Žiarenie pochádza z otvoreného konca vlnovodu. Na usmerňovanie elektromagnetickej energie sa používajú obdĺžnikové alebo okrúhle vlnovody.

Vlnovody však možno použiť nielen na usmerňovanie elektromagnetickej energie, ale aj na jej vyžarovanie.

Otvorený koniec vlnovodu možno považovať za jednoduchú mikrovlnnú anténu.

Otvorený koniec vlnovodu je platforma s elektromagnetickým poľom.1

Vlastnosti elektromagnetického poľa na otvorenom konci vlnovodu.

1. Vlna nie je priečneho typu TEM. (má zložitejšiu štruktúru).

2. Okrem dopadajúcej vlny existuje aj odrazená.

3. Spolu s hlavným typom vĺn sú na konci vlnovodu prítomné vyššie typy vĺn.

Okrem toho je pole prítomné nielen v otvore vlnovodu, ale aj na vonkajšom povrchu v dôsledku toku prúdov na tento povrch z konca vlnovodu.

Zohľadnenie týchto faktorov značne komplikuje problém určenia poľa žiarenia z otvoreného konca vlnovodu a jeho rigorózne matematické riešenie naráža na veľké ťažkosti. Z tohto dôvodu sa zvyčajne používajú približné metódy riešenia. Pre toto riešenie je problém rozdelený na dve úlohy: interné a externé.

1) Vnútornou úlohou je nájsť pole v otvore vlnovodu.

2) Vonkajšou úlohou je nájsť pole žiarenia zo známeho poľa v apertúre.

Zvážte obdĺžnikový vlnovod.

Základný typ vlny.

Ryža. 45. Obdĺžnikový vlnovod (a) a štruktúra poľa v ňom pre vlnu typu: v rovine xOy (b); v rovine xOz (c); v rovine yOz (g).

;

;

.

Intenzita dopadajúceho elektromagnetického poľa v strede otvoru vlnovodu.

Vlnová dĺžka vo vlnovode.

Vlnová dĺžka vo voľnom priestore.

Komplexná odrazivosť.

Outfield field:

Charakteristická impedancia čela vlny na otvorenom konci vlnovodu.

Charakteristická impedancia média je .

Berúc do úvahy zistené vzťahy poľa v hlavných rovinách

Oblasť otvorenia vlnovodu.

Vzor žiarenia otvoreného konca pravouhlého vlnovodu.

Ryža. 46. ​​Vzor žiarenia z otvoreného konca pravouhlého vlnovodu pri

Ako je zrejmé z obrázkov, šírka vyžarovacieho diagramu je veľká. Na získanie ostrejšieho vyžarovacieho vzoru sa môže prierez vlnovodu postupne zväčšovať, čím sa vlnovod zmení na roh. V tomto prípade je štruktúra poľa vo vlnovode v podstate zachovaná.

Hladký nárast prierezu vlnovodu zlepšuje jeho koordináciu s voľným priestorom.

Ryža. 47. Hlavné typy elektromagnetických klaksónov.

Najrozšírenejšie sú sektorové a pyramídové rohy.

Zvážte pozdĺžny rez pravouhlého rohu rovinou E alebo H.

Ryža. 48. Pozdĺžny rez pravouhlým rohom.

Otvorenie klaksónu

Šírka otvoru klaksónu.

Dĺžka rohu.

Horná časť rohu.

Výskum rohoviny sa zvyčajne vykonáva pomocou približných metód kvôli matematickým ťažkostiam.

Spočiatku sa určí pole v otvore. Pri riešení tohto problému sa predpokladá, že roh je nekonečne dlhý a jeho steny sú ideálne vodivé.

Po vyriešení vnútorného problému sa vonkajší problém rieši obvyklou metódou, t.j. je radiačné pole.

H – rovinný sektorový roh.

Na nájdenie štruktúry poľa v rohu používame cylindrický súradnicový systém.

Vlna bude mať komponenty.

Ryža. 49. Cylindrický súradnicový systém na analýzu sektorových rohov.

Vyriešením systému Maxwellových rovníc a použitím asymptotických výrazov Hankelových funkcií pre veľké hodnoty argumentu získame nasledujúce hodnoty pre komponenty poľa

(1)

.

Tu je intenzita elektrického poľa v bode klaksónu so súradnicami a .

Vzorce (1) ukazujú, že pri veľkých zložkách a poli v rohu je priečna elektromagnetická valcová vlna. Vzhľadom na to, že väčšina použitých sirén má plochý otvor a vlna v zvukovodu je valcová, pole v apertúre nebude vo fáze.

Na určenie fázových skreslení v clone zvážte pozdĺžny rez klaksónu. Kruhový oblúk so stredom na vrchole rohu sleduje čelo vlny a je teda líniou rovnakých fáz. V ľubovoľnom bode, ktorý má súradnicu , fáza poľa zaostáva za fázou v strede otvoru (v bode ) o uhol

Ryža. 50. Smerom k určeniu fázových skreslení v apertúre rohu.

