Название: Антенны - Методические указания (Г. С. Шадрина)

Жанр: Технические

Просмотров: 1664


1.3.6.  возбуждение волноводно-рупорного облучателя и расчет коэффициента отражения от его входа

 

Во многих учебниках и монографиях по антеннам практически не приводится сведений по возбуждению и согласованию волноводно-рупорных облучателей. Одним из исключений является учебное пособие [2], изданное в 1972 году, количество экземпляров которого в библиотеке НГТУ недостаточно. Поэтому ниже приводится ряд  необходимых материалов для расчета.

Схема возбуждения волноводно-рупорных облучателей коаксиальным кабелем приведена на рис. 9, где изображено наиболее распространенное устройство зондового типа в виде несимметричного штыря, расположенного параллельно электрическим силовым линиям. Подбирая длину штыря , расстояние от штыря до закорачивающей волновод стенки , расстояние от узкой стенки волновода до штыря , можно обеспечить согласование возбуждающего устройства. Диэлектрическая шайба, фиксирующая положение штыря в волноводе, является деталью коаксиального соединителя. Диаметр наружного проводника около штыря увеличен для того, чтобы сохранить волновое сопротивление кабеля  в области заполнения диэлектриком, длина шайбы  ( – длина волны в диэлектрике).

Для согласования входного сопротивления устройства, возбуждающего волновод с волной , должно быть, чтобы . Величина  равна сопротивлению излучения штыря в волноводе:

,      (40)

где – волновое сопротивление волны  в прямоугольном волноводе с поперечными размерами ;  обычно берется равным   – равным . Отражения в рупорной антенне возникают в трех местах: от раскрыва рупора, от горловины и в волноводно-коаксиальном переходе.

 

Рис. 9

 

1. Коэффициент отражения от раскрыва рупора . Приближенно его модуль может быть определен из соотношения

,                                       (41)

где ;  – постоянная распространения в волноводе, площадь поперечного сечения которого равна площади раскрыва рупора. Для пирамидального рупора раскрыв равен .

Для конического рупора

,

 

где r – радиус раскрыва рупора.

2. Коэффициент отражения от горловины рупора  (горловина есть сечение, где стыкуется расширяющаяся часть рупора с питающим волноводом).

Приравнивая поля в месте их соединения со стороны волновода и собственно рупора, можно получить приближенное выражение для относительного эквивалентного сопротивления в горловине:

,                   (42)

тогда

,                                       (43)

где а, b – размеры сечения волновода; – углы раскрыва рупора в плоскостях Н и Е соответственно.

3. Если не удается добиться равенства сопротивлений в волноводно-коаксиальном переходе, т.е. , то коэффициент отражения  определяется в нем:

 .                                      (44)

Определение фаз парциальных коэффициентов отражений на входе облучателя затруднено, поэтому для оценки суммарного коэффициента отражения  можно ограничиться знанием максимального коэффициента, т.е. наихудших условий согласования. Это происходит  тогда, когда фазы всех парциальных коэффициентов отражения одинаковы и общий максимальный коэффициент отражения равен сумме модулей парциальных коэффициентов:

.                                (45)