ตัวสะท้อนแสงสามหน้า หรือที่รู้จักกันในชื่อตัวสะท้อนแสงมุม หรือตัวสะท้อนแสงสามเหลี่ยม เป็นอุปกรณ์เป้าหมายแบบพาสซีฟที่ใช้กันทั่วไปในเสาอากาศและระบบเรดาร์ ประกอบด้วยตัวสะท้อนแสงระนาบสามตัวที่ประกอบกันเป็นโครงสร้างสามเหลี่ยมปิด เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากระทบตัวสะท้อนแสงสามหน้า คลื่นจะสะท้อนกลับไปตามทิศทางตกกระทบ ก่อให้เกิดคลื่นสะท้อนที่มีทิศทางเท่ากัน แต่มีเฟสตรงข้ามกับคลื่นตกกระทบ

ต่อไปนี้เป็นคำแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับตัวสะท้อนแสงมุมสามเหลี่ยม:

โครงสร้างและหลักการ:

ตัวสะท้อนแสงมุมสามเหลี่ยมประกอบด้วยตัวสะท้อนแสงระนาบสามตัวที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่จุดตัดร่วมกัน ก่อตัวเป็นรูปสามเหลี่ยมด้านเท่า ตัวสะท้อนแสงระนาบแต่ละตัวเป็นกระจกเงาระนาบที่สามารถสะท้อนคลื่นตกกระทบได้ตามกฎการสะท้อน เมื่อคลื่นตกกระทบกระทบตัวสะท้อนแสงมุมสามเหลี่ยม คลื่นจะสะท้อนจากตัวสะท้อนแสงระนาบแต่ละตัวและกลายเป็นคลื่นสะท้อนในที่สุด เนื่องจากรูปทรงเรขาคณิตของตัวสะท้อนแสงสามเหลี่ยม คลื่นสะท้อนจึงสะท้อนในทิศทางที่เท่ากันแต่ตรงกันข้ามกับคลื่นตกกระทบ

คุณสมบัติและการใช้งาน:

1. ลักษณะการสะท้อน: ตัวสะท้อนแสงแบบมุมสามเหลี่ยมมีคุณสมบัติการสะท้อนสูงที่ความถี่หนึ่ง สามารถสะท้อนคลื่นตกกระทบกลับด้วยค่าการสะท้อนสูง ก่อให้เกิดสัญญาณสะท้อนที่ชัดเจน เนื่องจากโครงสร้างมีความสมมาตร ทิศทางของคลื่นสะท้อนจากตัวสะท้อนแสงแบบมุมสามเหลี่ยมจึงเท่ากับทิศทางของคลื่นตกกระทบ แต่มีเฟสตรงกันข้าม

2. สัญญาณสะท้อนแรงสูง: เนื่องจากเฟสของคลื่นสะท้อนอยู่ตรงข้ามกัน เมื่อตัวสะท้อนสามเหลี่ยมอยู่ตรงข้ามกับทิศทางของคลื่นตกกระทบ สัญญาณสะท้อนจะแรงมาก ซึ่งทำให้ตัวสะท้อนมุมสามเหลี่ยมเป็นการประยุกต์ใช้ที่สำคัญในระบบเรดาร์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสัญญาณสะท้อนของเป้าหมาย

3. การกำหนดทิศทาง: ลักษณะการสะท้อนของตัวสะท้อนแสงมุมสามเหลี่ยมมีทิศทาง กล่าวคือ สัญญาณสะท้อนที่แรงจะเกิดขึ้นเฉพาะที่มุมตกกระทบที่กำหนดเท่านั้น ซึ่งทำให้มีประโยชน์อย่างมากในเสาอากาศแบบกำหนดทิศทางและระบบเรดาร์สำหรับการระบุตำแหน่งและวัดตำแหน่งเป้าหมาย

4. เรียบง่ายและประหยัด: โครงสร้างของแผ่นสะท้อนแสงมุมสามเหลี่ยมนั้นค่อนข้างเรียบง่าย ผลิตและติดตั้งง่าย โดยทั่วไปทำจากวัสดุโลหะ เช่น อะลูมิเนียมหรือทองแดง ซึ่งมีต้นทุนต่ำกว่า

5. ขอบเขตการใช้งาน: ตัวสะท้อนแสงแบบมุมสามเหลี่ยมถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในระบบเรดาร์ การสื่อสารไร้สาย ระบบนำทางการบิน การวัดและกำหนดตำแหน่ง และอื่นๆ สามารถใช้เป็นเสาอากาศระบุเป้าหมาย การวัดระยะ การหาทิศทาง และการสอบเทียบ เป็นต้น