Keďže je to zvyčajne v rohoch, môžeme sa obmedziť na prvý termín rozšírenia

Vzorec (2) je približný. Môžu byť použité, keď alebo. V použitých klaksónoch sú tieto podmienky zvyčajne splnené.

Niekedy je vhodné určiť maximálne fázové chyby v apertúre klaksónu cez jeho dĺžku a polovicu uhla otvoru.

Vzorec platí pre všetky a .

Zo vzorca je zrejmé, že pre dané pole v clone platí, že čím menší bude rozdiel od súfázového poľa, tým väčšia bude dĺžka klaksónu. Rozmerové obmedzenia vyžadujú hľadanie kompromisného riešenia, t.j. určenie dĺžky klaksónu, pri ktorej maximálny fázový posun v jeho otvorení nepresiahne určitú prípustnú hodnotu. Táto hodnota je zvyčajne určená najväčším smerovým ziskom, ktorý je možné získať z klaksónu danej dĺžky. Pre sektorový zvukovod je maximálny povolený fázový posun , čo zodpovedá nasledujúcemu vzťahu medzi optimálnou dĺžkou zvukovodu, veľkosťou otvoru a vlnovou dĺžkou:

Aby sme určili rozloženie amplitúd poľa v otvore rohu, vezmeme

Pole v apertúre sektorového rohu teda môže byť nakoniec reprezentované výrazmi

Vzor žiarenia v rovine

Charakteristické závislosti smerového koeficientu na relatívnej apertúre zvukovodu pre rôzne dĺžky zvukovodu sú uvedené nižšie.

Ryža. 51. Závislosť KND N – sektorový klaksón na relatívnej šírke otvoru

pri rôznych dĺžkach klaksónu.

Aby sa eliminovala závislosť smerového koeficientu na osi y, vynesie sa súčin. Z grafov je zrejmé, že pre každú dĺžku horn existuje určitá apertúra horn, pri ktorej je smerový koeficient maximálny. Jeho pokles s ďalším nárastom sa vysvetľuje prudkým nárastom fázových chýb v clone.

Klaksón, ktorý má pre danú dĺžku maximálny smerový koeficient, sa nazýva optimálny. Z kriviek znázornených na obr. 3 je zrejmé, že v maximálnom bode kriviek zodpovedá rovnosť

Ak je dĺžka klaksónu dlhšia, potom s rovnakou plochou otvoru sa smerový koeficient zvyšuje, ale nie veľmi. Maximálne body smerového koeficientu zodpovedajú koeficientu využitia plochy otvoru.

Ak sa dĺžka klaksónu plynule zväčšuje, potom v limite at získame súfázové pole v apertúre klaksónu. Koeficient využitia oblasti spoločného režimu s kosínusovým rozložením amplitúdy poľa je rovný . Zväčšenie dĺžky klaksónu v porovnaní s jeho optimálnou dĺžkou teda nemôže zvýšiť koeficient smerovosti o viac ako

Vzhľadom na nízke straty možno účinnosť horn antén prakticky brať ako jednotu.

Sektorový klaksón E-rovina.

Pole v otvore rovinného sektorového rohu

(1)

Tu ; vzdialenosť od hrdla rohu.

Zo vzorca (1) je zrejmé, že hlavným rozdielom medzi poľom v rovinnom rohu a poľom vo vlnovode je valcový tvar vlny. V dôsledku toho dôjde k fázovým deformáciám v apertúre rohu, podobne ako k deformáciám v rovinnom rohu.

Ak je uhol otvorenia klaksónu malý, môžete dať . V tomto prípade môže byť intenzita elektrického poľa v otvore reprezentovaná:

Radiačné pole sektorového rohu v rovine

(2)

Z tohto vzorca vyplýva, že vzor žiarenia v rovine rovinného rohu je rovnaký ako vzor otvoreného konca vlnovodu.

Pole v rovine:

(3). . rohy.

V tomto prípade je vhodné prezentovať vzorec ako:

množstvá v zátvorkách sú priamo vynesené pozdĺž ordinátových osí na uvedených grafoch.

Vlnovodové žiariče majú široký vzor, ​​nízku smerovosť a sú zle prispôsobené voľnému priestoru. Na zvýšenie smerovosti, smerovosti a zlepšenie prispôsobenia prechádzajú na klaksónové antény.

Klaksónová anténa pozostáva z horn - časti vlnovodu s plynulo sa rozširujúcim prierezom a hornového napájacieho zdroja - vlnovodu s budiacim zariadením.

Húkačka premieňa úsek plochej vlny malých rozmerov v priereze vlnovodu na úsek približne rovinnej vlny oveľa väčších rozmerov v otvore zvukovodu. To vedie k zúženiu vzoru a zvýšeniu účinnosti v porovnaní s vlnovodným žiaričom. Okrem toho zväčšenie rozmerov prierezu vedie vo väčšine prípadov k tomu, že charakteristická impedancia klaksónu smeruje k charakteristickej impedancii voľného priestoru, čo zlepšuje prispôsobenie antény voľnému priestoru.

