Рупорные антенны

В сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн широко применяются пирамидальные и конические рупорные антенны (рис.1.10).

Пирамидальные рупоры возбуждаются прямоугольным волноводом, конические – круглым или, через плавный переход, прямоугольным. Если размер рупора В=b - ширине узкой стенки прямоугольного волновода, а размер А произвольный, рупор называется Н-секториальным (расширяется в плоскости вектора ). Если расширение делается только в плоскости вектора (А=а – широкой стенке волновода), то рупор Е-секториальный. При расширении в обеих плоскостях – пирамидальный рупор.

Диаграмма направленности рупорной антенны определяется амплитудным и фазовым распределением поля в ее раскрыве. При небольших углах раскрыва рупора и при проведении оценочных расчетов ширины главного лепестка фазовыми искажениями можно пренебречь и воспользоваться данными табл. 3.1.

Размеры оптимального прямоугольного рупора связаны следующими соотношениями:

где и - длина оптимального рупора соответственно в плоскостях векторов Е и Н. Если ≠ , то длина рупора R выбирается равной большему значению из них.

Ширина главного лепестка диаграммы направленности оптимального прямоугольного рупора по уровню половинной мощности в плоскости вектора определяется по эмпирической формуле:

,

а в плоскости вектора :

.

Ширина главного лепестка для оптимального конического рупора соответственно в плоскости векторов и рассчитывается следующим образом:

,

.

Длина оптимального конического рупора связана с его диаметром формулой:

.

Ширину главного лепестка рупорной антенны при другом уровне мощности можно определить из графиков, приведенных, например, в [4].

Если рупор является облучателем зеркальной антенны, то актуальным становится вопрос определения положения его фазового центра. Для рупорных антенн с максимальной фазовой ошибкой по краю апертуры Ψ _max < 100º ÷ 120º, что соответствует оптимальным размерам, положение фазового центра для прямоугольного рупора в плоскости вектора Е рассчитывается по формуле:

,

в плоскости вектора

.

Аналогично для конического рупора

, ,

где , - расстояние от апертуры до фазового центра, соответственно в плоскостях векторов и , а Ψ _max – максимальная фазовая ошибка на краю апертуры конического

и прямоугольного

,

рупоров.