Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн

1.

Антенно-фидерные устройства и
распространение радиоволн
ТИПЫ АНТЕНН
ЛЕКЦИЯ № 15

2.

Апертурные антенны
Рупорные антенны
Линзовые антенны
Зеркальные антенны
Рис. 15.1

3.

Рупорные антенны
Е-плоскостные секториальные
H-плоскостные секториальные
Пирамидальный
Конический
Рис. 15.2

4.

H-плоскостные секториальные
Рис. 15.3

5.

Е-плоскостные секториальные
Рис. 15.4

6.

Пирамидальный рупор
Рис. 15.5

7.

Конический рупор
Рис. 15.6

8.

y
Рис. 15.7
L
О
R
2Фо
F
z
a
ар - размер раскрыва;
р
2Фо - угол раскрыва;
R - длина рупора (от 0 до раскрыва);
L - длина стороны
- расстояние от 0 до произвольной точки на
раскрыве

9.

15.2. Электромагнитное поле внутри рупора и в его раскрыве
x
E
H
z
Рис. 15.8
y

10.

Ex ( )
exp( ik )
Cos
Ф
exp( ik )
2Фo
(15.1)
B
-цилиндрическая
волна
В - постоянная величина, характеризующая
амплитуду поля,
- расстояние от вершины до произвольной точки
М, в которой определяется поле;

11.

1/ - характерен для цилиндрической
волны.
Cos(πФ/2Ф0) обеспечивает равенство нулю
тангенциальной
составляющей
электрического поля у узких стенок рупора
при
Ф=Фо(обеспечивает
граничные
условия);
exp(-ik )показывает,
что
волна
распространяется вдоль рупора с Vф= с.

12.

=(R2+y2)1/2
если 2Фо<60о то Фо=tgФо=ар/(2R)
Ф=tgФ=x/R,
считая что y<<R, =R+y2/(2R),

13.

Поле внутри рупора
(15.2)
2
y
iky
E x ( y ) EoCos exp
a
2
R
p
где Еo - амплитуда поля в центре
раскрыва

14.

iky
exp
2R
2
- показывает, что
распределение поля в
раскрыве рупора не
синфазное
причем фаза изменяется по
квадратическому закону:
2
ky
1
2
kR
2R 2

15.

Е – секторный рупор
' 2
y
ik x
E y ( x) EoCos exp
a
2
R
p
Амплитуда изменяется по
косинусоидальному закону
(15.4)
Фаза изменяется по квадратическому закону
где k’=2 / , - длина волны в рупоре.

16.

y
H
E
z
Рис. 15.9
x

17.

для пирамидального рупора
y
E ( x, y ) E Cos
x
o
ap
2
2
ikx
iky
exp
exp
2R
2R
E
н
(15.5)

18.

Излучение Н-плоскостного
секториального рупора.
E
i
2 r
(1 Cos )Cos E x ( y )e
ikr
dS
(15.6)
E
i
2 r
(1 Cos ) Sin E x ( y )e
ikr
dS

19.

Диаграмма направленности в E
плоскости
1
Sin
(
kbp Sin )
1 Cos
2
F ( )
1 kb Sin
2
2 p
(15.7)

20.

90o
2Фо=50
00
1800
Рис. 15.10

21.

90o
2Фо=100
00
1800
Рис. 15.11

22.

90o
2Фо=200
00
1800
Рис. 15.12

23.

90o
2Фо=500
00
1800
Рис. 15.13

24.

max
3
2
для опт. рупора максимальный
сдвиг по фазе
Рупор оптимальный если КНД имеет максимум
max
2
2 ap
2
k R R

25.

Определенные размеры опт. рупора
2
2
a
ap
p
2
R Rопт
3

26.

100
ширина ДН
80
R/Л-8
R/ =8
R/Л-12
R/ =12
R/Л-20
R/ =20
60
40
20
0
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45
2Фо,град.
Рис. 15.14

27.

2 0,5 80
0
ap
Оптимальная рупорная антенна

28.

Рис. 15.15

29.

Рис. 15.16

30.

Рис. 15.17

31.

Рис. 15.18

32.

Рис. 15.19

33.

Рис. 15.20