Ширина луча четырёхгребневого рупора определяется частотой, геометрией, возбуждаемым портом и сечением диаграммы. Единого значения 60–80° для всего X-диапазона нет. Quad-ridged означает четыре гребня, а не просто квадратный корпус или четыре независимых луча.
Что называют шириной луча
Чаще указывают ширину главного лепестка по половинной мощности, HPBW: угловую разность между точками, где мощность на 3 дБ ниже максимума.
Это отличается от ширины между первыми нулями. Если диаграмма асимметрична, сначала найдите фактический максимум и две границы его главного лепестка, не предполагая их симметрию относительно механической оси.
На графике амплитуды половинной мощности соответствует примерно 0,707 от максимума поля, а не 0,5. Одинаковые −3 дБ получаются при правильном использовании 20 log для поля и 10 log для мощности.
Зачем нужны четыре гребня
Гребни меняют распределение поля и условия отсечки, помогая реализовать широкополосное согласование. При подходящей системе возбуждения можно работать с двумя ортогональными поляризациями.
Широкая полоса согласования не означает одинаковый рисунок на всех частотах. Раскрытие, длина, зазоры, переходы и форма гребней должны рассматриваться вместе.
Как влияет частота
Для фиксированной апертуры более короткая длина волны часто соответствует более узкому лучу. Соотношение порядка λ/D полезно как ориентир для подходящей модели апертуры, но не является точной формулой любого широкополосного рупора.
В реальном диапазоне меняются облучение раскрыва, фаза и возможные моды. Поэтому ширина может изменяться не монотонно; на отдельных частотах возможны деформация или разделение максимума.
Нельзя назначить 90–100° всему L-диапазону и 50–60° всему Ku только по названию конструкции. Нужны кривые конкретного изделия.
Два порта и плоскости измерения
Укажите активный порт, поляризацию и ориентацию координат. Для двух линейных портов E- и H-плоскости могут меняться местами относительно механического корпуса.
Неиспользуемый порт завершают согласно методике. Для круговой поляризации нужны соответствующие амплитуды и фазы, например с гибридом; простое соединение двух входов не определяет требуемое состояние.
Портовая развязка не равна ширине луча или кросс-поляризационной чистоте. Эти показатели измеряют отдельно.
Пример чтения диаграммы
Если в заданном сечении максимум находится при 0°, а пересечения уровня −3 дБ при −28° и +32°, HPBW равна 60°. Это пример расчёта по данным, не характеристика конкретного рупора.
Слишком крупный угловой шаг смещает оценку границ. Записывайте частоту, нормировку, шаг, интерполяцию и неопределённость. При разделённом луче не объединяйте произвольно разные лепестки в одну ширину.
Подготовка измерения
Контролируйте отражения, расстояние, опорную антенну и динамический диапазон. Для электрически большой апертуры оценка дальнего поля R ≳ 2D²/λ — один из критериев, но не замена проверки всего стенда.
При ближнепольном преобразовании нужны данные зонда, область сканирования и корректная обработка. Поддерживайте положение кабелей и нагрузок при сравнении портов.
Выбор по требуемой зоне
Для облучения зоны испытаний важны равномерность и покрытие; для связи — полезное направление, запас и помехи. Узкий луч не всегда лучше широкого.
ETS-Lindgren 3164-05 — пример конкретного четырёхгребневого изделия с заявленной полосой 2–18 ГГц. Его параметры не распространяются на все рупоры. Определения диаграммы приведены в Antenna-Theory; запросите у поставщика нужные сечения по частоте и поляризации.
