О сновные параметры зеркальной параболической антенны

ДН приближённо определяется по формуле

,

где J₂ – функция Бесселя второго порядка от аргумента (0,5·k·D_З·sinθ), – волновое число.

_{1. Основные характеристики ДН}

_{1.1. Ширина ДН в плоскости Е:}

1.2. Ширина ДН в плоскости Н:

1.3. Уровень первого бокового лепестка определяется по таблицам, исходя из предположения о характере распределения поля.

_{2. Профиль параболы описывается выражениями ;}

3. Коэффициент направленного действия (КНД) антенны _,

_{где υрез – результирующий коэффициент использования поверхности.}

4. Коэффициент усиления антенныG=D η

Щелевые. Частный случай апертурных, когда d << . Используются в самолетах, снарядах и т.п. Возбуждение осуществляется за счет приложения напряжения между кромками щели или за счет поля в волноводе или объемном резонаторе. Широко используются антенны в виде одинаковых и одинаково ориентированных щелей (тип антенных решеток)

15. Антенны систем мобильной связи(Богачков)

К антеннам систем мобильной связи относятся штыревые антенны, секторные( в частности рупорные).

Штыревые антенны.

Несимметричными (штыревыми) называют антенны, расположенные непосредственно у земли (или металлического экрана) перпендикулярно (реже наклонно) к ее поверхности. Если считать землю идеально проводящей и учитывать зеркальное отображение, то несимметричный вибратор можно считать половиной эквивалентного ему симметричного вибратора (рис. 1). Сопротивление излучения

несимметричного вибратора в два раза меньше, чем у эквивалентного симметричного вибратора, поскольку при одинаковых токах первый излучает в два раза меньшую мощность (нет излучения в нижнее полупространство). Входное сопротивление несимметричного вибратора в два раза меньше, чем у эквивалентного симметричного вибратора, поскольку при одинаковах токах питания у первого напряжение питания в два раза меньше (рис. 1). Коэффициент направленного действия несимметричного вибратора в два раза больше, чем у эквивалентного симметричного вибратора, поскольку при однаковой мощности излучения первый обеспечивает в два раза большую угловую плотность мощности, так как вся его мощность излучается в одно полупространство (рис.2).

Для успешной работы штыревая антенна должна быть согласована. Несмотря на все кажущееся многообразие согласующих устройств и штырей, их можно разбить на 3 группы.

1. Штырь согласованный, электрическая длина равна четверти длины волны;

2. Штырь с электрической длиной больше требуемой, эту длину "убирают" с помощью емкости;

3. Штырь длиной меньше четверти длины волны. Недостающую длину ''добавляют" катушкой индуктивности.

Рупорные антенны.

Волноводно-рупорные антенны являются простейши­ми антеннами сантиметрового диапазона волн. Они могут формировать диаграммы направленности шириной от 100—140° при раскрыве специальной фор­мы до 10—20° в пирамидальных рупорах. Поверхностью раскрыва (сокращённо «раскрывом») будем называть поверхность минимальной пло­щади, проходящую через края рупора. Возможность дальнейшего сужения диаграммы рупора ограничивается необходимостью резкого увеличения его длины. Волноводно-рупорные антенны являются широкопо­лосными устройствами и обеспечивают примерно полу­торное перекрытие по диапазону. Возможность измене­ния рабочей частоты в еще больших пределах ограничи­вается возбуждением и распространением высших типов волн в питающих волноводах. Коэффициент полез­ного действия рупора высокий (около 100%). Рупорные антенны просты в изготовлении. Сравнительно неболь­шое усложнение (включение в волноводный тракт фази­рующей секции) обеспечивает создание поля с круговой поляризацией.

Недостатками рупорных антенн являются: а) гро­моздкость конструкции, ограничивающая возможность получения узких диаграмм направленности; б) трудно­сти в регулировании амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве, которые ограничивают возможность снижения уровня боковых лепестков и создания диа­грамм направленности специальной формы.

Рупорная антенна (рис. 1) состоит из рупора 1, волновода 2, и возбуждающего устройства 3.

Рис 1. Схема рупорной антенны.

Если генератор, питающий антенну, имеет коаксиаль­ный выход, то возбуждение антенного волновода 2 осу­ществляется чаще всего штырем, расположенным пер­пендикулярно широкой стенке волновода, возбуждение к штырю подводится коаксиальным кабелем. Если гене­ратор, питающий антенну, имеет волноводный выход, то фидерный тракт выполняется обычно в виде прямоуголь­ного волновода с волной H₁₀. Волноводный фидер непо­средственно переходит в волновод 2, возбуждающий ру­пор. Уве­личение размеров сечения волновода имеет своей целью улучшение направленных свойств.

Применяются два типа прямоугольных рупоров: секториальные и пирамидальные, а так же бывают биконические двусторонние и биконические односторонние рупорные антенны. Секториальными называются рупоры, у которых расширяется только одна пара стенок. В зависимости от того, в какой плоскости происходит расширение, различают Е - плоскостные (рис.2 а) и H - плоскостные (рис. 2 б) секториальные рупоры.

Пирамидальными называются рупоры, расширяющиеся как плоскости E, так и в плоскости H (рис. 2 в).

Рупоры круглого сечения обычно расширяются равномерно во всех плоскостях. Такие рупоры называются коническими (рис. 2 г). Конические рупоры применяются редко, так как они обладают теми же недостат­ками, что и излучатель в виде открытого волновода круглого се­чения.

Секториальные и пира­мидальные рупоры пи­таются от прямоуголь­ных волноводов, кони­ческие от круглых.

а б

г

в

Рис. 2. Рупорные антенны:

а - Е – плоскостной секториальный рупор

б - H – плоскостной секториальный рупор

в - пирамидальный рупор

г - конический рупор

Форма диаграммы направленности рупорной антенны в данной плоскости полностью определяется параметрами ее продольного сечения в этой же плоскости, а так же длинной рупора и углом его раскрыва. В диаграмме име­ется сигарообразный главный лепесток и небольшое количе­ство слабых боковых лепестков (рис. 3) Рассмотрим за­висимость формы главного лепестка от геометрических пара­метров антенны.

Рис. 3