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 ар, bр, 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.