Секториальные рупоры. Пирамидальный и конический рупоры.
Волноводные излучатели имеют широкую ДН, малый коэффициент направленного действия (КНД), и плохо согласованы со свободным пространством. Для повышения напрвеленности, КНД и улучшение согласования приходят к рупорным антеннам.
Рупорная антенна состоит из рупора – отрезка волновода с плавно расширяющимся сечением и устройства питания рупора- волновода с возбуждающим устройством. Рупор преобразует участок плоской волны малых размером в поперечном сечении волновода в участок приблизительно плоской волны значительно больщих размеров в раскрыве рупора. Это приводит к сужению ДН и увеличению КНД по сравнению с волноводным излучателем. Кроме того, увеличение размеров поперечного сечения приводит в большинстве случаем к тому, что волновое сопротивление рупора стремится к волновому сопротивлению свободного пространства, что улучшает согласование антенны со свободным пространством.
Секториальным рупором называется такой рупор, у которого увеличивается лишь один размер поперечного сечения прямоугольного волновода а второй размер остается постоянным. Различают Н-секториальны рупор , когда увеличивается размер волновоа в плоскости Н, и Е-секториальный рупор когда увеличивается размер волновода в плоскости Е.
H- cекториальный рупор. Расширение широкой стенки волновода
Если мы начнем расширять стенки волновода. Амплитудно фазовое распределение не изменяется.
Структура поля в Н- секториальном рупоре, сходна с стуктурой поля в возбуждающем волноводе
Размеры рупора:
Расширение широкой стенки волновода приводит к трансформации из волны плоской в сферическую волну. Таким образом, осуществляется согласование с окружающей средой.
Фазовые и амплитудные распределения.
Фазовое распределение теперь квадратичное. Фазовая скорость (скорость перемещения точки, обладающей постоянной фазой колебательного движения, в пространстве вдоль заданного направления):
Фактически:
-хорошее согласование.
Амплитудное распределение:
Фазовое распределение:
Глубина рупора:
Фазовое распределения является квадратичным:
Максимальное отклонение:
”-”обусловлен запаздыванием на краях рупора.
Используя теорию о непрерывной системе излучателей, получим:
Используя (2,5) 
-const, так как от координаты y ничего не зависит.
Расширять рупор до бесконечности нельзя из за квадратичного фазового распределения.
При таком значении фазы рупор
имеет приемлемую ДН
Оптимальные размеры рупора:
(14, 18) 
Результат расчетов параметров H- секторального рупора.(веерная ДН)
Зависимость КНД от отношения 
. 
E - cекториальный рупор.
Плавно расширяется узкая стенка волновода.
АФР:
Множитель системы:
ДН:
Фазовое распределение сказывается сильнее чем в H- секториальном рупоре.
Результат расчетов параметров E- Зависимость КНД от отношения .
секторального рупора. (веерная ДН)
Для того чтобы улучшить согласование с окружающим пространством, сформировать игольчатую ДН используют рупорные антенны.
Пирамидальный рупор
Пирамидальным рупором называют такой рупор, у которого увеличиваются размеры в обеих плоскостях
Пирамидальный рупор можно рассматривать как сочетание Е и Н секториальных рупоров. Следует различать остроконечный рупор у которого продолжение ребер пересекаются в одной точке то есть RE=RH=R и клиновидный рупор у которого RE ≠RH
Приблизительно можно считать, что структура поля в пирамидальном рупоре примерно такая же, как и в исходном волноводе. В остроконечном рупоре фронт волны сферический, в клиновидном поверхность двойной кривизны. При удалении от вершины фазовая скорость волны в рупоре стремится к скорости света. Волна становится поперечно , а волновое сопротивления стремится к волновому сопротивлению свободного пространства.
КНД считают используя ряд практических формул:
Вид ДН: 
Конический рупор.
Довольно активно в системах спутниковой связи используют конический рупор
Конический рупор – это рупор с расширяющимся круглым поперечным сечением.
Для конического рупора, возбуждаемого круглым волноводом с волной Н11 можно следующие выводы. Амдитудное распределение в раскрыве примерно такое же как и у круглого волновода, а фаза изменяется по квадратичному закону.
Рупорные антенны можно использовать и как самостоятельные антенны и как облучатели более сложных антенн например зеркальных антенн.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 1195; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!