Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устройств

Подождите немного. Документ загружается.

следовательно, к расширению ДН антенны.

Поэтому

иногда следует определять величину возможной фазовой

ошибки и, если она превышает допустимую, производить

S -

—4.

/ /

\зз°н

№°[

80"Н

0,9^

\ \

0б\

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

-н

-12 5мм

l = 5Ым

£» ^35мм

а ~ 23мм

й ~ Юмм

120,

ЮО

грш)

ВО

во

го

да

чо

'pai

Рис Ц 67 Диаграмма направленности пира-

мидального рупора.

соответствующую коррекцию формы поверхности зерка-

ла. Если каким-либо путем определена форма поверхно-

сти фронта волны облучателя, то форму поверхности

зеркала можно найти мето-

дом, изложенным в § 2-13.

Форму поверхности фронта

волны облучателя наиболее

просто определить экспери-

ментальным путем и потом 7

аппроксимировать ее подходя-

щим аналитическим выраже-

нием. Как правило, поверх-

ность фронта волны рупорных

облучателей вполне удовлет-

ворительно аппроксимируется

поверхностью второго поряд- *

ка [Л. 3]. 1

Недостатком рупорных об-

лучателей является большое

затенение раскрыва как самим

Рис

ц_о$ Геометрия ко-

рупором, так и питающим его робчатою рупора

631

т so so in, jo ?o

epaif

IP 20 V ЧГ 50 60 W Bi

град

Рис.

11-69 Диаграммы направленности коробчатого рупора

lJJ0f(

25° н

°Е

0,9

оЛ

о,7\

0,6

0,5

0,1

0,3

0,2

0,1

60мм

8 = ЧЬмм

—

39мм

1 = чВмм

m -<*ЪЬмм

U = 2' Ьмм

(., = 21,5мм

гз

зо

го

гид

ю го щ 'ю %

град

Рис 11-70 Диаграммы направлен-

ности коробчатого рупора

632

маис

{

)

гв/н

«-J-

w°f

•fu

о\

0,6

0,5

Ofl

0,3

0,2

0,'

ьймм

J5«Af

а„ = 39мм

«Ол(Л

43,5мм

1»

22мм

= геля

23мм

0 — Юле

л*

"Л

X..

~-*>.

sfl

чо зв го to о w го w чо so во

град град

Рис.

11-71

Диаграммы направленности

коробчатого рупора

Рис.

11-72 Диаграммы направленности коробчатого рупора

41-2541

633

too

во 60 40 го о л W „о во юо

град град

Рис 1'1 73 Диаграммы направленности

коробчатого рупора

Л '

1 /

169°Е

36°Н

W°f

( 6в°Н

в<\

он

0 6\

0,2

50* M

- WM

Qp -J7,bM Vf

ЧОММ

m —2Чмм

23M M

—

Юм vi

100

80 60 40 20 0 20 40 60 во шо >го

граб spad

Рис 11-74 Диаграммы направленности

коробчатого рупора

634

волноводом. Поэтому часто применяют волновод-

ный излучатель с излучением назад, что позволяет

уменьшить затенение раскрыва антенны питающим вол-

ч>

—

P°f

Р°«

;75°f

50"Н

о А

0,6

0,7

o,s

о, 51

0,4

0,3

0,2

0,'

•Н '

__Е

Л =45 « И

10 W

Яр = У^ДЛШ

L -40ММ

т = 55,ШЧ

= 0

а = 23мм

b = /Олм

===.

юо

«о «о ад го о го «о ш so"

град

рад

Рлс.

11-75 Диаграммы направленности

коробчатого рупора.

поводом. Возможный вариант такого излучателя пока-

зан на рис. 11-80. Перед открытым концом круглого вол-

новода, который проходит через центр зеркала, установ-

лен отражающий диск. Вэгом

случае фазовый центр превра-

щается в окружность некото-

рого радиуса а. В соответст-

вии с этим должна быть изме-

нена форма поверхности зер- ,

кала. Она представляет собой j^

поверхность, образованную

вращением параболы

(y-a)*

= 4fx

вокруг оси X. Центральная р

(!С

. 11-76. Геометрия кони-

часть зеркала является пло- ческого рупора,

скостью, которая ограничена

окружностью радиуса а. Несмотря на то, что в рассмат-

риваемом облучателе раскрыв не затенятся питающим

волноводом, экранировка раскрыва все же заметна из-за

большого диаметра отражающего диска.

41*

635

70 60 51 "0 JO 20 W

град

Ю 20 30 40 50 № 70

град

Рис.

11-77 Диаграммы напразлешюсти конического

рупора.

Ъ-

; *

[

j°f

5°г/

•)",(

ЙД

f,e \

;

',5

0,5

0,1

0,3

0,2

",'

у-

а = 22мм

L =Ч0мм

etl

—17MM

да 60 <ш за го ю о ю г" зо ад «г да да

град град

Рис 11-78 Диаграммы направленности коническо-

го рупора.

636

л»-*

101

°l

5°H

9B°C

Рши

0,9^

0,0

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

•\

J) —JbMM

d = id мм

L ~ ЗОмм

70 60 '" 50 W 30 20 10- 0 10 20 30 40 SO SO 70

щйд град

Рис 11-79. Диаграммы направленности конического

рупора.

Рис.

11-80 Облучатель в виде откры-

того конца волновода с отражающим

диском.

