Рупорные антенны в качестве облучателей

Многие из рассматриваемых далее антенн представляют сложные системы, состоящие из источника излучения, назы­ваемого облучателем, и преломляющих или отражающих по­верхностей той или иной формы.

От облучающей антенны в таких случаях требуют, чтобы она обеспечивала излучение подведенной к ней энергии только в определенных направлениях и практически не излучала в других направлениях.

Рупорные антенны очень удобны для применения в качестве облучателей, поскольку они позволяют независимо формировать диаграмму направленности во взаимно-перпендикулярных плоскостях (Е и Н).

Рупоры, применяемые в качестве облучателей, обычно бывают небольших размеров и имеют углы раскрыва, не превышающие 20 — 30°. Оценивать направленные свойства облучателей обычно принято по углу раствора диаграмм направленности между точками с ослаблением мощности в 10 раз (10 дб).

Если размеры рупоров А и В превышают 2,5 — 3 волны, то указанные углы раствора их диаграмм в плоскости электрического вектора поля (плоскости YOZ предыдущих рисунков) могут быть найдены по приближенной формуле

θ _{Е 0,1 Р} =88^{о .} (34)

Аналогично для плоскости магнитного вектора (плоскости XOZ тех же рисунков)

θ _{Н 0,1 Р} = 31° + 79° . (35)

Для рупоров, обрамленных фланцами или содержащих в своем раскрыве различные вставки, формулы для опреде­ления углов раствора диаграмм направленности резко отли­чаются от приведенных формул. Этим влиянием фланцев и вставок и пользуются на практике для получения требуемых диаграмм направленности рупорных облучателей.

Различные варианты таких вставок и фланцев, примени­мых на практике, изображены схематически на рис. 33.

На рис. 33,а изображен открытый конец волновода, углы которого симметрично срезаны так, что широкие его стенки имеют трапецеидальную форму. Между широкими стенками открытого конца волновода вставлен металличе­ский стержень параллельно вектору электрического поля. У облучателя такой конструкции путем подбора угла и глу­бины среза удается расширить диаграмму направленности в плоскости магнитного вектора (XOZ) до 320° (между точ­ками одной десятой мощности). У обычного же волновода стандартного поперечного сечения этот угол составляет всего лишь 115—125°.

Помещение таких же стержней в раскрыве Н – плоскост­ного рупора (рис. 33,б), не имеющего угловых срезов, обес­печивает сужение диаграммы направленности в плос­кости XOZ.

Наличие таких штырей не влияет на диаграмму направ­ленности в перпендикулярной плоскости и, помимо указан­ной деформации диаграмм направленности в плоскости Н, позволяет повысить коэффициент бегущей волны в питаю­щем волноводе.

На рис. 33, в показан волновод с фланцем, развитым ч направлении оси ОУ. Высота фланца вдоль этой оси берется равной 0,5—0,6l. Такой фланец несколько расширяет диаграмму направленности в плоскости Е (YOZ) и делает ее болееравномерной.

Металлическая полоса, введенная в раскрыв Е – плоскостирупора, как показано на рис. 33, г, в отличие от фланца сужает диаграмму направленности в плоскости YOZ. Это приводит к значительному рассогласованию рупора с питающим волноводом, поэтому на практике вместо введе­ния в рупор таких ленточных «коротилок» часто предпочитаютсужать диаграмму направленности обычным способом — удлинением самого рупора.

В ряде случаев рупор при этом получается слишком длинным, что затрудняет его питание. Указанный недостаток сравнительно легко преодолевается за счет применения согнутых рупоров, подобных изображенному на рис. 34.

Облучающий рупор такого типа, но имеющий не один, а два изгиба, применен, например, в американской радиолокационной станции орудийной наводки АΝ/МРД-1 трехсантиметрового диапазона.

Для предотвращения попадания пыли и влаги внутрь pупорных облучателей последние защищают специальным кожухом из высокочастотного диэлектрика (рис. 35).

Материалом для изготовления защит­ных кожухов служит пенополистирол, полистирол, фторопласты и т. д. Конфигура­ция кожуха и толщина егостенок также оказывают влияние как на диаграмму, направленности рупора, так и на его согласование с вол­новодом.

При разработке аппара­туры обычно много времени и сил требуется для того, чтобы правильно подобрать местоположение и форму по­добных кожухов. Это сле­дует иметь в виду при экс­плуатации антенн с такими облучателями и ни в коeм случае не допускать замены вышедших из строя кожухов какими-либо случайными.