Апертурные (поверхностные) антенны.

       Для данного типа антенн общим является то, что источником энергии выступает фазовый центр, а все антенны характеризуются раскрывом.

Рис. Рупорная антенна.

Раскрыв фактически излучает энергию.

Рис. Поверхностная параболическая антенна.

Рис. Цилиндрическая параболическая антенна

Рис.

Все апертурные антенны имеют точку, из которой фактически или, можно считать, что происходит излучение. Эта точка называется фазовый центр и в нее должен быть помещен облучатель. Все аппретурные антенны характеризуются раскрывом, который как правило имеет форму прямоугольника (рупорные и параболические цилиндры), кругла (для параболоида вращения).

Рупорная антенна.

       Работают совместно с отрезком прямоугольного волновода, котором распространяется волна .

Рис.

Е-плоскость – плоскость, в которой располагается электрические поле, а перпендикулярное к ней H-плоскость. В соответствии с ориентацией электромагнитного поля рупоры делят на три типа: Е-секториальное, H-секториальное, комбинация двух предыдущих.

Е-секториальный рупор – это конструкция, для которой размер b факсирован, а размер a увеличивается по сравнению с волноводом.

Для H-сектираильного строго наоборот – a зафиксирован, b увеличивается.

Рис.

Фронты зон: 1 – точка, 2 – цилиндр, 3 – сфера, 4 – плоскость.

Распределение полей в рупорах подчиняется условиям: электрическое поле перпендикулярно стенкам рупора, а магнитное поле – тангенциально. Следовательно, электрическое поле замыкается на стенках рупора, а магнитное поле – огибает их.

В рупорной антенне происходит изменение фронта волны. Плоский фронт до фазового центра превращается в цилиндрический в рупоре, затем в сферический вблизи раскрыва, и снова в плоский при достижении дальней зоны.

В прямоугольном волноводе, как и в любой направляющей системе длина волны, волновое сопротивление и фазовая скорость зависят от поперечных размеров волновода.

Вывод: Отсюда следует, что с увеличением a или b, или a и b одновременно  возрастает. При этом  устремляется к ,

1. Так как  в рупоре постепенно уменьшается устремляясь к , он выполняет функцию согласующего элемента между свободным пространством и прямоугольным волноводом. Коэффициент отражения Г: . Рупор позволяет уменьшить коэффициент отражения до нескольких процентов.

2. Рис.

В рупоре происходит уменьшение фазовой скорости, следовательно, рупор замедляет электромагнитное поле, следовательно, антенна выступает в качестве замедляющей системы.

Параболические антенны.

Рис.

       Если справедливы принципы геометрической оптики ( ) все лучи, выходящие из фокуса к зеркалу становятся параллельно друг другу за фокальной плоскостью. Ближней зоной для такой антенны является область пространства от зеркала до фокальной плоскости (в этой области происходят интерференционные процессы). Электромагнитное поле идущее от облучателя к зеркалу является первичным. Зеркало является проводником, поэтому под действием первичного поля по зеркалу начинают протекать токи проводимости. Они являются источниками вторичного электромагнитного поля, которое интерферирует в ближней зоне. В качестве облучателя в идеальном случае должен быть точечный излучатель: изотропный, генерирующий сферический фронт волны.

       На практике облучателем может выступать рупорная антенна или диполь с длинной волны , создающее в плоскости H сферический фронт волны.

       Зеркала параболической антенны различаются в зависимости от положения фокуса.

1. Короткофокусное (фокус находится между зеркалом и раскрывом);

2. Длиннофокусные (фокус вне раскрва).

Рис.

       В длиннофокусных антеннах уменьшается уровень вторичных наведенных токов проводимости, из-за чего снижается уровень боковых лепестков. Поэтому, длиннофокусные антенны являются более предпочтительными.

       Чем равномернее распределенное поле в раскрыве, тем КПД выше и КНД тоже выше.

⇐ Предыдущая12345

Поделиться: