HOME » Волноводная рупорная антенна: устройство, полоса и усиление

Волноводная рупорная антенна: устройство, полоса и усиление

Волноводная рупорная антенна — это расширяющаяся апертура, связывающая направляемый волноводный режим с излучением в пространство. Рупор может работать самостоятельно, служить облучателем отражателя или использоваться в измерениях. Его форма не задаёт единые усиление, полосу и поляризацию.

От волновода к открытой апертуре

Закрытые металлические стенки определяют поле моды в линии. В расширяющемся участке поле распределяется по большей апертуре, а открытый конец излучает. Длина и профиль влияют на согласование и фазу раскрыва.

Рупор не создаёт дополнительную мощность. Его усиление связано с направленностью и эффективностью. Приём и передача связаны взаимностью для материалов и условий, где она выполняется.

Основные формы

Конструкция Особенность
Секториальная Расширение в одном главном сечении.
Пирамидальная Расширение прямоугольной структуры в двух плоскостях.
Коническая Расширяющийся круглый тракт.
Гребневая или гофрированная Дополнительные элементы для управления модами и характеристиками.

Гребни и поперечные гофры — разные элементы. Широкополосное согласование не гарантирует постоянный луч во всей полосе. Круглый раскрыв сам по себе не создаёт круговую поляризацию.

Полоса начинается с входного тракта

У обычного WR-90 внутренние размеры 22,86 × 10,16 мм, отсечка TE10 около 6,56 GHz, типичная рабочая полоса 8,2–12,4 GHz. Рупор с этим входом оценивают также по его собственной характеристике.

WR-15 обычно используют в 50–75 GHz, а WR-10 — в 75–110 GHz. Приписывать WR-15 весь интервал 75–110 GHz неправильно. При наличии гребней или других специальных решений уточняют точное обозначение и чертёж.

Верхние моды, переход и поляризатор могут ограничивать результат раньше выбранной границы частот.

Апертура, усиление и диаграмма

Для апертуры площадью A приближённо G ≈ ηap4πA/λ². G здесь линейный, ηap — апертурная эффективность. Неравномерная амплитуда и фазовые ошибки влияют на её значение.

При A = 0,01 м², f = 10 GHz и принятой ηap = 0,60 получается около 19,2 dBi. Это расчётный пример, а не обещание для любого раскрыва 10 × 10 см.

Большая электрическая апертура обычно даёт более узкий луч, но простое расширение угла без изменения длины может ухудшить фазу раскрыва. E- и H-сечения могут иметь разную ширину.

Фазовый центр и облучение зеркала

Для отражателя проверяют освещение края, spillover, поляризацию и положение фазового центра. Последний не обязан совпадать с кромкой и может меняться с частотой.

Самый высокий отдельный коэффициент усиления рупора не всегда даёт лучшее зеркало в сборе. Важна согласованная геометрия всей системы.

Изготовление и проверка

Чертёж задаёт профиль, внутренние размеры, фланец, материал, поверхность и допуски. Универсальных требований к шероховатости или толщине покрытия для всех частот нет.

VNA измеряет отражение и тракт в заданных плоскостях. Диаграмма, усиление и поляризация требуют подходящего излучательного измерения. Один S11 не доказывает ни кросс-поляризационную развязку 35 dB, ни высокую эффективность.

Предел мощности зависит от входа, местных полей, окна, среды и режима. Малосигнальное испытание не является автоматической проверкой импульсной стойкости.

Что указать при выборе

Нужны полоса, поляризация, диаграммы, усиление, входной интерфейс, мощность и условия монтажа. Для измерительной антенны дополнительно важны калибровка и неопределённость.

См. принцип рупорной антенны и размеры стандартных прямоугольных волноводов. Сравнение ведут по конкретной конструкции, а не по неподтверждённым историям о неисправностях спутников.

latest news
Scroll to Top
Blank Form (#3)