/—'Круглый волновод; 2 — диэлектриче-

ские стакан; 3 — металлический диск, 4 —

окружность фазовых центров

637

В некоторых случаях желательно увеличить ширину

ДН облучателя в //-плоскости. Такой случай, например,

может иметь место при проектировании антенны с веер-

—

\Л

ip =

S34°

с *L

;5А

Р/Ртк дб

КО 120 ВО '10 О W ВО 120град

Рис.

11-81.

Способ расширения диаграммы направленности

открытого конца волновода.

а — конструкция волновода с обрезанными углами и рассеивателем;

б —диаграмма направленности волновода с обрезанными углами / и

обычного открытого конца прямоугольного волновода 2.

ной ДН. Методы расширения ДН в Я-шюокости заклю-

чаются в изменении формы конца волновода и примене-

нии рассеивающих вставок.

На рис. 11-81,а показано устройство, позволяющее

получить ДН более широкую, чем ДН открытого конца

волновода. Степень расши-

рения ДН зависит от раз-

мера и угла среза волново-

да (си ф соответственно

на рис. 11-81,а). Возмож-

ность расширения ДН таким

способом показана на

рис.

11-81,6. На рис. 11-82

дана зависимость ширины

ДН на уровне 0,1 мощности

от величины с и ср для

Рис.

11-82 Зависимость шири- стандартного волновода

ны диаграммы направленности ^ХШ ММ при длине ВОЛ-

волновода с обрезанными угла- ны А,=3,2 см. Интересно,

ми па уровне 0,1 по мощности

чт0

ДН такого облучателя

°\Гя~о^а

ЗхШ

а C03

aeT в

Ра-Рыве парабо-

Х=3,2

см.

лического зеркала ампли-

тудное распределение, близ-

кое к равномерному, Следует иметь в виду, что фронт

волны облучателя с широкой ДН может сильно отли-

чаться от сферического. Это вызывает необходимость

проверки фронта волны в раскрыве антенны при облу-

638

55 град

чателе с очень широкой ДН. При фазовых ошибках, пре-

вышающих допустимые, следует найти надлежащую фор-

му поверхности зеркала, обеспечивающую синфазность

поля в раскрыве антенны.

Некоторые другие формы открытого конца волново-

да, обеспечивающие расширение ДН, показаны на

рис.

11-83,а, 6. Расширить ДН в Я-плоскости можно так-

же путем размещения в раскрыве волновода диэлектри-

ческих вставок Если вставка симметрична относительно

а) б) в)

Рис 1183 Некоторые формы концов волноводов, применяе-

мые с целью изменения диаграммы направленности

а — конец волновода с обрезанными углами, б — расширяющийся конец

волновода, в — сужающийся волновод с симметричной диэлектрической

вставкой, г — несимметричная диэлектрическая вставка; д — диск на

конце волновода

оси волновода рис 11-83,в, то это позволяет уменьшить

его размер в Я-плоскосги и тем самым расширить его

ДН в этой плоскости. Применение несимметричных отно-

сительно оси волновода вставок (рис. 11-83,г) приводит

к появлению высших типов волн (Я„

), причем размер

волновода следует выбрать такой, чтобы высшие типы

волн могли достигнуть раокрыва В результате распреде-

ление поля в раскрыве существенно отличается от рас-

пределения, которое было при существовании только

волны Н\о, что и приводит к изменению ДН. Регулиров-

ку ширины ДН открытого конца волновода можно про-

извести путем подбора диаметра и положения диска,

установленного вблизи раскрыва на волноводе

(рис 11-83,д) Перемещая диск диаметром около двух

длин волн вдоль оси волновода, можно регулировать ши-

рину ДН в больших претелах, причем она может быть

и уже и шире ДН открытого конца волновода. Так, на-

пример, при размещении такого диска на расстоянии

20 мм от раскрыва волновода с размерами 23x10 мм

639

при

= 3,2 см ширина ДП на уровне

—

10 дб рав-

на 145°.

Двухщелевой облучатель, изображенный па рис. 11-84,

нашел весьма широкое применение в качестве облучате-

ля параболоидов вращения на сантиметровых волнах

при относительно небольшой мощности излучения. Это

объясняется простотой конструкции такого облучателя и

Рис.

11-84 Двухщелевой облучатель

—

щели, 2

—

настроечный штырь

его небольшими размерами, что обеспечивает незначи-

тельное затенение раскрыва. Фронт волны такого облу-

чателя очень близок к сферическому. Щели облучателя

обычно закрывают пластинками из какого-либо высоко-

качественного диэлектрика, что достаточно просто обес-

печивает герметизацию облучателя. Питающий волновод

суживается по мере приближения к излучающим щелям,

которые располагаются симметрично относительно вол-

новода. Сужение волновода обеспечивает лучшее согласо-

вание, уменьшает влияния его на поле, создаваемое щеля-

ми,

а также облегчает выбор необходимого расстояния

между щелями d. Так как ДН щели в плоскости, перпен-

дикулярной оси щели, очень широкая, то большая вели-

чина d может привести к появлению побочных макси-

мумов. Обычно необходимо, чтобы ДН в Е- и Я-плоско-

стях мало отличались друг от друга. Это имеет место

при d^0,5 К.

ДН щелевого облучателя может быть рассчитана по

формулам:

в ^-плоскости

F(6)==cos(^sin6);

640