Изучение рупорных, рупорно-линзовых и линзовых антенн

Лабораторная работа №2

Цель работы:

1. Изучить свойства рупорных, рупорно-линзовых и линзовых антенн;

2. Получить навыки измерения ДН и КНД антенн.

Теоретические сведения:

Линзовые антенны (рис.1а) представляют собой широкий класс антенн самых разнообразных типов и конструкций, применяемых в сантиметровом диапа­зоне волн. Принцип работы любой линзовой антенны основан на преломлении электромагнитных волн при переходе их в среду с другой диэлектрической постоянной.

а) б) в)

Рисунок 1 – Виды апертурных антенн

Антенна состоит из облучателя "F" и линзы "S". Облучатель распо­ложен обычно на фокусном расстоянии f от линзы. Излучаемая облучателем сферическая волна, достигнув выходной по­верхности линзы изменяет свою форму, превращаясь в плоскую волну на выходе линзы при соответствующем профиле входной поверхности.

Характеристики и параметры рупорных антенн (рис.1б) зависят от типа волны в волноводе, линейных размеров раскрыва а_р, b_р, от глубины рупора и частоты. Рупорные антенны имеют КНД от нескольких единиц до нескольких тысяч и применяются как самостоятельные антенны в диапазоне миллиметровых, сантиметровых и дециметровых волн и как элементы более сложных антенн.

Комбинацией рупорной и линзовой антенны является так называемая рупорно-линзовая антенна (рис.1в). Принцип действия рупорно-линзовой антенны аналогичен линзовой. Линза определенной конфигурации, вставляется не­посредственно в рупор для коррекции фазовых искажений в раскрыве рупора. Линза в раскрыве рупора преобразует сферическую или цилиндрическую волну в плоскую, ввиду чего уменьшается ширина основного лепестка, резко понижается интенсивность боковых лепестков и увеличивается коэф­фициент усиления антенны.

Выполнение работы:

1. Исследование линзовой антенны

Рисунок 2 – Схема установки с линзовой антенной

В данной установке исследуемой является приемная антенна, уста­новленная на вращающемся основании, поворачивающимся на 360°. Для получения правильных резуль­татов измерения необходимо, чтобы приемная и передающая антенны нахо­дились в волновой зоне.

Таблица 1 – Результаты произведенных измерений

0
9,1 ГГц
9,3 ГГц

Рисунок 3 – Диаграмма направленности линзовой антенны

При f=9,1 ГГц = ⁰

При f=9,3 ГГц = ⁰

2. Исследование рупорной антенны(малый рупор)

Рисунок 4 – Схема установки с рупорной антенной

Таблица 2 – Результаты произведенных измерений

0
9,1 ГГц		13.5				7.5
9,3 ГГц			4.5		3.5

 

Рисунок 5 – Диаграмма направленности рупорной антенны

При f=9,1 ГГц = ⁰

При f=9,3 ГГц = ⁰

3. Исследование рупорно-линзовой антенны

Рисунок 6 – Схема установки с рупорно-линзовой антенной

Таблица 3 – Результаты произведенных измерений

0
9,1 ГГц
9,3 ГГц

 

 

Рисунок 7 – Диаграмма направленности рупорно-линзовой антенны

При f=9,1 ГГц = ⁰

При f=9,3 ГГц = ⁰

4. Исследование рупорной антенны(большой рупор)

Рисунок 8 – Схема установки с рупорной антенной

Таблица 2 – Результаты произведенных измерений

0
9,1 ГГц
9,3 ГГц

 

Рисунок 9 – Диаграмма направленности рупорной антенны

При f=9,1 ГГц = ⁰

При f=9,3 ГГц = ⁰

Вывод: для линзовой антенны с увеличением частоты ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности растет, т.е. направленность антенны снижается. Диаграмма направленности рупорных и линзовых антенн имеют характерно выраженный главный лепесток, что свидетельствует об узконаправленности. Для линзовых антенн с малым рупором с ростом частоты наблюдается увеличение . Для рупорных антенн диаграмма направленности широконаправленная, с увеличением размеров рупора ширина главного лепестка уменьшается. Диаграмма направленности рупорных антенн больше изменяется от частоты по сравнению с диаграммой направленности линзовых антенн.