti nel riflettere le onde elettromagnetiche, rendendoli bersagli importanti per i sistemi radar, anche a distanze significative.Questi riflettori sono strumentali nella calibrazione radar, offrendo misurazioni precise di velocità, distanza e posizione.

I riflettori d'angolo sono disponibili in due tipi principali: riflettori angolari radar e riflettori all'angolo ottico.Le varianti radar utilizzano materiali metallici ottimizzati per riflettere le onde radio, mentre i riflettori angolari ottici, chiamati anche cubi d'angolo, impiegano prismi di vetro per applicazioni come il distacco di laser e il rilevamento.

Come funzionano i riflettori angolari?

I riflettori angolari operano in base ai principi dell'ottica, che riflettono le onde elettromagnetiche verso la loro fonte.Quando un segnale colpisce le superfici riflettenti, subisce più riflessi.Un riflettore diedro, con due superfici che si intersecano, riflette due volte le onde, mentre un riflettore trihedrico con tre superfici riflette tre volte le onde.Questo design garantisce che il segnale riflesso viaggi in una direzione quasi identica alla sua origine, migliorando la sua visibilità e l'efficacia in applicazioni come la calibrazione radar.

Panoramica delle antenne del riflettore d'angolo

Le antenne del riflettore angolare sono antenne direzionali utilizzate principalmente nelle gamme di frequenza UHF e VHF.Concettualizzato per la prima volta da John D. Kraus nel 1938, queste antenne sono costituite da un elemento guidato da dipolo posizionato di fronte a due superfici riflettenti angolate a 90 gradi.Conosciuti per il loro guadagno moderato (10-15 dB), elevato rapporto frontale a back (20-30 dB) e larghezza di banda ampia, sono ampiamente utilizzati nelle trasmissioni televisive, nei collegamenti di comunicazione e nelle configurazioni radio amatoriali.Queste antenne supportano la polarizzazione sia verticale che orizzontale, offrendo flessibilità nella comunicazione radio.

Tipi di riflettori d'angolo

I riflettori d'angolo svolgono un ruolo influente nelle applicazioni di riflessione delle onde, tipicamente divise in design diedro e trihedrali.Entrambi i progetti si basano su riflessi geometrici per migliorare i segnali, ma differiscono in particolare in struttura, abilità e applicazioni adeguate.La scelta tra di loro di solito dipende dalle esigenze operative e dalle circostanze ambientali.

Un riflettore angolare diedro presenta due superfici riflettenti che si intersecano ad angolo retto.Questo tipo riflette le onde due volte, inviandole verso la fonte.Sebbene efficaci, i riflettori diedri sono sensibili all'allineamento, il che può rappresentare sfide in determinate applicazioni.

Questa configurazione supporta riflessioni a doppia onda, producendo un ritorno del segnale concentrato e intensificato quando le onde colpiscono perpendicolarmente alla linea di intersezione.Tali caratteristiche rendono i riflettori diedri sono utili in campi come il design dell'antenna, dove viene ricercata la trasmissione del segnale mirata e meticolosamente allineata.

Riflettore dell'angolo trihedrico

Il riflettore dell'angolo trihedrico comprende tre superfici riflettenti perpendicolari.Questa configurazione riflette tre volte le onde, risultando in un segnale invertito diretto alla sorgente.Conosciuto per la sua elevata tolleranza al disallineamento, il riflettore trihedrico è ampiamente utilizzato nei test radar e nella calibrazione.La sua capacità di fornire una sezione trasversale radar elevata lo rende uno strumento essenziale per valutazioni precise del sistema radar.

Mentre le onde si riflettono tre volte, tornano verso la loro fonte, indipendentemente dalla posizione del riflettore.Questa robustezza intrinseca al disallineamento allevia la distribuzione del campo, rendendolo estremamente importante soprattutto in ambienti che richiedono una configurazione rapida o sperimentando condizioni instabili.

Modello di radiazione dei riflettori d'angolo

Il modello di radiazione di un riflettore angolare mostra come la resistenza delle onde radio si diffonde dall'antenna, contribuendo a comprendere le sue prestazioni nei sistemi radar e di comunicazione.

