Рупарная антэна — гэта апертурная антэна, якая выкарыстоўвае расшыраны хвалявод для выкіду электрамагнітнай энергіі ў вольную прастору або збору ўваходнай энергіі з пэўнага кірунку. Яе простая канструкцыя, прадказальная дыяграма выпраменьвання, адносна высокая накіраванасць і здольнасць працаваць у карысных мікрахвалевых і міліметровых хвалях робяць яе распаўсюджаным выбарам для вымярэнняў антэн, радараў, спадарожнікавай сувязі, выпрабаванняў электрамагнітнай сумяшчальнасці, адбівальнікаў і даследчых сістэм.
У гэтым кіраўніцтве тлумачыцца, як працуюць рупорныя антэны, асноўныя тыпы рупорных антэн, важныя параметры прадукцыйнасці, іх перавагі і абмежаванні, а таксама як выбраць прыдатную канструкцыю для канкрэтнага радыёчастотнага прымянення.
Што такое рупарная антэна?
Рупарная антэна фармуецца шляхам паступовага пашырэння канца хвалявода. Хвалявод нясе накіраваную электрамагнітную моду, а расшыраная частка забяспечвае пераход ад меншага папярочнага сячэння хвалявода да большай выпраменьвальнай апертуры. У апертуры электрамагнітнае поле ўводзіцца ў вольную прастору і фарміруе накіраваны прамень.
Расплаў можа быць прамавугольным, пірамідальным, канічным, рабрыстым, гафрыраваным або спалучаным з лінзай або палярызацыйнай сеткай. Кожная геаметрыя змяняе працоўную паласу паласы антэны, каэфіцыент узмацнення, шырыню прамяня, паводзіны палярызацыі, размеркаванне фаз, узровень бакавых пялёсткаў і механічныя памеры.
Рупарная антэна з'яўляецца пасіўнай. Яна не стварае радыёчастотную магутнасць і не ўзмацняе сігнал. Яе бачны ўзмацненне адбываецца за кошт канцэнтрацыі выпраменьвальнай энергіі ў вузейшай вуглавой вобласці ў параўнанні з ізатропным выпраменьвальнікам. Такая ж накіраванасць паляпшае прыём з патрэбнага кірунку.
Як працуе рупарная антэна?
Працу рупорнай антэны можна зразумець у чатыры этапы:
- Энергія паступае праз корм.Прамавугольны або круглы хвалявод, пераход паміж кааксіяльнымі і хваляводнымі прыладамі або іншы радыёчастотны інтэрфейс узбуджае патрэбную моду распаўсюджвання.
- Хвалявод паступова пашыраецца.Расклёшаная частка павялічвае плошчу папярочнага сячэння і памяншае рэзкі пераход, які мог бы адбыцца ў хваляводзе з адкрытым канцом.
- Поле распаўсюджваецца па ўсёй адтуліне.Геаметрыя рупора кантралюе размеркаванне амплітуды і фазы па апертуры. Памер апертуры і аднастайнасць поля моцна ўплываюць на ўзмацненне, шырыню прамяня, бакавыя пялёсткі і крыжаваную палярызацыю.
- Адтуліна выпраменьвае ў вольную прастору.Палі на апертуры аб'ядноўваюцца, каб стварыць накіраваную дыяграму далёкага поля. Большая электрычная апертура звычайна забяспечвае больш высокую накіраванасць і вузейшы прамень, пры ўмове кантролю фазавай памылкі і страт.
Расшырэнне не цалкам ліквідуе адлюстраванне або неадпаведнасць імпедансу. Замест гэтага, правільна распрацаванае расшырэнне забяспечвае больш паступовы пераход, дапамагаючы дасягнуць прымальнага КСВ і эфектыўнасці выпраменьвання ва ўсім зададзеным дыяпазоне. Канчатковыя характарыстыкі залежаць ад рэжыму падачы, вугла расшырэння, даўжыні рупора, памераў апертуры, дакладнасці вырабу і любых грабянёў, гафрыраваных паверхняў, лінзаў або палярызацыйных структур, якія выкарыстоўваюцца ў канструкцыі.
Параметры прадукцыйнасці антэны Key Run
Дыяпазон рабочых частот
Карыстальны дыяпазон частот павінен быць сумяшчальны з хваляводам або раздымам, які сілкуецца, і з геаметрыяй рупора. Прадукцыйнасць варта правяраць па ўсёй неабходнай паласе, а не толькі на цэнтральнай частаце. Для рупора з хваляводным харчаваннем асабліва важныя выбраная паласа хвалявода і фланец.
Каэфіцыент узмацнення і памер дыяфрагмы
Каэфіцыент узмацнення апісвае, наколькі моцна антэна канцэнтруе энергію ў пэўным кірунку, у тым ліку ўплыў эфектыўнасці антэны. Большы каэфіцыент узмацнення звычайна патрабуе большай электрычнай апертуры. На ніжэйшых частотах для дасягнення таго ж каэфіцыента ўзмацнення звычайна патрабуецца фізічна большы рупор.
Шырыня прамяня і дыяграма выпраменьвання
Палова магутнасці паказвае шырыню прамяня асноўнага прамяня. Рупар з больш высокім каэфіцыентам узмацнення звычайна мае вузейшы прамень. Інжынерам таксама варта ўлічваць узроўні бакавых пялёсткаў, паводзіны пярэдняй і задняй частак, а таксама дыяграмы накіраванасці ў плоскасці E і H, паколькі два рупары з падобным каэфіцыентам узмацнення могуць мець розныя характарыстыкі пакрыцця і бакавых пялёсткаў.
КСХ і страты на адлюстраванне
КСВ і страты на адлюстраванне паказваюць, наколькі добра ўваходны сігнал антэны сумяшчальны з радыёчастотнай сістэмай. Дрэннае супадзенне павялічвае адлюстраваную магутнасць і можа паменшыць магутнасць, якая падаецца на антэну. Дапушчальная мяжа залежыць ад перадатчыка, прымача, страт у кабелі, патрабаванняў да каліброўкі і запасу сістэмы.
Палярызацыя і крос-палярызацыя
Рупарныя антэны могуць падтрымліваць лінейную, падвойна-лінейную, кругавую або падвойна-кругавую палярызацыю пры распрацоўцы адпаведнай структуры падачы і палярызацыі. Патрэбная палярызацыя павінна адпавядаць сістэме. Калі важная чысціня палярызацыі, варта ацаніць крыжава-палярызацыйную здольнасць, восевае суадносіны для кругавой палярызацыі і ізаляцыю партоў для падвойна-палярызаваных канструкцый.
Магутнасць і радыёчастотны інтэрфейс
Для магутных мікрахвалевых сістэм часта выбіраюцца рупары з хваляводным харчаваннем, але рэальная магутнасць залежыць ад поўнай зборкі, уключаючы хвалявод, пераходы, раздымы, ціск, матэрыял і асяроддзе эксплуатацыі. Фланец або кааксіяльны раз'ём павінны механічна і электрычна адпавядаць астатняй частцы радыёчастотнага ланцуга.
Распаўсюджаныя тыпы рупарных антэн
Пірамідальная раговая антэна
Пірамідальны рупар разганяецца як у плоскасці E, так і ў плоскасці H прамавугольнага хвалявода. Гэта адна з найбольш шырока выкарыстоўваных геаметрый рупараў, якая звычайна выкарыстоўваецца ў вымярэннях антэн, прымяненні да апорных сігналаў са стандартным узмацненнем, радыёлакацыйных сістэмах і адбівальніках.
