46. Рупорные антенны

Открытый конец прямоугольного или кругового волновода представляет собой наиболее простую антенну с плоским излучающим раскрывом. Э/м волны, излучаемые через свободный конец волновода в открытое пространство, испытывают заметное отражение из-за скачкообразного изменения фазовой скорости распределения волн при выходе.

Кроме того, размеры поперечного сечения волновода малы по сравнению с длиной волны, поэтому ДН такого излучателя невелика. Недостатки могут быть частично устранены, если поперечное сечение излучающего конца расширить. В результате можно получить или секторальный, или пирамидальный, или конический рупор. По мере увеличения поперечных размеров излучающего раскрыва при заданной высоте рупора, КНД рупора вначале увеличится, достигнет максимального значения и далее уменьшится. Рупор, имеющий максимальный КНД, называется оптимальным. Ширина ДН по уровню половинной мощности оптимального пирамидального рупора может быть определена по формуле: 2θ^o_0.5E= 56λ/b_p, 2θ^o_0.5H= 78λ/a_p, 2θ_0,5Е, 2θ_0,5Н – ширина диаграммы направленности соответственно в Е и Н плоскостях. КНД =(0,4…0,6)∙4πS/λ². Рупор используется в качестве слабонаправленных антенн и значительно чаще в качестве зеркальных и линзовых антенн. Достоинством рупорных антенн является простота, небольшие размеры, малые потери.

47. Зеркальные антенны

ДН формируется за счет отраженных э/м волн, излучаемых облучателями, отраженных от металлических поверхностей той или иной формы. Наиболее часто зеркало выполняется в виде параболоида вращения. Облучатель антенны устанавливается в фокусе параболоида и излучает сферическую волны. Свойства параболоида: падающую на него сферическую волну преобразует в плоскую. Лучи, падающие от облучателя, отражаются от зеркала и далее распространяются параллельно главной отражающей оси зеркала. Таким образом, параболический отражатель дает возможность получения узкого пучка лучей или радиоволн с плоским фронтом. (РИСУНОК). Однако в реальных условиях происходит частичное огибание радиоволнами краев зеркала (дифракции). В силу этого лучи в пучке не строго параллельны друг другу, а несколько расходятся, образуя пучок конической формы. Расходящийся пучок лучей соответствует главному лепестку антенны. Кроме главного лепестка имеется несколько боковых лепестков. Чем больше диаметр d и чем меньше λ, тем уже ДН. Ширина основного лепестка ДН по уровню половинной мощности определяется по формуле 2Θ=65λ/d. Антенны с параболическими зеркалами применяются в самолетных РЛС обнаружения целей и в других случаях. В см диапазоне ширина ДН этих антенн по уровню половинной мощности составляет единицы градусов. КНД параболических антенн определятся по формуле =(0.5…0.8)∙4πS/λ². В самолетных РЛС антенны должны иметь ДН узкую в горизонтальной плоскости и достаточно широкую в вертикальной. Мощность, отраженная от некоторого участка поверхности, сигнала на входе приемной антенны не должна зависеть от расстояния между самолетом и этим участком. Эта задача решается антенной с ДН специальной формы. Они обеспечивают распределение плотности энергии в вертикальной плоскости по закону cosec²Θ. В качестве отражателя в них используют параболоид вращения, верхняя часть которого заменена козырьком. Козырек создает значительное переизлучение в направлениях, наклоненных под большими углами к сои параболоида, рассеивая волны над самолетом. В качества излучателя самолетных антенн используются рупоры, полуволновые вибраторы и щелевые излучатели. При выносе излучателя из фокуса параболоида максимум основного лепестка ДН отклоняется от главной оси. Это можно использовать для управления ДН. См. диапазон волн обеспечивает высокую направленность излучения.