Рупорные антенны

Содержание.

 

1. Введение
2. Рупорная антенна                                                                                          4
3. Типы рупарных антенн                                                                                 5
4. Виды рупарных антенн                                                                                6-7
5. Приложение                                                                                                  8-10
6. Список литературы                                                                                       11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I.Введение

Рупорные антенны – один из основных видов антенн сантиметрового диапазона волн. Простота конструкции, удобство выполнения расчетов, отсутствие потерь в тракте питания – вот те преимущества, которые позволяют использовать данный тип антенн для различных практических цепей и применять их в качестве эталонных для провидения различных измерений. Единственным недостатком рупорной антенны является ее большая длина. Уменьшить длину рупора можно за счет помещения в ее разрыв (апертуру) диэлектрической линзы, выравнивающей распределение фазы. Равномерность фазы может быть осуществлено как при использовании однородного диэлектрика за счет изменения его толщины, так и за счет использования неоднородных сред.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II.Рупорная антенна

Рупорная антенна – металлическая конструкция, состоящая из волновода переменного(расширяющегося) сечения с открытым излучающим концом.рупорную антенну возбуждают волноводом, присоединенным к узкому концу рупора. По форме рупора различают E – секториальные, H – секториальные , пирамидальные и конические рупорные антенны.

Рупорные антенны очень широкополостны 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.

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 используется в качестве измерительных.

 

 

 

 

III. Типы рупорных антенн

Рупорные антенны бывают:

1. Пирамидальный рупор – антенны в форме четырехгранной пирамиды, с прямоугольным сечением. Они являются наиболее широко используемым типом рупорных антенн. Излучает линейно-поляризованные волны.
2. Секториальный рупор – пирамидальные рупора с расширением только в одной плоскости E или H.
3. Конический рупор – раскрыв в форме конуса с круглым сечением. Используется с цилиндрическими волноводами для получения волны с круговой поляризацией.
4. Гофрированные рупора – раскрыв рупоров с параллельными щелями или канавками, малой по сравнению с длиной волны. Канавки покрывают внутреннюю поверхность рупора, поперек оси. Гофрированные рупора имеют более широкую полосу пропускания, меньший уровень боковых лепестков и кросс-поляризации. Они широко используются в качестве облучателей для спутниковых параболических антенн и радиотелескопов. (Приложение №1)

 

 

 

 

 

 

IV. Виды рупорных антенн

Рупорно-параболическая антенна – тип антенны, в которой конструктивно связаны парабола и рупор. Преимущество этой конструкции по сравнению с рупорной – низкий уровень боковых лепестков и узкая диаграмма направленности. Недостатком – большой вес чем в параболических антеннах. Примером использования является рупорно-параболическая антенна в космической станции Мир, антенны для радиорелейных станций (РРС). Обладает наилучшими характеристиками в отношении уровней дальнего бокового и заднего излучения. Это достигается благодаря тому, что, в отличие от других зеркальных антенн здесь полностью исключено непосредственное излучение от облучателя, минуя основное зеркало. Одно из важных свойств зеркальных антенн состоит в том, что при небольшом смещении облучателя в направлении, перпендикулярном в направлении, перпендикулярном фокальной оси, фазовое распределение поля в апертуре оказывается близким к линейному. Этому соответствует поворот ДН, причем почти без искажений, на угол. По мере увеличения отклонения , фазовое распределение все более приближается к кубическому. Поэтому при значительных отклонениях  поворот ДН сопровождается заметными искажениями ДН. В классической осе-симметричной антенне, антеннах АВО и классических схемах параболических двухзеркальных антенн максимальный угол отклонения луча, при котором искажения ДН несущественны, составляет величину не более (2…3) значений ширины ДН. 
Неискаженное отклонение луча в широком спектре углов удается реализовать в сферической зеркальной антенне. Последняя имеет профиль рефлектора в виде сферы, а точка фокуса находится на расстоянии около четверти диаметра сферы, считая от ее центра. Поскольку относительно небольшой участок сферы при этих условиях и параболоида вращения близки друг к другу, свойства требуемого преобразования фронта волны присуще и сферическому зеркалу. Ввиду сферической симметрии антенны при перемещении облучателя происходит практически неискаженный поворот ДН в широком спектре углов. (Приложение №1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

 

 

Рупорно-параболическая антенна

 

 

Облучатель параболической антенны в виде конического рупора с канавками

 

 

 

Широкополосная измерительная рупорная антенна на частоты 0,8 – 18 ГГц

 

 

 

Пирамидальная рупорная антенна

 

 

 

 

 

 

 

Разновидности рупорных антенн: а — пирамидальная; б — секториальная: в — коническая; г — с параболической образующей поверхности рупора: 1 — радиоволновод; 2 — рупор. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

1. Распространение радиоволн антенно-фидерные устройства В.П. Чернышев, Д.И. Шейнман «Связь», 1973.
2. Устройства СВЧ и антенны. Д. И. Воскресенский, В. Л. Гостюхин, В. М. Максимов, Л. И. Пономарёв.Учебник для ВУЗов
3. Драбкин А.Л., Коренберг Е.Б. Антенны. – М.: Радио и связь, 1992. – 144 с.: ил. – (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1173).
4. ru.wikipedia.org