Medzi hlavné typy rohových antén patria (obr. 1) sektorové, pyramídové a kužeľové rohy.

Sektorový zvukovod je zvukovod, v ktorom sa zväčšuje iba jeden rozmer prierezu pravouhlého vlnovodu, zatiaľ čo druhý rozmer zostáva konštantný. Existuje H-sektorový roh (obr. 1 a), keď sa veľkosť vlnovodu v rovine H zväčšuje, a sektorový roh E (obr. 1 b), keď sa veľkosť vlnovodu v rovine E zväčšuje.

Pyramídový roh (obr. 1c) je roh, ktorého rozmery sa zväčšujú v oboch rovinách.

Kužeľový roh (obr. 1d) je roh s rozširujúcim sa kruhovým prierezom.

Antény vo forme otvoreného konca vlnovodu majú slabú smerovosť a ich zisk sa zvyčajne pohybuje v rozmedzí 6-7 dB. Takéto antény sa najčastejšie používajú ako prvky fázovaných anténnych polí, v prívodoch najjednoduchších parabolických antén a tiež ako slabo smerové antény pre lietadlá.

Na zvýšenie smerovosti a zníženie odrazu od otvoreného konca vlnovodu sa používajú trysky. Na obr. 1a N-sekčný klaksón, expandujúca v rovine vektora H. V horn vzniká vlna podobná vlne H 10 v pravouhlom vlnovode. Sektorový zvukovod sa však od vlnovodu líši tým, že v ňom čelo vlny tvorí valcovú plochu, fázová rýchlosť je premenlivá veličina v závislosti od pomeru a/l , pole vo veľkej vzdialenosti od hrdla rohu má podobu čisto priečnej vlny.

Fázová rýchlosť je približne určená vzorcom (1) a v blízkosti otvoru rohu sa blíži rýchlosti svetla, čo vedie k zníženiu odrazu vlny od vyžarujúcej plochy otvoru.

Ak je uhol otvorenia klaksónu ln malý, potom je čelo vlny vo výstupnom otvore takmer ploché a na výpočet vzoru v rovine H možno použiť vzorec (1). Hlavný lalok vzoru sa zužuje približne rovnako, ako sa zväčšuje veľkosť a otvoru rohu v porovnaní s veľkosťou širokej steny pravouhlého vlnovodu. Keď sa zväčšuje uhol otvorenia trysky an, čelo vlny v otvore je ohnuté, čo vedie k rozšíreniu vzoru. Fázu poľa na okraji otvoru v porovnaní s jeho hodnotou v strede otvoru možno určiť pomocou približného vzorca získaného z geometrických konštrukcií:

Kde R- dĺžka rohu. Rozdelenie fázy poľa na výstupnej apertúre rohu sa riadi kvadratickým zákonom.

Ako ukazujú výpočty, účinnosť horn antény pri pevnej dĺžke horn má charakteristickú závislosť od veľkosti otvoru znázornenej na obr. Prítomnosť maxima sa vysvetľuje skutočnosťou, že so zväčšujúcim sa uhlom otvorenia klaksónu sa na jednej strane zväčšuje relatívna veľkosť otvoru, čo vedie k zúženiu vzoru, na druhej strane

Obrázok 2. Závislosť smerovosti od rozmerov H-sektorovej sirény

podľa (2) sa kvadratická fázová chyba |Ф 2 | rýchlo zvyšuje, čo vedie k rozšíreniu vzoru. V dôsledku pôsobenia týchto dvoch faktorov dochádza pri určitej elektrickej veľkosti otvoru k maximálnej účinnosti. Ukazuje sa, že pre akúkoľvek dĺžku zvukovodu sa maximálna účinnosť dosiahne s kvadratickou fázovou chybou na okraji zvukovodu rovnajúcou sa 135 °C. N-sektorový roh, ktorý spĺňa túto podmienku, sa zvyčajne nazýva optimálny. Celkový CIP optimálneho H-sektorového rohu je približne 0,64 (0,81 je CIP apertúry v dôsledku distribúcie amplitúdy klesajúcej na nulu na okrajoch otvoru; 0,79 je CIP v dôsledku kvadratickej fázovej chyby).

Spolu s H-sektorovými rohmi sa používajú E-sektorové rohy rozširujúce sa v rovine vektora E. Šírka lúča v rovine sektorového rohu H-E je rovnaká ako šírka otvoreného konca vlnovodu a v v rovine E sa šírka lúča zmenšuje so zväčšujúcou sa veľkosťou b, ak je uhol riešenie pomerne malé. V E-sektorovom klaksóne je rozloženie amplitúdy poľa v otvore približne rovnomerné a kvadratická fázová chyba na okraji clony, zodpovedajúcej optimálnemu klaksónu s najvyššou smerovosťou, je 90°. V |F 2 |< 45° ДН в плоскости Е может быть рассчитана по формуле (1).

Najpoužívanejšie pyramídové rohy s obdĺžnikovým prierezom (obr. 3). Tieto rohy umožňujú zúžiť vzor v rovine H aj v rovine E. V pyramíde

Ryža. 3. Pyramídový roh

Húkačka vytvára sférickú vlnu, ktorej fázová rýchlosť je premenlivá a na otvorenom konci sa blíži rýchlosti svetla. V dôsledku toho je odraz vlny od otvoru nevýznamný - roh sa zhoduje s vlnovodom s otvoreným priestorom. Fázové skreslenia poľa v apertúre možno určiť vzorcom (2) v rovine H a podobným vzorcom (pri nahradení a za b ) v rovine E. S malými fázovými skresleniami (pri |Ф 2 |<45 0) ДН пирамидального рупора мало отличаются от ДН синфазного прямоугольного раскрыва с соответствующим амплитудным распределением и поэтому могут быть рассчитаны по формулам (1) и (2). Для уменьшения длины рупора обычно допускается квадратичное искажение фазы поля в раскрыве |Ф 2 | = 135° в плоскости Н и |Ф 2 | =90° в плоскости Е.

Takýto roh, ako už bolo uvedené, sa nazýva optimálny a jeho riadiaci faktor sa približne odhaduje podľa vzorca, kde prvý faktor zohľadňuje nerovnomernosť rozloženia amplitúdy v rovine H a druhý faktor zohľadňuje prítomnosť kvadratické fázové skreslenia v rovinách E a H.

Okrem rohovcov s pravouhlým prierezom sa používajú rohy s kruhovým prierezom, a to kužeľové rohy. Vznikajú rozšírením otvoreného konca kruhového vlnovodu excitovaného vlnou H 11. Vyžarovanie kužeľového rohu je podobné ako u pyramídového rohu a má tiež optimálne rozmery, ktoré možno považovať za priemer medzi veľkosťami optimálnych rohov E a H.

Výhodou rohových antén je jednoduchosť a dobré dosahové vlastnosti. Takmer všetky optimálne a dlhšie trysky môžu byť použité v celom pracovnom frekvenčnom pásme napájacieho vlnovodu. Samostatné rohové antény sa najčastejšie používajú v meracích inštaláciách, napríklad ako referenčné antény so známym ziskom. Okrem toho sa rohy široko používajú na napájanie zrkadlových a šošovkových antén, ako aj v iných typoch návrhov antén, ako sú impedančné.

Hlavnou nevýhodou rohovej antény je prítomnosť fázových skreslení v clone. Na zníženie týchto skreslení je potrebné zväčšiť dĺžku klaksónu.

Aby sa získala napríklad šírka vzoru rovnajúca sa 5°, musí byť dĺžka H-horna väčšia ako 60 l, t.j. roh sa ukáže ako veľmi objemný. To ukazuje, že vytváranie ostrých vzorov pomocou konvenčných rohových antén je ťažké. Túto nevýhodu možno odstrániť niekoľkými spôsobmi:

1) pomocou antén s viacerými rohmi. Otvor veľkosti L je tvorený n rohmi s otvormi L/n. V tomto prípade môže byť dĺžka antény R znížená n^2 krát. Tento spôsob však značne komplikuje ako samotnú anténu, tak aj jej napájací systém;

2) korekcia fázových skreslení pomocou zariadení na vyrovnávanie fáz. Posledne menované sú buď dielektrické šošovky inštalované v apertúre rohu (obr. 4a) alebo geodetické (kov-vzduch) šošovky (obr. 4b). Profil geodetickej šošovky je zvolený tak

ak by dĺžka geometrickej dráhy od vrcholu rohu k akémukoľvek bodu otvoru bola rovnaká. Je zrejmé, že použitie geodetických šošoviek je možné len vo vektorových rohoch. Klaksónové antény majú množstvo cenných vlastností: majú jednoduchý dizajn, dosah a relatívne nízku úroveň bočných lalokov. Sú však nepohodlné na vytváranie úzkych vzorov kvôli obmedzeniam vyplývajúcim z fázových deformácií poľa v clone. Klaksónové antény bez fázovej korekcie sa používajú na vytváranie širokých vzorov (desiatky stupňov). Takéto antény sú široko používané ako napájacie zdroje pre zrkadlové a šošovkové antény a ako antény pre meracie prístroje.

Na vytvorenie úzkych vzorov (niekoľko stupňov) sa používajú rohové antény so zariadeniami na vyrovnávanie fázy. Ešte ostrejšie vzory je možné získať pomocou systémov veľkého počtu rohov - anténnych polí.

Bibliografia:

1. Markov G.T., Sazonov D.M. Antény. – M.: Energia, 1975.

2. Shifrin Y.S. Antény. VIRTA pomenovaná po. Govorová L.A. 1976.

3. Gavelya N.P., Istrashkin A.D., Muravyov Yu.K. Serkov V.P. Antény. Ed. Muravyová Yu.P. VKAS. 1963. 1. časť, 2. časť.

Federálna agentúra pre vzdelávanie Ruskej federácie

Štátna technická univerzita v Krasnojarsku

Klaksónové antény

Vyplnil: čl. R 52-4

Sholotov P.A.

