Пирамидальный рупор.
Приближенно можно считать, что фронт волны в пирамидальном рупоре имеет сферический характер. Фазовые искажения в раскрыве рупора определяются выражением
где
длина рупора в плоскости
длина рупора в плоскости
Для
остроконечного рупора
,
для клиновидного рупора
.
Структура поля в плоскостях и подобна структуре поля в этих же плоскостях в и плоскостных секториальных рупорах соответственно. Вследствие этого диаграмма направленности пирамидального рупора определяется теми же выражениями, что и для и рупора в соответствующих плоскостях.
Коэффициент направленного действия пирамидального рупора:
Используя эту формулу можно рассчитать коэффициент направленного действия пирамидального рупора с помощью графиков для и рупоров.
В этом случае формулу удобно представить в виде:
величины, стоящие в круглых скобках, непосредственно отложены по осям ординат на указанных графиках.
Расчет рупорных антенн.
Основной
задачей расчета рупорных антенн является
определение главных размеров рупора
Исходными данными обычно являются
и
в плоскостях
и
-
,
.
Порядок расчета следующий:
По заданной определяют размеры раскрыва рупора и .
Если заданы в градусах, то
а) для рупора
б) для рупора
в) для пирамидального рупора
Определив
размеры находим оптимальные размеры
рупора
и
.
Для пирамидальных рупоров эти размеры могут быть различными и несовместимыми. В этом случае берется наибольшее значение с тем, чтобы фазовые искажения в раскрыве не превысили допустимых.
Способы уменьшения длины рупора.
Существенным недостатком рупорных антенн является сравнительно большая длина рупоров. Длина рупора пропорциональна квадрату одного из размеров раскрыва. Это накладывает некоторые ограничения на использования рупоров в качестве остронаправленных антенн.
Существует
два пути решения задачи уменьшения
длины рупора. Первый заключается в
применение многорупорной антенны. Идея
метода состоит в том, что требующийся
большой размер раскрыва однорупорной
антенны разбивают на
число
рупоров, образующих многорупорную
антенну. Тогда длина
каждого рупора может быть уменьшена в
раз по сравнению с длиной
однорупорной антенны.
Рис. 53. Схема многорупорной антенны.
Недостатком многорупорной антенны является трудность обеспечения точной синфазности возбуждения всех рупоров и усложнения конструкции.
Другой путь уменьшения длины рупорной антенны состоит в применении специальных устройств, корректирующих фазовые искажения в раскрыве рупора.
Существует много методов коррекции.
Рис. 54. Один из методов выравнивания фаз поля в раскрыве рупора.
Одни из них основаны на том, что искусственно выравниваются длина пути, проходимого электромагнитной волной от вершины рупора до всех точек раскрыва. В других используется различные типы линз, помещаемых в раскрыве и выравнивающих фазовый фронт волны.
На рис.54 показан
один из методов выравнивания длины
пути. Секториальный рупор изогнут таким
образом, что длина пути луча 1, идущего
по средней линии рупора от его вершины
до раскрыва, равна длине пути любого
другого луча, идущего от вершины рупора
к любой точке раскрыва. Кривая
,
по которой растянуты стенки согнутого
рупора, должна иметь форму параболы,
для того, чтобы поле в раскрыве было
синфазным, должно выполняться равенство
откуда
- уравнение параболы.
На рис.55 показана рупорная антенна с помещенной в ее раскрыве линзой.
Рис. 55. Рупорная антенна с линзой, помещенной в ее раскрыве:
а – ускоряющая линза, б – замедляющая линза