ด้านล่างนี้เราจะแนะนำผลิตภัณฑ์นี้โดยละเอียด:

เพื่อเพิ่มทิศทางของเสาอากาศ วิธีแก้ปัญหาที่ค่อนข้างง่ายคือการใช้ตัวสะท้อนแสง ตัวอย่างเช่น หากเราเริ่มต้นด้วยเสาอากาศลวด (สมมติว่าเป็นเสาอากาศไดโพลแบบครึ่งคลื่น) เราอาจวางแผ่นนำไฟฟ้าไว้ด้านหลังเพื่อนำคลื่นไปด้านหน้า เพื่อเพิ่มทิศทางให้มากขึ้น อาจใช้ตัวสะท้อนแสงแบบมุม ดังแสดงในรูปที่ 1 โดยมุมระหว่างแผ่นสะท้อนแสงทั้งสองจะเท่ากับ 90 องศา

รูปที่ 1 รูปทรงของตัวสะท้อนแสงมุม

รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศนี้สามารถเข้าใจได้โดยใช้ทฤษฎีภาพ จากนั้นจึงคำนวณผลลัพธ์ผ่านทฤษฎีอาร์เรย์ เพื่อความสะดวกในการวิเคราะห์ เราจะสมมติว่าแผ่นสะท้อนแสงมีขอบเขตไม่จำกัด รูปที่ 2 ด้านล่างแสดงการกระจายตัวของแหล่งกำเนิดที่เทียบเท่า ซึ่งใช้ได้กับพื้นที่ด้านหน้าของแผ่นสะท้อนแสง

รูปที่ 2 แหล่งที่มาเทียบเท่าในพื้นที่ว่าง

วงกลมจุดแสดงถึงเสาอากาศที่อยู่ในเฟสเดียวกับเสาอากาศจริง เสาอากาศที่ถูกตัดออกจะมีเฟสต่างจากเสาอากาศจริง 180 องศา

สมมติว่าเสาอากาศเดิมมีรูปแบบรอบทิศทางที่กำหนดโดย （） จากนั้นรูปแบบการแผ่รังสี (R) ของ "ชุดหม้อน้ำเทียบเท่า" ในรูปที่ 2 สามารถเขียนได้ดังนี้:

ข้างต้นเป็นไปตามรูปที่ 2 และทฤษฎีอาร์เรย์โดยตรง (k คือหมายเลขคลื่น) รูปแบบที่ได้จะมีโพลาไรเซชันเดียวกันกับเสาอากาศโพลาไรเซชันแนวตั้งเดิม ทิศทางจะเพิ่มขึ้น 9-12 เดซิเบล สมการข้างต้นแสดงสนามที่แผ่ออกมาในบริเวณด้านหน้าของแผ่น เนื่องจากเราถือว่าแผ่นมีจำนวนอนันต์ สนามด้านหลังแผ่นจึงเป็นศูนย์

ค่าไดเรกติวิตี้จะสูงที่สุดเมื่อ d เป็นครึ่งความยาวคลื่น สมมติว่าองค์ประกอบการแผ่รังสีในรูปที่ 1 เป็นไดโพลสั้นที่มีรูปแบบที่กำหนดโดย ( ) สนามไฟฟ้าสำหรับกรณีนี้แสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 รูปแบบเชิงขั้วและเชิงมุมของรูปแบบรังสีที่ได้รับการทำให้เป็นมาตรฐาน

รูปแบบการแผ่รังสี อิมพีแดนซ์ และเกนของเสาอากาศจะได้รับอิทธิพลจากระยะทางdของรูปที่ 1 อิมพีแดนซ์อินพุตจะเพิ่มขึ้นโดยตัวสะท้อนแสงเมื่อระยะห่างเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น สามารถลดได้โดยการย้ายเสาอากาศให้เข้าใกล้ตัวสะท้อนแสงมากขึ้น ความยาวLของตัวสะท้อนแสงในรูปที่ 1 โดยทั่วไปจะมีขนาด 2*d อย่างไรก็ตาม หากลากเส้นตามแกน y จากเสาอากาศ รังสีสะท้อนจะสะท้อนเมื่อมีความยาวอย่างน้อย ( ) ความสูงของแผ่นควรสูงกว่าองค์ประกอบที่แผ่รังสี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเสาอากาศเชิงเส้นแผ่รังสีได้ไม่ดีตามแนวแกน z พารามิเตอร์นี้จึงไม่สำคัญอย่างยิ่ง