Изучение связи между распределением амплитуд и фаз возбуждения в раскрыве антенны и ее диаграммой направленности

Цель работы: На примере рупорных антенн изучить связь между распределением амплитуд и фаз возбуждения в раскрыве антенны и ее диаграммой направленности.

Экспериментальная установка:

На рабочем месте имеются два рупора с одинаковыми размерами раскрыва, но разными углами при вершине, что позволяет получить при одинаковом амплитудном распределении различные фазовые погрешности: допустимую и меньше у 1-го рупора и превышающую допустимую у 2-го.

Во втором рупоре можно получить синфазное распределение в раскрыве, если применить корректирующие линзы. В установке имеются две такие линзы: замедляющая (выполнена из полистирола) и ускоряющая в виде структуры из металлических пластин, параллельных вектору Е. Поэтому ускоряющая линза может быть применена только в Н-секториальном рупоре. Кроме того, в работе имеется корректирующая линза с диэлектрической гребенкой, создающей фазовое распределение периодического характера, эквивалентное по своему действию случайному фазовому распределению (ФР).

Рупоры присоединяются к волноводу квадратного сечения, поэтому простым поворотом питающего волновода на  можно один и тот же рупор использовать как Е- и Н-секториальный.

Лабораторная установка позволяет измерять диаграммы направленности рупоров и амплитудные распределения в раскрыве. При измерении амплитудных распределений установка собирается по схеме, представленной на рис.1.

Рис.1. Схема установки для измерения амплитудных распределений.

1 - клистронный генератор СВЧ, 2,3 - волноводно-коаксиальные переходы,

4 - переход от волновода прямоугольного сечения к квадратному,

5 - исследуемый рупор,

6 - измерительный зонд с детектором,

7 - измерительный усилитель.

Лист

1

При измерении ДН рупоров установка собирается по схеме, изображенной на рис. 2:

Рис.2. Схема установки аля измерения диаграмм направленности

1 - генератор,

2 - передающий рупор с круговой или изменяемой поляризацией,

3 - исследуемый рупор,

4 - переход от волновода квадратного сечения к прямоугольному,

5 - детекторная секция с плунжером настройки,

6 - измерительный усилитель.

Предварительные расчеты:

По заданной частоте генерации:   находим длину волны в свободном пространстве

Таблица 1

Данные рупоров:

1 рупор

2 рупор

А = 13 см

А=13 см

b = 2,29 см

b = 2,29 см

R = 25 см

R = 10 см

Где A и B –  размеры раскрыва рупора (см. рис. 1).

a и b– внутренние размеры широкой и узкой стенок волновода.

R – высота рупора.

Лист

2

Амплитудное и фазовое распределения для Е-секториального рупора в плоскости вектора E:

Амплитудное и фазовое распределения для Е-секториального рупора в плоскости вектора H:

Лист

3

Амплитудное и фазовое распределения для H-секториального рупора в плоскости вектора E:

Амплитудное и фазовое распределения для H-секториального рупора в плоскости вектора E:

Лист

4

Диаграмма направленности Е-секториального рупора в плоскости вектора E:

Диаграмма направленности Е-секториального рупора в плоскости вектора Н:

Лист

5

Диаграмма направленности H-секториального рупора в плоскости вектора E:

Диаграмма направленности H-секториального рупора в плоскости вектора H:

Лист

6

Выполнение работы: