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

Рупорная антеннаРупорная антенна — это поверхностная антенна, микроволновая антенна с круглым или прямоугольным поперечным сечением, в которой вывод волновода постепенно открывается. Это наиболее широко используемый тип микроволновых антенн. Ее поле излучения определяется размером устья и типом распространения звука излучателя. При этом влияние стенок рупора на излучение можно рассчитать, используя принцип геометрической дифракции. Если длина рупора остается неизменной, то размер поверхности устья и квадратичная разность фаз будут увеличиваться с увеличением угла раскрытия рупора, но коэффициент усиления не будет меняться с размером поверхности устья. Если необходимо расширить частотный диапазон излучателя, необходимо уменьшить отражение на шейке и устье излучателя; отражение будет уменьшаться с увеличением размера устья. Конструкция рупорной антенны относительно проста, диаграмма направленности также относительно проста и легко управляема. Она обычно используется в качестве средненаправленной антенны. Параболические отражательные рупорные антенны с широким частотным диапазоном, низким уровнем боковых лепестков и высокой эффективностью часто используются в микроволновой релейной связи.

Излучательное поле рупорной антенны можно рассчитать из поля на поверхности, используя принцип Гюйгенса. Поле на поверхности рупора определяется размером поверхности рупора и диаграммой направленности распространения волны. Теория геометрической дифракции может быть использована для расчета влияния стенки рупора на излучение, так что рассчитанная диаграмма направленности и измеренное значение могут хорошо совпадать вплоть до дальнего лепестка. Его излучательные характеристики определяются размером и распределением поля на поверхности рупора, в то время как импеданс определяется отражением от шейки динамика (начальный разрыв) и поверхности рупора. Когда длина рупора постоянна, если угол раскрытия рупора постепенно увеличивается, размер поверхности рупора и квадратичная разность фаз также будут увеличиваться одновременно, но усиление не увеличивается одновременно с размером поверхности рупора, и существует усиление с максимальным значением размера поверхности рупора; динамик с таким размером называется лучшим динамиком. Конические и пирамидальные рога распространяют сферические волны, тогда как веерообразные рога, открывающиеся на одной поверхности (поверхности E или H), распространяют цилиндрические волны. Поле на поверхности устья рога имеет квадратичную разность фаз. Величина квадратичной разности фаз связана с длиной рога и размером поверхности устья.

Рупорные антенны широко используются в следующих областях: 1. В качестве фидеров для больших радиотелескопов, фидеров для наземных станций спутниковой связи и фидеров для микроволновых ретрансляционных систем; 2. В качестве единичных антенн для фазированных антенных решеток; 3. В измерениях рупорные антенны часто используются в качестве общего стандарта для калибровки и проверки коэффициента усиления других антенн с высоким коэффициентом усиления.