Kontroloval: Puzikov G.S.

Výpočet jedného rohu

Poďme vypočítať vlnovú dĺžku? a vlnové číslo k:

kde c = 3*108 m/s je rýchlosť svetla.

Výber rozmerov prierezu pravouhlého vlnovodu je založený na podmienke, že vo vlnovode sa šíri iba hlavný typ vlny H 10:

Na základe prijatej hodnoty? Vyberme si vlnovod značky R100 s rozmermi a*b=22,86*10,16 mm.

Vypočítajme smerový koeficient klaksónu:

Nájdite hodnoty optimálnych dĺžok rohov v rovinách E a H:

Na spojenie zvukovodu s vlnovodom používame rovnicu:

h1(1-a/a1) = h2(1-b/a2).

Aby sme zabezpečili, že fázové skreslenia v apertúre nepresiahnu prípustné hodnoty, berieme väčšiu hodnotu dĺžky h ako konštantné číslo a menšiu hodnotu vyjadríme ako väčšiu:

Vypočítajme uhly otvorenia klaksónovej antény:

Vypočítajme a zostrojme obrazec rohu.

a) V rovine E

Ryža. 3.

Šírka vzoru na úrovni 0,5: ? 0,5 = 5,4 o.

b) V rovine H

Ryža. 4. Smerový vzor klaksónu v rovine H

Šírka vzoru na úrovni 0,5: ? 0,5 = 4,9 o

Výpočet vyžarovacieho diagramu antény

1. Prevádzka v bežnom režime.

Smerový vzor radu rohových antén:

Mriežkový faktor je určený vzorcom:

kde d je vzdialenosť medzi žiaričmi.

V multiplikačnom obrazci bude niekoľko difrakčných maxím. Keďže rozmery otvoru jedného klaksónu sú 20*30 cm, nie je splnená podmienka zabezpečujúca existenciu jedného maxima. Ale pokiaľ sú difrakčné maximá umiestnené mimo hlavného laloka vzoru jedného žiariča, nebudú vo vzore mriežky, pretože sa zničia, keď sa diagramy vynásobia. Na základe toho určíme vzdialenosť medzi žiaričmi d opt, pri ktorej sa začínajú objavovať difrakčné laloky vo vzore čiary žiariča:

d opt = ?/sin(? 0 isl) .

Na základe vzoru jedného rohu zistíme, že v oboch rovinách (H- a E-rovine) ? 0 isl = 9 o, teda

d opt = 3,1/sin9 o = 19,8 cm.

Získaná hodnota d opt je veľkosťou blízka veľkosti otvoru sirény v rovine E a 2 = 20 cm, takže zoberme vzdialenosť medzi žiaričmi d = 20 cm. byť ako je znázornené na obr. 5

Vzhľadom na to, že pre rad žiaričov so spoločným režimom? = 0, nájdeme vyžarovací diagram celej antény v rovine E pomocou nasledujúceho vzorca:

Ryža. 6.

Šírka vyžarovacieho diagramu antény na nulovej úrovni a na úrovni 0,5 sa určuje takto:

Úroveň bočného laloku:

Poloha prvého difrakčného maxima je určená vzorcom:

Rozdiel = ± arcsin(p?? / d),

kde p je číslo difrakčného laloku.

Rozdiel = ± arcsin(3,1 / 20) = ±8,9o.

Vzor žiarenia radu žiaričov v H-rovine bude rovnaký ako u jedného žiariča v H-rovine.

2. Mimofázový prevádzkový režim.

Vypočítajme maximálnu odchýlku vzoru antény od normálu k jej povrchu:

Max = ? 0,7 isl.

Podľa grafu vzoru jedného rohu v rovine E (obr. 3) určíme čo? max = 4 o.

Vzdialenosť medzi radiátormi poľa s elektrickým výkyvom lúča by mala byť menšia ako optimálna. V našom prípade sa veľkosť otvoru sirény v rovine, v ktorej je lúč vychyľovaný, rovná optimálnej hodnote. Nie je teda možné zmenšiť vzdialenosť medzi žiaričmi, čo znamená, že difrakčné laloky mriežkového multiplikátora budú zahrnuté v hlavnom laloku vzoru žiariča. To povedie k zvýšeniu bočných lalokov vzoru antény.

Fázový rozdiel prúdov emitorov?? zistíme zo vzorca, ktorý určuje smer maximálneho žiarenia.

Vyžarovací diagram antény v mimofázovom režime zistíme vynásobením obrazca jedného žiariča v E-rovine F 2 (? 2) mriežkovým faktorom F n (? 2) pri ?? = 2,8 rad.

Ryža. 7.

Vypočítajme smerovosť a zisk antény.

kde S a = S? n je plocha vyžarovacieho povrchu antény.

Pripevnený na úzky koniec rohu. Na základe tvaru rohu sa rozlišujú E-sektorové, H-sektorové, pyramídové a kužeľové antény rohov.

