Что такое рупорная антенна? Каковы её основные принципы и области применения?

Рупорная антеннаПоверхностная антенна – это микроволновая антенна круглого или прямоугольного сечения, в которой конец волновода постепенно расширяется. Это наиболее распространённый тип микроволновых антенн. Поле её излучения определяется размером раструба и типом распространения звука через рупор. Среди прочего, влияние стенки рупора на излучение можно рассчитать, используя принцип геометрической дифракции. Если длина рупора остаётся неизменной, размер поверхности раструба и квадратичная разность фаз увеличиваются с увеличением угла раскрытия рупора, но коэффициент усиления не изменяется с размером поверхности раструба. Для расширения частотного диапазона динамика необходимо уменьшить отражение от горловины и раструба динамика; отражение уменьшается с увеличением размера раструба. Конструкция рупорной антенны относительно проста, а диаграмма направленности относительно проста и легко управляема. Она обычно используется в качестве антенны средней направленности. Параболические рупорные антенны с широким диапазоном частот, малыми боковыми лепестками и высокой эффективностью часто используются в радиорелейной связи.

Поле излучения рупорной антенны можно рассчитать из поля поверхности, используя принцип Гюйгенса. Поле поверхности устья определяется размером поверхности устья и диаграммой направленности распространения волны рупора. Геометрическая теория дифракции может быть использована для расчета влияния стенки рупора на излучение, так что расчетная диаграмма и измеренное значение могут хорошо согласовываться вплоть до дальнего бокового лепестка. Характеристики излучения определяются размером и распределением поля поверхности устья, в то время как импеданс определяется отражением шеи динамика (начального разрыва) и поверхности устья. При постоянной длине рупора, если угол раскрытия рупора постепенно увеличивается, размер поверхности устья и квадратичная разность фаз также будут увеличиваться одновременно, но усиление не увеличивается синхронно с размером поверхности устья, и существует усиление с максимальным значением. Размер поверхности устья, динамик с таким размером называется лучшим динамиком. Конические и пирамидальные рупоры распространяют сферические волны, тогда как веерообразные рупоры, раскрывающиеся на одной поверхности (E или H), распространяют цилиндрические волны. Поверхностное поле устья рупора представляет собой поле с квадратичной разностью фаз. Величина квадратичной разности фаз зависит от длины рупора и размера поверхности устья.

Рупорные антенны обычно используются в следующих областях: 1. Облучатели для больших радиотелескопов, отражательные антенные облучатели для наземных станций спутниковой связи и отражательные антенные облучатели для микроволновой релейной связи; 2. Единичные антенны для фазированных решеток; 3. Антенны. При измерениях рупорные антенны часто используются в качестве общего стандарта для калибровки и проверки усиления других антенн с высоким коэффициентом усиления.