Рупорная антенна

В качестве излучателя электромагнитной энергии может быть использован открытый конец волновода.

Излучение волн из открытого конца волновода объясняется тем, что в отверстии существует переменное электромагнитное поле и размеры этого отверстия сравнимы с длиной волны. Следовательно, отверстие волновода можно рассматривать, как многовибраторную антенну. Характеристика направленности такого излучателя зависит от типа волны в волноводе и размеров отверстия.

Если в волноводе распространяется только одна простейшая волна, например Н_1О то характеристика направленности имеет примерно такую форму, как показано на рисунке 3.56:

Рис. 3.56. Излучающий волновод и его характеристики направленности.

Излучающий волновод применяется редко, т.к. в нем имеются следующие недостатки:

- отсутствует согласование (т.е. падающие волны отражаются от открытого конца волновода), поэтому в волноводе существует режим смешанных волн, что приводит к излишним потерям;

- характеристика направленности получается довольно широкой, т.к. размеры излучающего отверстия невелики по сравнению с длиной волны.

Рис. 3.57. Рупорная антенна: а) секторальная; б) пирамидальная; в) коническая.

Для сужения характеристики направленности необходимо увеличить размеры излучающего отверстия, сохранив в нем синфазное поле. Это можно сделать, если к открытому концу волновода присоединить рупорную антенну(рис. 3.57). На практике находят применение рупора трех видов: секторальные, пирамидальные, конические.

Первые два рупора возбуждаются прямоугольными волноводами, третий - круглым волноводом. При этом в волноводе используются основные типы волн.

Принцип работы рупорной антенны такой же, как и излучающего волновода. В отверстие рупора создается примерно синфазное поле, и это отверстие можно рассматривать как многовибраторную синфазную антенну. Рупор создает плавный переход от волновода к свободному пространству. Благодаря этому устраняется отражение волн от излучающегося отверстия рупора и достигается согласование волновода.

Характеристика направленности рупорной антенны зависит от ее размеров: длины - l, ширины - d, высоты - h, угла раскрыва.

На рисунке 3.58 показана примерная форма характеристики направленности секторального рупора. Из этого рисунка видно, что ширина главного лепестка характеристики будет меньше в той плоскости, в которой больше размера рупора.

Рис. 3.58. Характеристика направленности секторального рупора. а – в горизонтальной плоскости или плоскости Н; б – в вертикальной плоскости, или плоскости Е.