Работу высоконаправленного рупора оценивают по усилению, полосе, отражению, эффективности, ширине луча, внеосевому излучению и поляризации. Значения 15–25 дБи, 1–40 ГГц и КСВН ниже 1,5 не являются общим паспортом всех рупорных антенн.
1. Усиление в нужном направлении
Усиление включает пространственную концентрацию и эффективность. 24 дБи соответствуют линейному коэффициенту около 251 относительно изотропного источника при принятой нормировке. Пассивная антенна не создаёт в 251 раз больше общей мощности.
Указывайте частоту и направление. Обычное и реализованное усиление различаются учётом рассогласования. Максимум на оси не заменяет данных при наклоне или сканировании.
2. Полоса по всем требованиям
Полезное частотное окно должно одновременно удовлетворять критериям отражения, усиления, диаграммы и поляризации. Одного широкого диапазона низкого S11 недостаточно.
Верхняя частота разъёма также не определяет всю антенну. Учитывайте возбуждающую структуру, моды и возможное расщепление луча.
3. Отражение и КСВН
Для коэффициента отражения Γ, КСВН = (1+|Γ|)/(1−|Γ|). При 1,5 имеем |Γ| = 0,2 и отражённую долю 4%. Остальная мощность не обязательно вся направлена в главный лепесток.
Калибруйте VNA к нужной плоскости и учитывайте адаптеры. Для волноводной антенны полевая TE-импедансная величина не равна автоматически 50 Ом коаксиального порта.
4. Эффективность и площадь раскрыва
Строго различайте эффективность излучения и использования апертуры. В подходящем апертурном приближении G ≈ 4πηapA/λ². Здесь A — геометрическая площадь, ηap — эффективность апертуры, а G линейный.
Для 20 дБи, то есть G = 100, на 10 ГГц при ηap = 0,60 получается A ≈ 0,0119 м². Квадрат такой площади имеет сторону около 109 мм, или 3,64λ, а не обязательные 12λ.
Это оценка площади по заданной эффективности, не готовый чертёж рупора: длина, форма раскрыва и фазовые ошибки требуют проектирования. Эффективность 90% не гарантирована самим типом антенны.
5. Ширина луча
HPBW — ширина главного лепестка между точками на 3 дБ ниже его максимума по мощности. Измеряйте нужные плоскости и частоты. E- и H-сечения прямоугольного рупора обычно различаются.
Более узкий луч требует лучшего наведения и может хуже покрывать протяжённый объект. Диапазон 10–30° не описывает каждый рупор.
6. Боковые и заднее излучение
Уровень бокового лепестка задают относительно определённого максимума и области углов. Отношение вперёд/назад также требует указания направления или сектора. Универсальных 30 дБ для всех моделей нет.
Измерительная динамика и отражения площадки могут маскировать слабые лепестки. Низкий сигнал на одном заднем угле не доказывает отсутствие излучения во всей задней полусфере.
7. Поляризационные характеристики
Для линейной поляризации рассматривают ко- и кросс-поляризационные компоненты в согласованной системе координат. Для круговой — осевое отношение и направление вращения по одинаковой конвенции.
Число «95% чистоты» без определения и направления неоднозначно. Развязка двух портов тоже не заменяет пространственное измерение кросс-поляризации.
Приёмка и эксплуатация
В документацию включают диаграммы, усиление, S-параметры и неопределённость. VNA сам по себе не измеряет все семь показателей без дополнительного радиационного стенда.
Универсальное смещение облучателя на λ/4 или заземление, уменьшающее потери ровно до 0,3 дБ, не является способом настройки. Применяйте чертёж и проверяйте среднюю и пиковую мощность, температуру и монтаж.
Источники: рупорные антенны, усиление и эффективная апертура. Дальность оценивается отдельно по полному бюджету связи.
