Коническая рупорная антенна круговой поляризации, страница 2

Рассмотрим,  что  произойдёт,  если  в  однородном  круглом  волноводе  возбуждена волна с поляризацией, показанной  рис.1,а.

                 

          

а)                                       

  б)                                             в)

 

Рис. 1

Эту  волну  можно  представить   в  виде  суммы  двух  линейно поляризованных волн  относительно  двух   произвольных  взаимно  перпендикулярных  направлений,  как  изображено  на  рис. 1,б,в. 

В   идеально  симметричном  волноводе    обе  волны  имеют  одинаковые  постоянные  распространения,  т.е.  являются   вырожденными.  Фазовые  скорости   волн  одинаковые, поэтому  реально  положение  плоскости  поляризации  остаётся  неизменным.   Однако  при  небольшой  эллиптичности  волновода  две  волны,  рассмотренные    на   рис. 1.б,в,   имеют  близкие,  но  не  одинаковые    фазовые  скорости.  Плоскость  суммарной  волны  начинает  самопроизвольно  поворачиваться,  подчиняясь  принципу  обратимости.

Изменение  плоскости   поляризации  возможно  и  при  наличии  других  неоднородностей  волновода  -  изгибов,  разветвлений  и  т.п.

Описание  конструкции  антенны  АФР  на  раскрыве.

Конический  рупор   образуется   путём  расширения  отрытого  конца  круглого  волновода,  возбуждаемого  волной  Н11.   В  нём  распространяется  сферическая  волна.   При   такой   структуре   поля  в  плоскости   поперечного  сечения  фронт  волны  в  раскрыве  рупора  не синфазен.

Максимальное  отклонение  фазы   будет  определяться  [6]:

    

Распределение   амплитуды  поля   в раскрыве  рупора   в  плоскости   Е  равномерно,  а  в  плоскости  Н   может  быть  аппроксимировано  косинусоидальной  функцией.  При  этом  ширина  ДН   в  плоскостях  Е  и   Н   различна.  Возбуждение  волны  низшего    типа  Н11   в  круглом  волноводе  возможно  с  помощью    плавного  перехода  с  постепенной  деформацией   поперечного  сечения  от  прямоугольного    к  круглому   волноводу.

Для   получения  круговой  поляризации   используется  фазирующая  секция,  которая  может  быть  установлена  в   волноводе  или  в  раскрыве  рупора.

Достоинства  рупорных  антенн  является  простота   конструкции и  хорошие  диапазонные  свойства.  Их  недостаток  состоит  в  громоздкости  конструкции,  ограничивающей  возможность  получения  узких  ДН.

Рупорные  антенны  могут  использоваться   как  самостоятельные  антенны,  так  и  в  качестве   элементов  более  сложных  антенн.  Самостоятельно  рупорные  антенн  чаще  всего  применяются  в  измерительных  установках,  например,  как  эталонные  антенны  с  известной  величиной  КНД.  Кроме  того,   они  широко  используются  для  облучения  зеркальных  и  линзовых  антенн,  а  также  в  конструкциях  антенн  других  типов,  например,  импедансных.

Расчёт  геометрических   параметров  антенны.

1.  КНД  в  данном  направлении  называется   отношение   квадрата  напряжённости  поля,  созданного  антенной  в  данном  направлении  (обычно  в  главном),   к  среднему  по  всем  направлениям   квадрата   напряжённости   поля:

  

КНД    может  задаваться  в  логарифмическом  масштабе:

Переведём  КНД  из  децибелов  в  разы:

      ;      

2.  Определим  ширину  главного  лепестка  ДН  [3]:

Эта  формула  справедлива,  если  учитывать,  что  боковые  лепестки  составляют  10 – 15%.

Если  же  это   не  учитывать,  то  можно  использовать   формулу [3]:

Но  эта  формула  даёт   завышенное  значение  КНД,  так  как  не  учитывает  боковые  лепестки.

             

3.  Определим   диаметр  раскрыва.