Проектиране на пирамидален рупор

[Mozo]

I. Теоретична част.

Рупорните антени спадат към собствен клас честотно независими апертурни антени и са едни от най-използваните микровълнови антени в обхвата (1-18)GHz.Те представляват вълновод с променливо сечение,като от конструкцията на вълновода определяме следните видове рупорни антени:Е-плоскостен секториален рупор,H-плоскостен секториален рупор,пирамидален и коничен рупор.Рупорните антени са подходящи,както за екраниране в затворени помещения,така и за приложение в откритото пространство. Koгато променяме и двата размера на правоъгълният вълновод – както размерът на страната лежаща в равнина,успоредна на H -линиите,така и страната лежаща в равнина,успоредна на Е-линиите се формира т.нар. пирамидален рупор.При него отворът на антената е правоъгълен.Различаваме два вида пирамидален рупор:ако четирите страни на вълновода се пресичат в една точка имаме островърх пирамидален рупор,ако две по две срещуположните страни се пресичат в една права имаме клиновиден пирамидален рупор. Пирамидалните рупори модел 3160 например може да се използват както за предаватели,така и за приемници.Техният входен импеданс 50Ω е добре подбран,тогава антената ще може да приема сигнали с високо ниво и ще имаме малка отразена мощност в усилвателя,като по нози начин се намалява вероятността от насищане на усилвателя.Като приемници тези антени са оразмерени за свободното пространство,при импеданс 377Ω.

Рупорните антени са апертурни антени. Секториалните и пирамидалните антени имат правоъгълен отвор. При апертурните антени е съществено решаването на външната задача, т.е. определяне на амплитудното и фазовото разпределение на полето в отвора на антената.Фазовото разпределение в отвора на H-плоскостния секториален рупор може да се намери от

Тук R е дълбочината, a ap – широкия размер на рупора. В която и да е точка М на разстояние x от оста на антената фазовата разлика между лъчите OM и OO’ e:
а при x<<R
Като се има предвид, че в правоъгълния вълновод е възбудена вълна от типа H10 , която поради плавния преход не променя конфигурацията си до отвора, за амплитудното разпределение на електрическото поле в апертурата може да се запише: и от това следва , че разпределението на полето в отвора на H-плоскостния секториален рупор ще бъде от вида

За Е-плоскостния секториален рупор аналогично се достига до израза

Тук λ’ е дължината на вълната в правоъгълния вълновод, която се запазва постоянна, тъй като размерът аp не се променя.

Целият материал: