Вам бонус- начислено 1 монета за дневную активность. Сейчас у вас 1 монета

14 Рупорные антенны. построения. параметры. диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия кратко

Лекция



Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про рупорные антенны, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое рупорные антенны, рупорная антенна , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Устройства СВЧ и антенны.

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 .

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Обобщенная модель рупорной антенны показана на рис. 14.1. а)

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

На основе модели, показанной на рис. 14.1., можно рассмотреть следующие варианты апертурных излучателей:

— Е-секториальный рупор, при 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

— Н-секториальный рупор, при 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

пирамидальный остроконечный рупор, при 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Отметим следующие закономерности вхарактере поведения поляврупоре.  Тип волны в рупоре является таким же, каки в возбуждающем рупор волноводе.  В отличие от волновода,поверхностью равных фаз в рупоре является не плоскость,

а поверхность цилиндра с центром в вершине О для секториального рупора и поверхность сфероидадля пирамидального рупора.  Фазовая скорость волны в рупоре непостоянна. Она больше в горловине рупора и приближается к скорости света C вего раскрыве.  В рупоре, в отличие от волновода, отсутствует критическая длина волны.Это объясняется тем, что у бесконечного рупора всегда можно найти такое сечение, которое

окажетсядостаточным для распространения любого типа волны.

 Локальное поверхностное сопротивление WS в раскрыве рупора приближенно равно волновому сопротивлению свободного пространства W0.

Излучающей поверхностью рупора является поверхность его раскрыва. Особое внимание уделяется амплитудно-фазовому распределению поля в апертуре рупорной антенны.Амплитудное распределение поля на раскрыве совпадает с распределением поля в поперечном сечении волновода для основного типа волны. В плоскости Е наблюдается равномерноеамплитудное распределение поля, в плоскости Н — косинусоидальное

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

где E0 — напряженность электрического поля в середине раскрыва; (x, y) — фазовая ошибка враскрыве рупора,получающаяся из-за неплоскости фазового фронта врупоре. Фронт волны в процессе ее движения в рупоре преобразуется из плоского вцилиндрический (всекториальныхрупорах) или всферический (в пирамидальных рупорах). Проанализируем более подробно характер фазовойошибки в секториальном рупоре, продольное сечение которого показано на рис. 14.2.

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Рис.14.2 — Продольное сечение Н-секториального рупора

Дуга окружности KML с центром в вершине рупора О является линией равных фаз. В произвольной точке M, имеющей координату x, фаза поля отстает от фазы в середине раскрыва(вточке О) на угол

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Раскладывая14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия в ряд Тейлора и ограничиваясь при 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия первыми двумя членами, получаем 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Фазовое распределение имеет квадратичный характер в плоскости, в которой производится раскрыв рупора. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Максимальная фазовая ошибка (максимальный сдвиг по фазе по отношениюк центру раскрыва) определяется соотношением

— в Е-плоскости: 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

— в Н-плоскости: 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

где R — длина рупора (см. рис. 2.1). Максимальная фазовая ошибка, достигаемая в углах пирамидального рупора определяется соотношением

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Если максимальные фазовыеошибки в раскрыве рупора не превышают допустимых

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

то коэффициент направленного действия (КНД) рупорной антенны при заданной длине будет максимальным. Рупоры, размеры которыхсоответствуют максимальным значениям КНД, называются «оптимальными». Их размеры связаны с длиной рупора следующими соотношениями:

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Перейдем к изучению диаграммы направленности секториального рупора. С учетом (14.1), (14.2) в раскрыве секториального рупора

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Множитель направленности вычисляется следующим образом. В плоскости H:

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Аналогично в плоскости E:

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Нормированные диаграммы направленности (ДН) рупорной антенны в предложении синфазного раскрыва

(при фазовых ошибках, не превышающих допустимые значения) можнорассчитать по формулам:

— в E-плоскости:14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

— в Н-плоскости: 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Ширина главного луча диаграммы направленности рупорных антенн в Е-и Н плоскостях 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия определяется по уровню половинной мощности по формулам:

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Коэффициент направленного действия Н-секториального рупора DH определяется по формуле

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

На рис. 14.3 показаны построенные по (14.16) графики зависимости КНД DН от aP относительного размера раскрыва H-секториального рупора для различных длин рупора

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Коэффициент направленного действия Е-секториального рупора DE определяется по формуле

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Коэффициент направленного действия пирамидального рупора D с учетом (14.16, 14.17) определяется по следующей формуле

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Коэффициент направленного действия (КНД) оптимальной рупорной антенны вычисляется по формуле:

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

где14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия — геометрическая площадь раскрыва;

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия — коэффициент использования поверхности, определяемый амплитудным 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия и фазовым14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия распределением поля в раскрыве антенны: а 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия .

Для оптимальных секториальных рупоров 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия учитывает косинусоидальный характер амплитудного распределения поля в Н-плоскости;

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия — несинфазность

раскрыва в однойиз плоскостей при условии 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Поэтому для секториальных рупорных антенн 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Для оптимальных пирамидальных рупоров при тех же условиях 14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия (учтена несинфазность раскрыва в обеихплоскостях).

Рупорные антенны используются на практике как самостоятельные направленные антенны, так и в качестве облучателей зеркальных и линзовых антенн, а также в качестве излучателейФАР. Особенно широко рупорные антенны используются в лабораторных установках при измерении диаграммы направленности и коэффициента усиления других антенн. Достоинствомрупорных антенн является простота их конструкции и хорошие диапазонные свойства. Практически рабочая полоса частот рупорной антенны ограничивается полосой питающего его волноводаи составляет около 100%.

Недостаток рупорных антенн заключается в необходимости выбора слишком большой длины рупора для получения остронаправленного излучения.

Определение длины рупора

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Как следует из формул (14.3), (14.4),оптимальная длина рупора пропорциональна квадрату размеров раскрыва aP и bP , а ширина диаграммы направленности обратно пропорциональна aP и bP в первой степени. Поэтому для сужения диаграммы направленности рупорной антенны в n раз размер ее апертуры долженбыть увеличен в n раз, а длина рупора — в n2 раз.

Это обстоятельство накладывает ограничения на ширину диаграммы направленности рупорных антенн. Так, при длине рупора, примерно равной размеру одной из сторон его раскрыва,ширина диаграммы направленности составляет около 2025 . При сужении ширины диаграммы направленности до 10 длина рупора приблизительно в 4...5 раз больше размера большейстороны его раскрыва.

Существуют различные способы уменьшения длины рупора. Суть этих способов заключается в компенсации или уменьшении фазовой ошибки в раскрыве рупора. Одним из наиболеечасто используемых на практике способов уменьшения длины рупора является установкавего раскрыве линзы, котораяустраняетфазовые ошибки (рис. 14.4, a).

При этом длина рупора выбирается уже из условий хорошего согласования питающего рупор волновода со свободным пространством и приблизительно равна (1…0,5) ширине егораскрыва.

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

На рис. 14.4, б показан другой способ выравнивания фазового фронта в раскрыве рупора за счет выравнивания длины пути, проходимого волной от вершины рупора до различных точек нараскрыве. Для получения в раскрыве синфазного поля кривая ABC, образующая профильстенки согнутого рупора, должна иметь форму параболы.

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Рупорно-параболические антенны KS-15676 C-диапазона (4-6 ГГц) радиорелейных линий AT&T Long-Lines на крыше центра телефонных коммуникаций AT&T, Сиэттл, Вашингтон, США

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Виды рупоров

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

многорупорные антенны

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

свернутый рупор

Применение рупорных антенн

14 Рупорные антенны. построения.   параметры.  диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия

Статью про рупорные антенны я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развитие теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое рупорные антенны, рупорная антенна и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Устройства СВЧ и антенны

Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про рупорные антенны
создано: 2014-09-11
обновлено: 2021-06-25
132698



Рейтиг 9 of 10. count vote: 2
Вы довольны ?:


Найди готовое или заработай

С нашими удобными сервисами без комиссии*

Как это работает? | Узнать цену?

Найти исполнителя
$0 / весь год.
  • У вас есть задание, но нет времени его делать
  • Вы хотите найти профессионала для выплнения задания
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • Приорететная поддержка
  • идеально подходит для студентов, у которых нет времени для решения заданий
Готовое решение
$0 / весь год.
  • Вы можите продать(исполнителем) или купить(заказчиком) готовое решение
  • Вам предоставят готовое решение
  • Будет предоставлено в минимальные сроки т.к. задание уже готовое
  • Вы получите базовую гарантию 8 дней
  • Вы можете заработать на материалах
  • подходит как для студентов так и для преподавателей
Я исполнитель
$0 / весь год.
  • Вы профессионал своего дела
  • У вас есть опыт и желание зарабатывать
  • Вы хотите помочь в решении задач или написании работ
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • подходит для опытных студентов так и для преподавателей



Комментарии


Оставить комментарий
Если у вас есть какое-либо предложение, идея, благодарность или комментарий, не стесняйтесь писать. Мы очень ценим отзывы и рады услышать ваше мнение.
To reply

Устройства СВЧ и антенны

Термины: Устройства СВЧ и антенны