I riflettori angolari usano piastre metalliche posizionate ad angoli giusti per riflettere le onde alla loro fonte.Esistono due tipi principali: diedro e triedro.

• Riflettore diedro: Realizzato con due piastre che formano un angolo di 90 gradi, riflette due volte le onde.Mentre ha bisogno di un attento allineamento, è semplice ed efficace per la calibrazione.

• Riflettore trihedrico: Composto da tre piastre ad angoli giusti, riflette tre volte le onde, garantendo un reindirizzamento accurato alla fonte.È meno sensibile ai problemi di allineamento e facile da configurare.Le sue prestazioni sono misurate utilizzando l'effettiva sezione (${\mathrm{UN}}_{eFF}$) e sezione trasversale radar ($\sigma$)

$${\mathrm{UN}}_{eFF}=\frac{{\mathrm{UN}}^2}{\sqrt{3}}$$ $$\sigma =\frac{4\pi {\mathrm{UN}}^4}{3{\lambda }^2}$$

Qui, $UN$ è la lunghezza laterale del riflettore e $\ lambda$ è la lunghezza d'onda del segnale radar.

Quando le onde colpiscono il riflettore trihedrico, rimbalzano tre volte, tornando esattamente alla loro fonte con un segnale forte.Ciò rende i riflettori del Triedrale cruciali per la calibrazione radar e i test delle prestazioni.

Vantaggi e limitazioni dei riflettori d'angolo

Benefici

Guadagno a banda larga: efficace alle frequenze UHF, fornendo ampia larghezza di banda.

Elevato guadagno del segnale: consente la trasmissione e la ricezione del segnale a lunga distanza.

Efficienza multi-superficie: i riflettori con più superfici migliorano la resistenza alla riflessione.

Iddioolio per microonde: ideale per segnali ad alta frequenza.

Costruzione semplice: facile da costruire, distribuire e mantenere.

Funzionamento senza potenza: non richiede energia esterna o calibrazione in corso.

Posizionamento flessibile: può essere adattato per vari orientamenti e posizioni.

Simulazione target: può replicare diversi target per i test radar.

Calibrazione affidabile: fornisce riferimenti affidabili per la valutazione dei radar.

Supporto diagnostico: aiuta a identificare e correggere i pregiudizi del sistema radar.

Limitazioni

Alloseggine: può aggiungere peso e complessità ai sistemi.

Aumento del costo: può aumentare le spese complessive del sistema.

Realismo limitato: potrebbe non replicare accuratamente tutti gli obiettivi radar.

Lava di scenari: non efficace in tutti gli scenari radar.

Rischi di interferenza: potenziale per interferire con altri sistemi radar.

Preoccupazioni normative: l'uso improprio può comportare problemi legali o operativi.

Usi di riflettori angolari

Radar Stealth: aiuta a oscurare i veicoli dal rilevamento dei radar degli avversari.

Accoglienza televisiva: migliora la qualità del segnale TV nelle configurazioni dell'antenna domestica.

Comunicazione ottica: facilita la trasmissione efficiente del segnale nei sistemi ottici.

Calibrazione radar: fornisce punti di riferimento precisi per la convalida del radar.

Applicazioni RF: supporta la ricezione TV UHF, i collegamenti dei dati e la radio amatoriale.

Reindirizzamento del segnale: riflette le onde alla loro fonte per una maggiore chiarezza.

Amplificazione dell'eco: aumenta la visibilità degli oggetti con sezione trasversale a basso radar.

Miglioramenti della sicurezza: utilizzati nei riflettori per veicoli, biciclette e segnali stradali.

Lunar Laser Ranging: consente misurazioni precise utilizzando segnali laser riflessi.

Conclusione

I riflettori d'angolo sono strumenti indispensabili nei moderni sistemi di comunicazione e radar, che offrono alta precisione e affidabilità.La loro capacità unica di riflettere i segnali alla loro fonte, combinati con la loro versatilità, li rende importanti soprattutto nelle applicazioni che vanno dalla calibrazione radar alla comunicazione ottica.Nonostante alcune limitazioni, i loro vantaggi e adattabilità assicurano che rimangano una pietra miliare in vari campi tecnologici.