Название: Оптика - Методическое руководство (Б.Л. Паклин)

Жанр: Медицина

Просмотров: 1595


1.3.5.  волноводно-рупорные облучатели

Волноводно-рупорные облучатели параболических антенн широко применяются в сантиметровом диапазоне и коротковолновой части дециметрового диапазона волн. Они имеют простую конструкцию, позволяют легко получить диаграмму направленности нужной ширины в обеих главных плоскостях и имеют широкую полосу рабочих частот. На рис. 7 приведены варианты расположения рупорного облучателя и питающего его волновода относительно параболического зеркала.

 

Рис. 7

 

Простейший облучатель такого типа – открытый конец прямоугольного волновода с волной Н10. Для подавления волн высших порядков размеры поперечного сечения а и b выбираются из соотношения

 ,    .                              (29)

Такие облучатели создают ДH разной ширины в плоскостях векторов Е и Н и облучают зеркала, которые должны создавать веерную ДH  . Более симметричную ДH, близкую к телу вращения, обеспечивает открытый конец круглого волновода с волной H11. Радиус волновода r определяется из соотношения

 .                                    (30)

Открытый конец круглого волновода и может быть облучателем параболоида вращения.

Рупорные облучатели помимо преимуществ, указанных выше, хорошо согласуются с питающим трактом. Недостатком рупоров является то, что они создают значительное затенение раскрыва параболоида вращения, при этом дополнительное затенение оказывает питающий волновод с деталями его крепления. В связи с этим уменьшается действующая площадь раскрыва зеркала и возможны искажения ДH. На рис. 8 обозначены размеры раскрыва рупора , длина рупора , поперечные размеры питающего волновода  и . Остальные размеры видны на рисунке.

Рис. 8

 

Принципы работы рупоров и особенности их конструирования хорошо изложены в работах [1–6] и других учебниках по антеннам. Тем не менее ниже для удобства систематизированы основные формулы для расчета рупоров.

Ширина ДH на уровне половинной мощности:

для пирамидального рупора

,      ;                     (31)

для конического рупора

,      .                     (32)

Ширина ДH по направлениям  нулевого излучения:

для пирамидального рупора

,      ;                          (33)

для конического рупора

,      .                      (34)

Диаграмма направленности пирамидального рупора:

,

.                               (35)

Диаграмма направленности конического рупора:

,

где ,

                             (36)

Здесь  – функция Бесселя первого порядка от аргумента ;  – производная от функции Бесселя первого порядка;  – лямбда-функция первого порядка.

Длина пирамидального рупора

,    .                                    (37)

Длина конического рупора

.                                              (38)

Максимальный коэффициент направленного действия для пирамидального рупора

.                                (39)