Рупорные антенны

Открытый конец прямоугольного или кругового волновода представляет собой наиболее простую антенну с плоским излучающим раскрывом. Э/м волны, излучаемые через свободный конец волновода в открытое пространство, испытывают заметное отражение из-за скачкообразного изменения фазовой скорости распределения волн при выходе.

Кроме того, размеры поперечного сечения волновода малы по сравнению с длиной волны, поэтому ДН такого излучателя невелика. Недостатки могут быть частично устранены, если поперечное сечение излучающего конца расширить. В результате можно получить или секторальный, или пирамидальный, или конический рупор. По мере увеличения поперечных размеров излучающего раскрыва при заданной высоте рупора, КНД рупора вначале увеличится, достигнет максимального значения и далее уменьшится. Рупор, имеющий максимальный КНД, называется оптимальным. Ширина ДН по уровню половинной мощности оптимального пирамидального рупора может быть определена по формуле:

2Θ_0,5Е, 2Θ_0,5Н – ширина диаграммы направленности соответственно в Е и Н плоскостях. КНД .

Рупор используется в качестве слабонаправленных антенн и значительно чаще в качестве зеркальных и линзовых антенн. Достоинством рупорных антенн является простота, небольшие размеры, малые потери.

Пирамидальная рупорная антенна

Усиление рупорной антенны определяется площадью её раскрыва и может быть рассчитано по формуле:

, где — площадь раскрыва рупора, - КИП (коэффициент использования поверхности рупора), равный 0.6 для случая, когда разность хода центрального и перифирийного лучей менее, но близка к , и 0.8 при применении выравнивающих фазу волны устройств.

Ширина главного лепестка ДНА по нулевому излучению в плоскости H:

Ширина главного лепестка ДНА по нулевому излучению в плоскости E:

Так как При равенстве и ДНА в плоскости Н получается в 1.5 раза шире, часто, для получения одинаковой ширины лепестка в обоих плоскостях , выбирают

Для удержания фазовых искажений в раскрыве рупора в допустимых пределах (не более ) необходимо, чтобы выполнялось условие (для пирамидального рупора): , где и — высоты граней пирамиды, образующей рупор.

· Пирамидальный рупор - антенны в форме четырехгранной пирамиды, с прямоугольным сечением. Они являются наиболее широко используемым типом рупорных антенн. Излучает линейно-поляризованные волны.

· Секторальный рупор - пирамидальные рупора с расширение только в одной плоскости Е или Н.

· Конический рупор - раскрыв в форме конуса с круглым сечением. Используются с цилиндрическими волноводами для получения волны с круговой поляризацией.

· Гофрированные рупора - раскрыв рупоров с параллельными щелями или канавки, малой по сравнению с длиной волны. Канавки покрывают внутреннюю поверхность рупора, поперек оси.

Гофрированные рупора имеют более широкую полосу пропускания, меньший уровень боковых лепестков и кросс-поляризации. Они широко используются в качестве облучателей для спутниковых параболических антенн и радиотелескопов.

Рупорная антенна - металлическая конструкция, состоящая из волновода переменного (расширяющегося) сечения с открытым излучающим концом. Как правило, рупорную антенну возбуждают волноводом, присоединенным к узкому концу рупора. По форме рупора различают E-секториальные, H-секториальные, пирамидальные и конические рупорные антенны.

Рупорные антенны очень широкополосны и весьма хорошо согласуются с питающей линией — фактически, полоса антенны определяется свойствами возбуждающего волновода. Для этих антенн характерен малый уровень задних лепестков диаграммы направленности (до -40 dB) из-за того, что мало затекание ВЧ-токов на теневую сторону рупора. Рупорные антенны с небольшим усилением просты конструктивно, но достижение большого (>25 dB) усиления требуют применения выравнивающих фазу волны устройств (линз или зеркал) в раскрыве рупора. Без подобных устройств антенну приходится делать непрактично длинной.

Дата добавления: 2014-11-20; просмотров: 1046; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!