Выбор и анализ возможного варианта построения антенны земной станции спутниковой связи, страница 6

Гофрированные рупорные облучатели.

Этот тип облучателя нашел широкое распространение в антеннах для ЗССС.

Первые публикации и патенты по данным рупорам относятся к шестидесятым годам. По-видимому, первым появился широкоугольный гофрированный рупор. Трансформация обычного широкоугольного конусного рупора в широкоугольный гофрированный рупор совершалась так, как показано на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 - Трансформация обычного широкоугольного конусного рупора в широкоугольный гофрированный рупор

Резкое улучшение электрических параметров конического рупора с ребристой структурой по сравнению с обычным коническим рупором можно объяснить тем, что за счет введения во внутреннюю полость рупора импедансной структуры изменилась структура основной волны, распространяющейся в рупоре, которая теперь имеет нулевой уровень для вектора Е электрического поля по всей границе рупора. Другими словами, введение импедансной структуры практически выравнило амплитудные распределения в Е- и Н- плоскостях рупора.

Рупоры в зависимости от расфазировки поля в плоскости раскрыва можно условно разделить на:

- узкополосные, для которых ∆ < 0,4. Для этих рупоров ширина ДН определяется электрическим размером раскрыва (2а/λ) и поэтому она в сильной мере зависит от длины волны;

- широкополосные, для которых ∆ > 0,4. Для этих рупоров ширина ДН определяется в основном углом раскрыва рупора 2θ₀ и поэтому характеристики излучения таких рупоров практически   частотно независимы.

Следует подчеркнуть еще одно отличие, а именно: положение фазового центра узкополосных рупоров зависит от частоты. В этих рупорах смещение фазового центра к горловине рупора происходит с ростом частоты; положение фазового центра широкополосного рупора практически неизменно при изменении частоты. Фазовый центр находится вблизи вершины горловины рупора (рисунок 1.8).

Теперь о способах возбуждения  основной волны НЕ₁₁  для регулярной части гофрированной рупорной антенны. Существуют различные варианты возбуждения этой волны:

- возбуждение за счет скачкообразного изменения внутреннего диаметра при переходе от волновода к рупору.

- конвертор, т.е. преобразователь основной волноводной волны в требуемую волну гофрированного рупора выполняется или в виде аксиального кольцевого гофра.

После конвертора мод обычно следует регулярная, как правило, - линейная часть гофрированного рупорного излучателя (рисунок 1.9).

Однако это не единственное решение. Более того, путем целенаправленной модуляции, как параметров импедансной структуры, так и профиля рупора можно придать облучателю в целом положительные дополнительные свойства:

- низкий уровень кроссполяризационного излучения;

- слабую зависимость положения фазового центра от частоты;

- хорошее согласование с питающим волноводом;

- меньшую продольную протяженность.

Рисунок 1.8 - Широкополосный рупор

Рисунок 1.9 - Гофрированный рупорный излучатель

Существуют различные методы расчета направленных свойств гофрированных рупорных облучателей. В основном они базируются на апертурном методе, когда поле излучения определяется с помощью интеграла Кирхгоффа по известному полю в раскрыве рупора. Известны также работы, когда характеристики направленности гофрированных рупоров находятся с помощью метода геометрической теории дифракции. Так, в частности, результирующее поле конического гофрированного рупора определяется суммой трех полей - поля, повторяющего структуру поля волны в раскрыве рупора и полей дифракции на двух противоположных краях раскрыва рупора.

В данном курсовом проекте для дальнейших расчетов выберем конический рупор с плавным переходом рупор – круглый волновод.

2. Требования, предъявляемые к электрическим характеристикам и конструктивным размерам антенн

2.1 ДН антенны ЗС и электромагнитная совместимость