4.3 Perdite nel feed

Oltre a realizzare un certo tipo di illuminazione (di solito descritto da una funzione più o meno complessa che fornisce la distribuzione di apertura in funzione della distanza dal centro dello specchio), il feed ideale dovrebbe illuminare solo ed esclusivamente il riflettore. In realtà anche questa condizione è difficilmente raggiungibile e nasce un certo grado di “spillover”, cioè di illuminazione al di fuori dai bordi dello specchio, che fa sì che non tutta l’illuminazione del feed sia irradiata sullo specchio (con conseguente calo dell’efficienza complessiva)  e che il feed raccolga una certa quantità di radiazione spuria proveniente dall’esterno (da cui un aumento della temperatura di rumore). La perdita relativa è definita dal parametro η_Spillover .

Come si può intuire dalla figura 4.1,  per eliminare del tutto lo spillover occorrerebbe un diagramma di radiazione molto affusolato,  a spese dell’efficienza di illuminazione. D’altro canto un’illuminazione il più possibile uniforme porterebbe a un livello di spillover inaccettabile (da cui l’innalzamento dei lobi secondari citato in precedenza).

Fig. 4.1 : Spillover

La soluzione più adottata è quella di utilizzare beam dal profilo (proiettato) approssimativamente gaussiano,  sui quali viene definita a priori una determinata attenuazione del segnale ai bordi (livello di “taper”) rispetto al segnale proveniente dal centro, al fine di ottenere un buon compromesso tra i due parametri (v. fig. 4.2).

Fig. 4.2 : a sn,  esempio di andamento dello spillover (T equivalente) in funzione del livello di taper,

a ds, andamento dell’efficienza di apertura in funzione del livello di taper (feed gaussiano).

Per migliorare l’accoppiamento beam/radiazione riflessa è anche possibile agire sulla geometria dell’antenna. Deformando opportunamente gli specchi (“shaped system”) è possibile concentrare maggiormente il fascio incidente nei feeds  aumentando l’efficienza dell’apertura.

In genere le deformazioni introdotte ad hoc riguardano sia lo specchio primario che il secondario, che dunque non seguiranno più rigorosamente le curve geometriche di partenza (parabole, iperboli, ecc…).

Oltre alle deformazioni strutturali ci possono essere altre cause che inducono uno sfasamento delle onde riflesse, ad esempio uno specchio primario “shaped” non soddisfa le proprietà geometriche di un paraboloide perfetto e qualora si osservi in fuoco primario occorrerà considerare la differenza di fase delle onde incidenti, oppure è possibile che il feed stesso introduca un errore di fase durante la ricezione.

La perdita di efficienza che ne consegue è quantificata dal fattore di perdita  η_Phase  ,che in genere dipende dalla frequenza che si vuole osservare.

Nel suo percorso all’interno del feed il segnale è soggetto a due principali cause di attenuazione descritte dai seguenti parametri :

η_Loss : attenuazione complessiva subita prima dello stadio LNA.

η_ReturnLoss : perdita per riflessione nel sistema feed.

Qualora si desideri effettuare delle misure polarimetriche, occorre considerare che l’elemento in guida d’onda che separa le polarizzazioni non effettuerà mai una perfetta suddivisione nei due canali, in generale infatti il canale sul quale si misura una componente di polarizzazione (ad esempio circolare destra) conterrà anche una piccola percentuale relativa alla polarizzazione opposta (cioè circolare sinistra).

La misura complessiva sul singolo canale dunque non è mai composta esclusivamente dalla componente di polarizzazione che si vuole osservare, ma contiene anche piccole percentuali della seconda componente.

Questo “difetto di misura” è quantificato dai cosiddetti “termini di contaminazione” (o D-terms), che idealmente dovrebbero essere nulli.

Valori tipici si aggirano attorno a un 10% (D-terms= 0.1), valori tecnicamente molto buoni sono dell’ordine dell’ 1%.

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