2014年6月24日

生活科學-電磁-拋物面天線

與屏東林邊是因為地層下陷而使得路邊會出現平房屋頂不同的是,新北市的真理大學由於是傍山而建,所以在學校建物的分布上會依山勢而高低起伏,有些建物高可以向下俯瞰,有些平坦的地方卻是地勢較低,所以看見另一處的頂層是在所難免的。而在美麗的校園中,這組白色碟盤狀的天線就這麼在人行道旁邊出現了。

它又稱為拋物面(Parabola)天線,觀察它的後方並未發現轉軸,亦即無法轉向與掃描,為一種定向式的接收器,碟面反射來自地球外的同步衛星所傳遞過來的電磁波,通常是無線電波,再由前方的接收器接收。同步衛星的運行週期和地球自轉週期同為24小時,因此衛星看起來就會固定在地球某處上空,接收並傳遞訊號給拋物面天線。
拋物面天線依據接收器(或發射器)的位置可分為前饋式、後饋式及側饋式
照面中的型式是屬於側饋式

拋物面的幾何性質為拋物面上的任何一點到焦點的距離等於該點到特定直線的距離軌跡。在主軸上,由焦點到拋物面間的距離稱為焦距,所以前面提到的特定直線會位於拋物面另一側,垂直主軸且通過距離拋物面頂點同為焦距的點。因為所有無線電波從衛星到碟面經反射至接收器的路徑長度均相等,使得相位相同,所以在焦點的接收器所收到的訊號強度會是最佳的。
訊號經反射後集中,除了增加訊號強度,在側邊的接收器亦能減少訊息干擾
另外也有看起來是一根根骨架的柵格式拋物面天線

在學習凹面鏡時,必定會看到平行於主軸的入射光經過反射後,反射光會聚集在焦點的情形。因此拋物面天線在設置時,必須將碟面主軸朝向同步衛星,讓衛星發射過來的電磁波,射入拋物形碟面後均被反射至焦點,再讓接收器接收。如果拋物面天線可以發射訊號的話,碟面前方的元件即稱為發射器。

拋物面天線焦點的接收器會將反射後的訊號集中,轉換成電子訊號,這些訊號經過放大器放大、編碼之後再傳送到電腦,這樣就可以將訊息轉譯出來。部落格中曾經介紹過一款賞鳥集音器(科學玩具─聲學─集音器)也是拋物面天線的應用,將軸心對準聲源的時候,也是藉著拋物面的反射而能夠聽得清楚離自己上百公尺遠的細微聲音。

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