АПЕРТУРНЫЕ АНТЕННЫ Доклад подготовили студенты гр РП-418 Голованева

АПЕРТУРНЫЕ АНТЕННЫ Доклад подготовили студенты гр. РП-418 Голованева А. С. , Глухих Д. А.

Антенна — устройство для излучения и приёма радиоволн. Антенна является конвертером электрического тока радиочастотного диапазона в электромагнитное излучение и наоборот. Апертурные антенны это наиболее распространенный тип антенн, обеспечивающий возможность создания узких ДН сравнительно простым способом, а также излучение большой мощности. К апертурным антеннам относятся рупорные антенны, зеркальные антенны, линзовые антенны.

Рупорные антенны 1) антенны в виде открытого конца волновода.

Рупорные антенны 1) антенны в виде открытого конца волновода. - - Физическими источниками излучения являются электрические токи, возбуждаемые главным образом, на внутренних стенках волновода. Поскольку поперечные размеры прямоугольного волновода а и b невелики и соизмеримы с длиной волны λ (обычно для стандартных волноводов а = 0, 7λ , b =0, 35λ) и поверхностные токи затекают на внешние стенки волновода, то ДН антенны в виде открытого конца волновода имеет один широкий лепесток, т. е. антенна является слабонаправленной.

Рупорные антенны 2) Рупорные антенны рис. а - Рупор, образованный увеличением размера а волновода, параллельного вектору Н, называется секториальным Н- плоскостным; рис. б - Рупор, образованный увеличением размера b волновода, параллельного вектору Е, называется секториальным Еплоскостным; рис. в, г - Рупор, образованный одновременным увеличением размеров a u b поперечного сечения волновода, называется пирамидальным; рис. е – Рупор, образованный увеличением поперечного сечения круглого волновода – коническим.

Рупорные антенны 2) Рупорные антенны - - в отличие от поверхности открытого конца волновода плоская излучающая поверхность рупора не может быть синфазной, так как в раскрыве рупора имеются фазовые искажения. в рупорной антенне практически невозможно добиться полной синфазности излучающей поверхности, то обычно, задаваясь некоторым допустимым сдвигом фаз, выбирают размеры раскрыва рупора и его длину. Этот сдвиг должен быть таким, чтобы ДН рупорной антенны мало отличалась от ДН синфазной излучающей поверхности, размеры которой равны размерам раскрыва рупора.

Линзовые антенны

Линзовые антенны - - В пределах угла раскрыва линзы форма ДН облучателя должна корректировать искажения амплитудного распределения, вносимые линзой. Облучатель линзы должен обязательно иметь фазовый центр, совпадающий с фокусом линзы, в противном случае возможно появление фазовых ошибок в раскрыве.

Зеркальные антенны Зеркальная параболическая антенна состоит из отражающей поверхности, выполненной в виде параболоида вращения, и небольшой слабонаправленной антенны - облучателя, установленной в фокусе параболоида, и облучающей внутреннюю поверхность последнего.

Зеркальные антенны различают: ражающих слу зеркал: по и многозеркальные - одно- антенны; - по заимной риентации еркал блучателей: симметричные в о з ио и осенесимметричные; - по числу основных лучей, создаваемых зеркальной антенной: одно- и многолучевые антенны

Зеркальные антенны Принцип действия зеркальной антенны следующий. При падении, излучаемой облучателем, электромагнитной волны на зеркало на последнем возникают электрические поверхностные токи (вторичные источники электромагнитного поля). Эти токи существуют не только на внутренней, обращенной к облучателю поверхности зеркала, но также из-за явления дифракции электромагнитных волн и на его внешней поверхности. Электромагнитное поле, создаваемое зеркальной антенной в любой точке окружающего пространства, есть результат сложения (интерференции) полей: вторичного, создаваемого поверхностными токами, и первичного, создаваемого облучателем.

Методы расчета параболических антенн вектор плотности тока в данной точке поверхности зеркала определяется с учетом ориентации векторов Н в падающей и отраженной волнах по формуле Jэ = 2[п. Н 1 ], где п - единичный вектор внешней нормали к данной точке поверхности зеркала; Н 1 - вектор напряженности магнитного поля, создаваемого падающей волной облучателя в данной точке на поверхности зеркала.

Методы расчета параболических антенн 1. - - Токовый метод. этот метод базируется на известном распределении поверхностных токов на внутренней поверхности зеркала. Зная закон распределения тока на поверхности зеркала, можно рассчитать его ДН. Для этого необходимо проинтегрировать по всей поверхности зеркала выражение для напряженности поля, которое создает элемент поверхности зеркала, рассматриваемый как элементарный электрический вибратор. Расчет ДН зеркальной антенны, основанный на приближенном определении токов на ее рабочей поверхности, обеспечивает достаточно точные результаты в пределах главного лепестка и прилегающих к нему одного - трех боковых лепестков.

Методы расчета параболических антенн 1. - - - Апертурный метод Этот метод состоит в определении электромагнитного поля излучения по известному распределению возбуждающего поля на поверхности зеркала - на основе принципа эквивалентности. Пренебрегая влиянием ряда факторов, считают, что излучающей поверхностью зеркала является только поверхность его раскрыва. Амплитудное распределение в раскрыве зеркала и следовательно ДН антенны определяются ДН облучателя и формой зеркала (отношением R 0/f 0). Оба метода (апертурный и токовый) тем более точны, чем больше относительные размеры зеркала R 0/λ и его радиус кривизны (т. е. чем меньше отношение. R 0/f 0).