Теория связанных вибраторов, страница 16

Спиральные антенны достаточно широкополосны. Полоса оценивается 0.7-1.2 от λ₀. Для повышения широкополосности применяют коническую структуру (подробнее – литература 1, §12.3).

8.АПЕРТУРНЫЕ АНТЕННЫ

К апертурным относят антенны, у которых в соответствии с теоремой эквивалентности может быть выделена плоская поверхность раскрыва антенны, формирующая остронаправленное излучение. Наиболее распространены зеркальные, линзовые и рупорные антенны. Сюда же можно отнести антенные плоские решетки.

Обобщенные формулы:

                                      (8.1)

                                          (8.2)

КИП_Σ<<1 – коэффициент использования поверхности.

КРЛ_Σ>>1 – коэффициент расширения луча.

Антенны данного класса всегда имеют линейные размеры много больше длины волны. Это позволяет создавать антенны с очень узким лучом. В первом приближении можно применять законы геометрической оптики. Преимущество – диапазонность, достаточно широкая полоса частот.

РУПОРНЫЕ АНТЕННЫ

Рупорные антенны получаются из волновода путем плавного расширения его стенок в некоторых плоскостях. Открытый конец волновода можно использовать как излучатель, но такой излучатель не будет эффективным. Во-первых, ширина диаграммы направленности – 60⁰-120⁰ (разброс). Во-вторых, большой коэффициент отражения возникает из-за того, что происходит резкий переход от волновода в пространство.

                 (8.3)

                  (8.4)

 - коэффициент отражения                      (8.5)

Рупорные антенны получаются расширением в соответствующей плоскости (Н- или Е- секториальные). В отличии от волновода в рупорной антенне фронт волны образует цилиндрическую поверхность. Фазовая скорость является переменной величиной, которая в раскрыве постепенно меняется от фазовой скорости в волноводе до скорости света. В результате в рупоре волна в раскрыве близка к плоской волне. С изменением угла раскрыва от 0⁰ до 180⁰ КНД антенны постепенно увеличивается, но при большом угле из-за квадратичных фазовых ошибок снова снижается. Таким образом, существует оптимальный угол раскрыва.

Оптимальный Н- секториальный рупор имеет максимальный КНД при модуле фазовой ошибки 2 порядка 135⁰. При этом суммарный КИП=0,64. КИП ограничивается влиянием квадратичной фазовой ошибки и формой амплитудного распределения в раскрыве.

Оптимальный Е- секториальный рупор имеет максимальный КНД при модуле фазовой ошибки 2 порядка, равной 135⁰.

 Часто применяют пирамидальные антенны (в Е- и Н-плоскостях есть раскрыв). КИП_Σпир=0,5-0,55.

Достоинства – конструктивная простота, относительно широкая полоса рабочих частот, используется совместно с другими антеннами.

ЛИНЗОВЫЕ АНТЕННЫ

В настоящее время применяют специальные виды диэлектриков для линзовых антенн, в том числе металлодиэлектрики. Для повышения широкополосности применяют зонирование.