Пирамидальный рупор.
Фазовые искажения в раскрыве определяются выражением:
(7.6).
Для
остроконечного рупора:
,
для
клиновидного рупора:
.
(7.7).
Используя выражение (7), можно рассчитать КНД пирамидального рупора.
Конический рупор.
Основной тип колебаний, возбуждаемый в коническом рупоре - . Принципиального отличия при анализе от прямоугольных рупоров нет. У конических рупоров также существуют оптимальные размеры.
Ширина ДН оптимального конического рупора:
;
(7.8).
В Е плоскости ширина ДН несколько меньше, чем в Н:
Если
требуется одинаковая ШДН в обеих
плоскостях, круглый рупор нужно
деформировать в эллиптический с
.
Малая ось должна быть параллельна
.
Оптимальный конический рупор имеет КИП
,
следовательно:
(7.9).
(7.10).
В коническом рупоре, также как и круглом волноводе, возможен неконтролируемый поворот структуры поля вдоль оси волновода.
Расчет рупорных антенн.
Основная задача – определение параметров: , и R. Исходные данные – и либо ШДН, либо КНД.
Для однозначного решения задачи этих данных недостаточно. Т. к. существует множество рупоров, с заданными параметрами, но отличающиеся формой ДН, положением фазового центра и т. д.
Рассмотрим
расчет оптимальных рупорных антенн. По
заданной ШДН определяют размеры раскрыва
и
.
Далее по формулам (4а) и (4б) определяют
.
Для пирамидального рупора в случае
различия и несовместимости этих размеров
выбирается максимальное значение с
тем, чтобы фазовые искажения в раскрыве
были меньше допустимых.
Достоинства рупорных антенн:
Важным плюсом рупорных антенн является: полная экранировка внутренней полости (открыт только излучающий раскрыв), следовательно, к ослаблению связи рупора по ближнему ЭМП с соседними предметами, поверхностью Земли и атмосферы, следовательно, к уменьшению шумов.
Недостатки рупорных антенн:
Необходимость придания увеличения длины R для обеспечения малых (в пределах нормы) фазовых ошибок.
По
формулам (4) из пред лекции
,
т. е.
соизмеримо с
или
,
если они
.
Если
и
составляют десятки
,
то
, что неприемлемо из конструкторских
соображений. На практике
и
нескольким длинам волн и
такое же (чуть большее) значение R.
Следовательно, ДН получается не очень
узкой.
Применение рупорных антенн.
В качестве самостоятельных антенн, когда не требуется очень острая диаграмма направленности.
В технике антенных измерений и измерений электромагнитного поля благодаря широкополосности и простоте конструкции рупорных антенн.
С помощью рупорных антенн можно перекрыть примерно двойной диапазон волн (ограничение по широкополосности задает не рупор, а питающий волновод). На рисунке показано изменение КНД пирамидального и конического рупора с частотой.
f – рабочая частота
f0 – частота, на которой рупор «оптимален»
при
уменьшении частоты на 40%, либо при
повышении частоты на 160%. Очевидно, что
рупор выгоднее использовать на более
высоких по сравнению с f0
частотах.
В качестве облучателей более сложных антенных устройств (в частности, зеркальных и линзовых антенн).