Vlastnosti

Klaksónové antény sú veľmi širokopásmové a veľmi dobre zodpovedajú napájaciemu vedeniu - v skutočnosti je šírka pásma antény určená vlastnosťami vzrušujúceho vlnovodu. Tieto antény sa vyznačujú nízkou úrovňou zadných lalokov vyžarovacieho diagramu (až -40 dB) v dôsledku skutočnosti, že na tienistú stranu klaksónu je malý tok RF prúdov. Klaksónové antény s nízkym ziskom majú jednoduchý dizajn, ale dosiahnutie vysokého (>25 dB) zisku si vyžaduje použitie zariadení na nastavenie fázy vlny (šošoviek alebo zrkadiel) v otvore klaksónu. Bez takýchto zariadení musí byť anténa neprakticky dlhá.

Aplikácia

Klaksónové antény sa používajú samostatne aj ako napájače pre zrkadlové a iné antény. Rohová anténa, štrukturálne kombinovaná s parabolickým reflektorom, sa často nazýva horn-parabolická anténa. Rohové antény s nízkym ziskom sa často používajú ako meracie antény kvôli ich priaznivému súboru vlastností a dobrej opakovateľnosti.

Charakteristiky a vzorce

Zisk klaksónovej antény je určený jej otvorovou plochou a možno ho vypočítať pomocou vzorca:

$D=4\backslash pi\backslash frac(S)(\backslash lambda^2)\backslash nu$, Kde $S=L\_EL\_H$- oblasť otvárania klaksónu, $\backslash nu$- KIP (faktor využitia povrchu rohu), rovný 0,6 pre prípad, keď je rozdiel v dráhe stredového a obvodového lúča menší, ale blízky $\backslash pi/2$ a 0,8 pri použití zariadení na vyrovnávanie fázy vĺn.

Šírka hlavného laloku lúča podľa nulového žiarenia v rovine H:

$2\backslash phi\_(0H)=170^\backslash circ\backslash frac(\backslash lambda)(L\_H)$

Šírka hlavného laloku lúča podľa nulového žiarenia v rovine E:

$2\backslash phi\_(0E)=115^\backslash circ\backslash frac(\backslash lambda)(L\_E)$

Odkedy rovní $L\_E$ A $L\_H$ Spodná časť v rovine H je 1,5-krát širšia; na získanie rovnakej šírky laloka v oboch rovinách často vyberajú

$L\_H=l(,)5L\_E$

Na udržanie fázových skreslení v otvore klaksónu v prijateľných medziach (nie viac $\backslash pi/2$) je potrebné, aby bola splnená nasledujúca podmienka (pre pyramídový roh):

$\backslash frac(\backslash pi)(4\backslash lambda)\backslash left(\backslash frac(L^2\_E)(R\_E)\; +\; \backslash frac(L^2\_H)(R\_H)\; \backslash right)\backslash leqslant\backslash frac(\backslash pi)(2)$, Kde $R\_E$ A $R\_H$- výška plôch pyramídy tvoriacej roh.

Typy klaksónových antén

• Pyramídový roh - antény v tvare štvorstennej pyramídy, s obdĺžnikovým prierezom. Sú najpoužívanejším typom rohovej antény. Vyžaruje lineárne polarizované vlny.
• Sektorový roh - pyramídové rohy s expanziou iba v jednej rovine E alebo H.
• Kužeľový roh - otvor v tvare kužeľa s kruhovým prierezom. Používa sa s valcovými vlnovodmi na vytváranie kruhovo polarizovaných vĺn.
• Vlnitý roh - otvor rohov s paralelnými štrbinami alebo drážkami, ktorý je malý v porovnaní s vlnovou dĺžkou. Drážky pokrývajú vnútorný povrch rohu, cez os.

Vlnité rohy majú širšiu šírku pásma, nižšie bočné laloky a menšiu krížovú polarizáciu. Široko sa používajú ako zdroje pre satelitné antény a rádioteleskopy.

Klaksónová parabolická anténa

Horn-parabolická anténa je typ antény, v ktorej sú parabola a horna konštrukčne spojené. Výhodou tohto dizajnu v porovnaní s klaksónom je nízka úroveň bočných lalokov a úzky smerový vzor. Nevýhodou je, že váži viac ako parabolické antény. Príkladom použitia je horn-parabolická anténa vo vesmírnej stanici Mir, antény pre rádioreléové stanice.

Nastavenie antény

SWR antény sa nastavuje v jej vlnovodnej časti alebo v KVP výberom polohy a veľkosti napájacieho zdroja KVP. Nastavenie v časti vlnovodu sa vykonáva pomocou kolíkov alebo membrán.

Napíšte recenziu k článku "Anténa klaksónu"

Odkazy

• Šírenie rádiových vĺn, anténne napájacie zariadenia V. P. Chernyshev, D. I. Sheinman „Communication“, 1973.
• Mikrovlnné zariadenia a antény. D. I. Voskresensky, V. L. Gostyukhin, V. M. Maksimov, L. I. Ponomarev. Učebnica pre vysoké školy

Poznámky

Úryvok charakterizujúci anténu klaksónu

V tomto čase sa o príchode ministra so synom vedelo nielen v panenskej izbe, ale aj podoba oboch už bola podrobne opísaná. Princezná Marya sedela sama vo svojej izbe a márne sa snažila prekonať svoje vnútorné rozrušenie.
„Prečo písali, prečo mi o tom Lisa povedala? To predsa nemôže byť! - povedala si pri pohľade do zrkadla. - Ako sa dostanem von do obývačky? Aj keby som ho mal rád, teraz by som s ním nemohol byť sám." Predstava otcovho pohľadu ju desila.
Malá princezná a m lle Bourienne už dostali od slúžky Mashy všetky potrebné informácie o tom, aký bol syn ministra ryšavého, čierno-čierneho fešáka, a o tom, ako ich ocko silou mocou ťahal na schody a on, ako orol, kráčal tri kroky naraz, rozbehol sa za ním. Po obdržaní tejto informácie vstúpila malá princezná a pani Bourienne do princezninej komnaty, ktorých živými hlasmi bolo stále počuť z chodby.
– Ils sont prichádza, Marieie, [Prišli, Marie,] vieš? - povedala malá princezná, krútiac sa bruškom a ťažko sa posadila na stoličku.
Už nebola v blúzke, v ktorej ráno sedela, ale mala na sebe jedny zo svojich najlepších šiat; hlavu mala starostlivo ozdobenú a na tvári živosť, ktorá však neskrývala ovisnuté a mŕtve kontúry jej tváre. V odeve, v akom bežne chodila na spoločenské akcie v Petrohrade, bolo ešte badateľnejšie, o čo horšie vyzerala. M lle Bourienne si nevšimla aj nejaké vylepšenie svojho outfitu, vďaka čomu bola jej pekná svieža tvár ešte príťažlivejšia.
– Eh bien, et vous restez comme vous etes, chere princezna? - ona hovorí. – On va venir annoncer, que ces messieurs sont au salon; il faudra descendre, et vous ne faites pas un petit brin de toilette! [No, máš stále na sebe to, čo si mala na sebe, princezná? Teraz prídu povedať, že sú vonku. Budeme musieť ísť dole, ale aspoň sa trochu oblečieš!]
Malá princezná vstala zo stoličky, zavolala slúžku a narýchlo a veselo začala vymýšľať outfit pre princeznú Maryu a dať ho do popravy. Princezná Marya sa cítila vo svojom pocite sebahodnoty urazená tým, že ju znepokojil príchod sľúbeného ženícha, a ešte viac ju urazilo, že obe jej kamarátky ani len nenapadlo, že by to mohlo byť inak. Povedať im, ako sa hanbila za seba a za nich, znamenalo prezradiť jej úzkosť; Navyše, odmietnuť oblečenie, ktoré jej bolo ponúknuté, by viedlo k dlhým vtipom a naliehaniu. Začervenala sa, jej krásne oči zhasli, tvár sa jej pokryla škvrnami as tým škaredým výrazom obete, ktorý sa jej najčastejšie usadzoval na tvári, sa vzdala moci m lle Bourienne a Lisy. Obom ženám celkom úprimne záležalo na tom, aby bola krásna. Bola taká zlá, že ani jednému z nich nenapadlo konkurovať jej; preto, celkom úprimne, s tým naivným a pevným presvedčením žien, že outfit dokáže urobiť tvár krásnou, sa pustili do jej obliekania.
"Nie, naozaj, ma bonne amie, [môj dobrý priateľ], tieto šaty nie sú dobré," povedala Lisa a z diaľky sa pozrela na princeznú. - Povedz, aby som slúžil, máš tam masaka. Správny! Nuž, možno sa rozhoduje o osude života. A toto je príliš ľahké, nie dobré, nie, nie dobré!
Neboli zlé šaty, ale tvár a celá postava princeznej, ale M lle Bourienne a malá princezná to necítili; Zdalo sa im, že keď si na vlasy vyčesané dohora dajú modrú stuhu, z hnedých šiat stiahnu modrú šatku a pod., všetko bude v poriadku. Zabudli na to, že vystrašená tvár a postava sa nedajú zmeniť, a preto nech už rám a výzdobu tejto tváre upravili akokoľvek, samotná tvár zostala žalostná a škaredá. Po dvoch-troch premenách, ktorým sa princezná Marya poslušne podriadila, v momente, keď bola vyčesaná (účes, ktorý jej úplne zmenil a pokazil tvár), v modrej šatke a elegantných šatách ju malá princezná párkrát obišla. , malou rukou si tu narovnala záhyb šiat, tam zatiahla šatku a pozrela, skloniac hlavu, teraz z tejto strany, teraz z druhej.
"Nie, to nie je možné," povedala rozhodne a zovrela ruky. – Nie, Marie, rozhodnutie ca ne vous va pas. Je vous aime mieux dans votre petite robe grise de tous les jours. Non, de grace, faites cela pour moi. [Nie, Marie, toto ti rozhodne nevyhovuje. Milujem ťa lepšie v tvojich šedých každodenných šatách: prosím, urob to pre mňa.] Káťa,“ povedala slúžke, „prines princeznej sivé šaty a uvidíš, pani Bourienne, ako to zariadim,“ povedala. s úsmevom umeleckého očakávania radosti.

