Рупорные антенны. Клоков В.В - 4 стр.

                 IV. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

      Рупорные антенны относятся к классу апертурных антенн, у которых
направленное излучение формируется плоской поверхностью раскрыва S .
Простейшей апертурной антенной является открытый конец волновода.
Однако ввиду сравнительно малых размеров излучающей апертуры по от-
ношению к длине волны, такая антенна имеет слабую направленность. Для
увеличения направленности применяют рупорные антенны. На рис. 1а по-
казан Е-секториальный рупор, расширяющийся в плоскости вектора Е с по-
степенным увеличением размера b. Н-секториальный рупор (см. рис. 1б)
расширяется в плоскости вектора Н с постоянным увеличением размера а.
Такое название рупора получили из-за следующего: в волноводах на прак-
тике используют простейший тип волны, а в прямоугольных волноводах
таковым является волна Н10, структура поля которой напоминает картину
электрического поля в плоском конденсаторе; расширение рупора в плос-
кости соответствующего вектора поля и дает названия Е-секториальный и
Н-секториальный рупор.
      Если увеличить оба размера волновода, то получается пирамидаль-
ный рупор с раскрывом S=ab (рис. 1в). В отличие от секториальных рупо-
ров диаграмма направленности сужается как в Е-, так и в Н-плоскостях.
      Направленные свойства рупорной антенны приближенно можно оце-
нить используя метод Гюйгенса-Кирхгофа. В соответствии с этим методом
поле излучения любой апертурной антенны можно рассчитать путем сло-
жения полей излучения элементарных площадок, расположенных непре-
рывно по всей излучающей поверхности антенны, В данном случае излу-
чающей поверхностью является поверхность раскрыва рупора. Поскольку в
рупоре в основном сохраняется тот же характер поля, что и в волноводе, то
принимают, что на апертуре существуют две взаимно-перпендикулярные
тангенциальные составляющие поля ЕУ и НХ, амплитуды которых не зави-
сят от координаты у, а вдоль координаты х изменяются по закону косину-
са. Однако в отличие от поверхности открытого конца волновода, апертура
рупора не может быть возбуждена синфазно, так как в рупоре распростра-
няется цилиндрическая (в секториальных) или близкая к сферической (в
пирамидальных) волна.
      Для расчета фазового распределения по апертуре рупора (рис.2) най-
дем фазу поля в точке М на расстоянии X от центра апертуры, причем фазу
поля в точке X = 0 примем за нулевую. Из геометрических соображений не-
трудно найти, что уравнение распределение фазы имеет вид

                Ψ (x ) =
                           2π
                           λ
                                ⋅ (h − R ) =
                                               2π
                                               λ
                                                    ⋅   (R   2
                                                                        )
                                                                 + x2 − R ≈
                                                                              π a2
                                                                               ⋅ ,
                                                                              λ R
                                                  π a2
                                       Ψmax     =   ⋅ .
                                                  4λ R



4