При любом более или менее заметном отклонении размеров широкой стороны зева рупора от оптимальных коэффициент усиления падает. Последнее объясняется тем, что при уменьшении раскрыва рупора против оптимального происходит уменьшение излучающего отверстия рупора, а при увеличении начинают оказывать существенное влияние отклонения фронта волны от плоской.
Оптимальными размеры раскрыва рупора заданной длины оказываются тогда, когда разность хода центрального и крайнего лучей составляет 0,25 lдля Е – плоскостных рупоров и 0,4 l для Н – плоскостных рупоров.
|
|
|
|
Для сравнения на рис. 28 и 29 пунктиром даны значения коэффициентов усиления, которыми обладала бы антенна с тем же самым раскрывом, но при наличии в нем плоской волны с равномерным распределением амплитуд.
Так как в раскрыве секторных рупоров распределение амплитуд синусоидально, а фронт волны цилиндрический (не синфазный), то коэффициент использования их излучающего отверстия γ получается заметно меньше единицы и даже у рупоров оптимальных размеров соответственно равен γЕ = 0,63 и γН = 0,65.
На рис. 28 и 29 кривые для рупоров заданной длины при уменьшении раскрыва рупора сливаются в одну общую кривую, соответствующую усилению антенны с прямоугольным отверстием, в котором существует плоская волна с синусоидальным распределением амплитуд электрического поля.
Коэффициент использования отверстия в этом случае оказывается равным γ = 0,81.
В обычном волноводе также существует плоская волна, поэтому невольно возникает вопрос, нельзя ли для создания остронаправленной антенны вместо рупора взять прямоугольный волновод соответствующего поперечного сечения и возбудить его так, чтобы в нем существовала лишь основная магнитная волна? При больших поперечных сечениях волновода в последнем возбуждаются и волны высших типов, наличие которых приводит появлению сильно развитых боковых лепестков и резко уменьшает коэффициент усиления антенны. Если предположить, что в редких случаях у такой антенны и удастся путем скрупулезной регулировки устранить волны высших порядков или подобрать размеры волновода так, чтобы в раскрыве существовала такая комбинация этих волн, которая обеспечивала бы еще удовлетворительную диаграмму, то достаточно будет появиться на волноводе небольшой вмятине (либо другой неоднородности) или изменить волну, как картина резко изменится и антенна станет неработоспособной. Поэтому подобные антенны оказываются практически нереализуемыми.
Иное дело в рупорных антеннах. Как известно, в волноводах могут распространяться с малым затуханием только те типы волн, длина которых меньше предельной. Все волны, превышающие предельную, при распространении очень быстро затухают. Предельная же длина волны зависит лишь от типа колебаний и поперечных размеров волновода. При заданном поперечном сечении волновода предельная длина волны укорачивается с ростом сложности (порядка) данного типа колебаний, а при заданной рабочей частоте это означает, что для распространения более сложного типа колебаний требуются и большие размеры волновода.
Рассматривая рупорную антенну в качестве приемной, предположим, что при работе на заданной частоте в ее раскрыве возбудилась не только основная магнитная волна, но и волны высших типов. По мере движения всех этих возбудившихся волн к горлу поперечное сечение рупора плавно уменьшается, поэтому все волны высших типов будут исчезать одна за другой вследствие затухания. На участке перевода рупора в волновод (т. е. в горле рупора) останется лишь одна основная поперечная магнитная волна, так как сам волновод, питающий рупор, рассчитан лишь на распространение основной волны.
В подобных случаях говорят, что сам рупор, и особенно его горло, обладает высокими фильтрующими свойствами по отношению к волнам высших типов. Это в значительной степени предопределяет их высокую диапазонность.
3. Пирамидальные и конические рупоры
Секторные электромагнитные рупоры обеспечивают сужение диаграмм направленности только в одной плоскости, в которой происходит расширение рупора.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