Výpočet riadiacej antény………………………………………………………3

Výpočet klaksónovej antény……………………………………………………………………… 10

Výpočet jednozrkadlovej parabolickej antény………………………17

Závery z výpočtových prác…………………………………………………..24

Zoznam referencií……………………………………………………………….25

Vibrátorové antény sa používajú v oblasti milimetrových, centimetrových, decimetrových, metrových a dlhších vlnových dĺžok a sú to priame vodiče vybudené v určitých bodoch. Vibrátorové antény v závislosti od konštrukcie majú smerovosť od niekoľkých jednotiek až po desiatky tisíc a používajú sa v rádiokomunikačných systémoch, rádionavigácii, televízii, telemetrii a iných oblastiach rádiového inžinierstva.

Na zvýšenie smerovosti sa používa vibrátor s reflektorom a jedným alebo viacerými direktormi. Takáto anténa sa nazýva riadiaca anténa a je široko používaná v rôznych oblastiach rádiovej komunikácie v rozsahu VHF. Čím viac režisérov, tým väčší KND a už hlavný okvetný lístok DN. Typicky je účinnosť smerových antén 10...30, ale sú známe návrhy smerových antén s účinnosťou = 80...100.

Kreslenie 1.1 - Celkový pohľad na riadiacu anténu

Na obrázku je znázornený aktívny vibrátor s dĺžkou , reflektor s dĺžkou , direkt s dĺžkou , výložník, stožiar a montážna krabica antény, ako aj vzdialenosti od vibrátora k reflektoru, od vibrátor k režisérovi a dĺžka samotnej antény.

Teoretický výpočet parametrov antény.

V riadiacej anténe sa dĺžka aktívneho vibrátora rovná rezonančnej dĺžke:

Pri takejto dĺžke má vstupný odpor reaktívnu časť blízku nule. Dĺžka reflektora musí byť väčšia ako rezonančná dĺžka:

Dĺžka riaditeľov je menšia ako rezonančná dĺžka:

Okrem toho sa dĺžka režisérov znižuje od prvého po posledného.

Pre systém vibrátor-reflektor sa optimálna vzdialenosť z hľadiska maximálnej účinnosti volí v medziach:

Pre systém je vibrátor prvým riaditeľom:

Vzdialenosť medzi susednými riaditeľmi sa berie v rámci limitov:

Vlnová dĺžka sa určuje podľa vzorca:

Kde je rýchlosť svetla a frekvencia kanála. Pretože dostaneme 5 - 6 televíznych kanálov, potom vezmeme priemernú frekvenciu obsadených frekvenčných pásiem týchto dvoch kanálov: potom sa vlnová dĺžka zo vzorca (1.7) bude rovnať:

Vypočítajme dĺžky anténnych vibrátorov a vzdialenosť medzi nimi pomocou vzorcov (1.1 – 1.6):

Celkovú dĺžku antény a jej obrázok na obrázku 1.2 zoberieme z programu VIBRAT.

Kreslenie 1.2 - Celkový pohľad na vypočítanú riadiacu anténu

Na nájdenie smerového vzoru antény v rovine použijeme vzorec (1.8):

Kde je počet vibrátorov, k je vlnové číslo a je priemerná vzdialenosť medzi vibrátormi.

Dosadením (1.9) a (1.10) do (1.8) a číselnými hodnotami dostaneme výraz na nájdenie vzoru danej antény:

Skonštruujeme normalizovaný diagram žiarenia pomocou balíka Mathcad. Pretože je symetrický okolo nuly, potom ho zostrojíme pre:

Kreslenie 1.3 - DN v rovine

Z grafu môžete určiť šírku hlavného laloku a maximálnu úroveň bočných lalokov: .

Faktor smerovosti a šírka hlavného laloku sú určené vzorcami (1.10-1.11):

Koeficienty a sú určené z grafu na obrázku 1.4:

Kreslenie 1.4 - Tabuľka kurzov

Poďme určiť vlnovú dĺžku antény:

Keď poznáme vlnovú dĺžku antény a použijeme obrázok 1.4, určíme, že . potom:

Porovnajme získané výsledky výpočtov s výsledkami vypočítanej direktívnej antény modelovanej v programe. Výsledky majú mierny nesúlad v dôsledku toho, že použité vzorce sú približné a nezohľadňujú množstvo faktorov.

Kreslenie 1.5 - Riadiaca anténa vypočítaná vo VIBRAT

Záver: vypočítali sme faktor smerovosti, parametre DP a DP smerovej antény v danom frekvenčnom rozsahu. Pomocou programu VIBRAT sme túto anténu nasimulovali a overili platnosť získaných parametrov.