31. Призначення, конструкція та принцип роботи рупорних антен
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.
Свойства
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.
Применение
Рупорные антенны применяют как самостоятельно, так и в качестве облучателей зеркальных и других антенн. Рупорную антенну, конструктивно совмещенную с параболическим отражателем, часто называют рупорно-параболической антенной. Рупорные антенны с небольшим усилением из-за удачного набора свойств и хорошей повторяемости часто используются в качестве измерительных.
На радиотелескопе в Холмдейле, представляющем собой радиометр Дикке на основе рупорно-параболической антенны, Арно Пензиас и Роберт Вудроу Вильсон в 1965 году открыли реликтовое излучение.
Характеристики и формулы
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.
32. Призначення, конструкція та принцип роботи дзеркальних антен
Зеркальная антенна
Зерка́льная анте́нна — антенна, у которой электромагнитное поле в раскрыве образуется за счет отражения электромагнитной волны от металлической поверхности специального зеркала (рефлектора). В качестве источника волны обычно выступает небольшой излучатель, располагаемый в фокусе зеркала. В его роли может быть любая другая антенна с фазовым центром, излучающая сферическую волну. Основная цель зеркальных антенн сводится к преобразованию сферического или цилиндрического фронта волны в плоский фронт[1].