Файл: Основы радиотехники и радиолокации учеб. пособие.pdf

Рис. 3. 14. Рупорные антенны: а — секториальная; б — пира­ мидальная; в — коническая.

Секториальные и пирамидальные рупоры используют в сочетании с прямоугольными волноводами, а конические рупоры — с круглыми волноводами.

П р и н ц и п р а б о т ы р у п о р н о й а н т е н н ы . В от­ верстии рупора создается приблизительно синфазное поле, то есть напряженность поля во всех точках раскрыва рупора находится в фазе. Следовательно, излучение рупорной ан­ тенны можно рассматривать как излучение ряда синфазных элементарных вибраторов. Известно, что максимум излуче­ ния диаграммы направленности ряда синфазных вибраторов перпендикулярен плоскости, в которой расположены вибра­

124

различна. Это ухудшает направленность антенны. Исследо­ вания показали, что для наилучшей направленности при данной длине рупора имеется наивыгоднейший угол его раствора (обычно от 40° до 60°). Он уменьшается с увели­ чением длины рупора. При этом сужается главный лепесток

угол раствора имеет значение 15°, и угол раствора главного лепестка уменьшается до 23°. На рис. 3. 15 показано, что ширина главного лепестка характеристики направленности рупора меньше в той плоскости, в которой больше размеры рупора.

Р а ск р и вр у п о р а

д н Ö вертикальной плоскост и

д н б горизонтальной плоскости

Рис. 3. 15. Диаграмма направленности секториального рупора.

Рупоры широко применяют в качестве облучателей пара­ болоидов в РТС сантиметрового диапазона и как самостоя­ тельные антенны.

Д о с т о и н с т в а р у п о р н ы х а н т е н н :

1. Способность работать в сравнительно широком диапа­ зоне частот (они не имеют настроенных элементов). Но для

125

этого необходимо изменение настройки элементов согласую­ щих устройств линий, питающих антенну.

2.Почти полное отсутствие взаимного влияния рупорных

применять зеркала с подобным отношением линейных раз­

Чем больше соотношение между размерами зеркала и дли­ ной волны, тем меньше влияние дифракции и тем лучше направленность.

Таким образом, на более коротких волнах направлен­ ность улучшается. Ухудшение направленности на радио­ частотах происходит еще и потому, что фокусом зеркала мо­ жет быть только одна точка, а излучатель радиоволн, по­ мещенный в фокус, имеет значительные размеры.

Параболическая антенна состоит из облучателя и от­ ражателя (рефлектора). В качестве отражателя чаще при­ меняют два типа параболических зеркал: параболоид и пара­ болический цилиндр (рис. 3. 16).

Отражатель в виде параболоида улучшает направлен­ ность во всех плоскостях, но сложен в изготовлении, так как поверхность зеркала не должна отклоняться от по­ верхности правильного параболоида больше, чем на ѴгоЯАнтенны с отражателем в виде параболоида обеспечи­ вают (при достаточных его размерах) очень хорошую на­ правленность. Например,' если диаметр параболоида d ра­ вен ЗОЯ, то угол раствора главного лепестка диаграммы

126

Л= 10 см.

Влюбой плоскости сечения, проходящей через оптиче­ скую ось параболоида, диаграмма направленности очень узкая и по ширине одинакова (рис. 3. 17).

Рис. 3. 17. Диаграмма направленности параболической антен­ ны с отражателем в виде параболоида.

В плоскости сечения, перпендикулярной оптической оси параболоида, диаграмма направленности имеет форму кру­ га. Главный лепесток диаграммы направленности имеет вид вытянутой сигары.

127

Коэффициент направленного действия получается высо­ ким. Приближенно

Для d = 300 см получаем D = 10 - 302 = 9000 (при л = 1 0 см). Наличие заднего лепестка в диаграмме направленности ан­

тенны обусловлено краевым эффектом. Сущность этого яв­ ления заключается в том, что поле облучателя индуктирует

При необходимости иметь диаграмму направленности, узкую в одной плоскости и широкую — в другой, в качестве отражателя применяют усеченный параболоид.

Антенны с отражателем в виде усеченного параболоида формируют диаграмму направленности, узкую в горизонталь­ ной плоскости и широкую — в вертикальной (рис. 3. 18а). Если параболоид усечён в вертикальной плоскости, то диаграмма

направленности такой антенны будет узкой в вертикальной плоскости и широкой — в горизонтальной (рис. 3.186).

Рис. 3. 18. Диаграмма направленности параболической антен­ ны: а — усечение в горизонтальной плоскости; б — в верти­ кальной плоскости.

128

Антенны первого вида (рис. 3. 18а) служат для точного определения азимута цели, а второго (рис. 3. 186) — длй точного определения угла места.

В качестве излучателя в фокусе зеркала в простейшем случае помещается один вибратор. Чтобы по возможности направить всё излучение на зеркало, часто активный вибра­ тор используется вместе с рефлектором, а иногда еще и с директором (рис. 3.19а, б).

В сантиметровом диапазоне волн в качестве излучателя применяют рупорную антенну (рис. 3. 19в).

Г.Понятие о косекансных антеннах

изеркалах двойной кривизны

Косекансная антенна служит для получения специаль­ ной формы диаграммы направленности в вертикальной плос­

Для формирования такого вида диаграммы направленности

поверхность, дающую после 'отражения параллельный пучок лучей (3); участку зеркала 2 придана форма, обеспечиваю­ щая получение расходящегося пучка лучей (4). Совместной