Методика расчета рупорных антенн

 

В технических заданиях на проектирование рупорных антенн требуется обычно обеспечить или определенный коэффициент усиления или определенную ширину диаграммы направленности.

Расчет рупорной антенны в основном сводится к расчету геометрических размеров рупоров и возбуждающего его волновода, а также к расчету диаграммы направленности, коэффициента направленного действия и других параметров.

При проектировании рупора по заданному коэффициенту усиления можно рекомендовать следующий порядок расчета.

1. На заданную длину волны рассчитывают или берут рекомендованные размеры поперечного сечения волновода, возбуждающего рупор. Размеры волновода выбираются из условия распространения только основного типа волны (  - в прямоугольном волноводе и -в круглом волноводе).

 2. Размеры поперечного сечения волновода определяют одновременно размеры горловины рупора.

3. Коэффициент полезного действия рупора полагают равным единице и считают, что коэффициент усиления равен к. в. д. антенны. По заданному к. н. д. из графиков

 

 

определяют оптимальны е размеры рупора. Если рупор секториальный с расширением в плоскости Н (или в плоскости Е), то пользуются графиками на рис. 6.8 (или рис. 6.9), из которых определяют длину рупора и ширину раскрыва в долях волны. Если рупор пирамидальный, то его коэффициент направленного действия определяют по формуле (6.40) и графикам рис. 6.8 и 6.9. Соотношение между сомножителями () и () можно в общем случае выбирать произвольно. Если же помимо коэффициента усиления накладываются требования на диаграмму направленности, то нужно учитывать, что более узкая диаграмма.получается в той плоскости, в которой,раскрыв больше.

4. После определения параметров рупора проверяют фазовую ошибку в раскрыве по формуле (6.11) для плоскости Н и по формуле (6.12) для плоскости Е. Если фазовая ошибка превышает допустимую ( - в плоскости Е и  - в плоскости Н), то размеры рупора следует несколько изменить. При каждом изменении следует производить проверку фазовых ошибок.

5. Расчет диаграммы направленности в двух взаимно перпендикулярных плоскостях осуществляют в предположении синфазного поля в раскрыве антенны по формулам (6.30) и (6.31) или (6.32) и (6.33), а с учетом коэффициента отражения от раскрыва -по формулам (6.34) и (6.35). При этом следует учитывать, что в пределах главного лепестка указанные формулы дают результаты, близкие друг к другу и,к экспериментальным данным, при определении боковых лепестков погрешность расчета по всем указанным формулам возрастает.

6. При размерах раскрыва рупора в несколько длин волн можно считать, что отражений от раскрыва не происходит, аналогично можно пренебречь отражением от горловины рупора, если угол раскрыва соответствует оптимальным размерам рупора.

7. Коаксиальный фидер (если он имеется), подводящий возбуждение к волноводу, должен быть согласован с волноводам путем подбора действующей высоты штыря и длины короткозамкнутого отрезка волновода.

8. Расстояние от возбуждающего устройства до горловины рупора выбирают из условия затухания высших типов волн.

 

 

При проектировании рупора по заданной диаграмме направленности порядок расчета следующий:

1. По формулам (6.7) и (6.8) определяют ориентировочные размеры раскрыва рупора. Правильность выбранных размеров проверяется позднее при расчете диаграммы направленности.

2. По найденным размерам раскрыва, пользуясь графиками рис. 6.8 и 6.9, определяют оптимальную длину рупора и соответствующий коэффициент направленного действия и коэффициент усиления.

3. Размеры горловины рупора и возбуждающего волновода определяют, как указано в пп.1 и 2 предыдущей методики.

4. После определения параметров рупора проверяют фазовую ошибку в раскрыве согласно указаниям п. 4 приведенной выше методики.

5. Пункты с 5 по 8 приведенной выше методики остаются,без изменения.