Сектаральная рупарная антэна
Сектаральны рупар пашыраецца толькі ў адной плоскасці. Сектаральны рупар у плоскасці Е пашыраецца ў плоскасці Е, а сектаральны рупар у плоскасці Н — у плоскасці Н. Такія канструкцыі карысныя, калі ў дзвюх асноўных плоскасцях патрэбна розная шырыня прамяня або калі механічныя абмежаванні спрыяюць аднаплоскаснаму пашырэнню.
Канічная рупарная антэна
Канічны рупор звычайна сілкуецца круглым хваляводам і мае круглую апертуру. Ён можа падтрымліваць патрабаванні да ратацыйна-сіметрычнага прамяня і можа быць настроены на лінейную або кругавую палярызацыю ў залежнасці ад сілкавання і рэжыму ўзбуджэння.
Гафрыраваная антэна з рупарам
Гафрыраваныя элементы выкарыстоўваюцца для кіравання паверхневымі токамі і апертурнымі палямі. Добра распрацаваны гафрыраваны рупор можа забяспечыць сіметрычны прамень, нізкі ўзровень бакавых пялёсткаў і нізкую крыжава-палярызацыю, што робіць яго прывабным для дакладных сілкаванняў, сістэм спадарожнікавай сувязі, радыёастраноміі і вымяральных прымяненняў.
Двухрэбрыстая шырокапалосная рупарная антэна
Грабяні змяняюць размеркаванне поля хвалявода і зніжаюць эфектыўную частату зрэзу, што дазваляе выкарыстоўваць больш шырокую рабочую паласу паласы, чым многія традыцыйныя аднакалясныя рупоры. Двухграбяністыя шырокапалосныя рупоры шырока выкарыстоўваюцца ў выпрабаваннях на электрамагнітную сумяшчальнасць, відэаназіранні, шырокапалосных вымярэннях і лабараторных сістэмах. Іх узмацненне, дыяграма накіраванасці і КСХН усё роўна павінны пераглядацца па ўсёй паласе, паколькі прадукцыйнасць шырокапалоснага сігналу па змаўчанні неаднастайная.
Двухпалярызаваная і цыркулярнапалярызаваная рупарная антэна
Двухпалярызаваныя рупары выкарыстоўваюць асобныя парты або артамадальную структуру для падтрымкі дзвюх артаганальных палярызацый. Цыркулярнапалярызаваныя рупары ўключаюць палярызатар або адпаведную мадальную структуру для стварэння правабаковай або левабаковай кругавой палярызацыі. Асноўныя характарыстыкі ўключаюць ізаляцыю партаў, крыжава-палярызацыйную нагрузку і восевае суадносіны.
Антэна з лінзай і рупарам
Рупар з лінзай размяшчае электрамагнітную лінзу перад адтулінай рупару для фарміравання фазавага фронту. У залежнасці ад канструкцыі, лінза можа павялічваць накіраванасць, памяншаць фізічную даўжыню, неабходную для мэтавай адтуліны, або ствараць сфакусаванае поле для вымярэння матэрыялаў і прымянення ў блізкім полі.
Перавагі і абмежаванні рупарных антэн
Перавагі
- Накіраванае выпраменьванне з прадказальнымі дыяграмамі накіраванасці ў E-плоскасці і H-плоскасці
- Карысны ўзмацненне ў мікрахвалевым і міліметровым дыяпазонах частот
- Добрая эфектыўнасць выпраменьвання пры кантролі страт у правадніках і пераходах
- Ад сярэдняй да шырокай працоўнай паласы, у залежнасці ад канструкцыі рупора і падачы
- Высокая магутнасць у адпаведных канфігурацыях з хваляводным харчаваннем
- Механічная прастата і паўтаральнасць прадукцыйнасці
- Даступнасць у лінейнай, падвойна палярызаванай і цыркулярна палярызаванай канфігурацыях
Абмежаванні
- Фізічныя памеры павялічваюцца са зніжэннем частаты або павелічэннем неабходнага ўзмацнення
- Вельмі высокі каэфіцыент узмацнення можа запатрабаваць вялікай дыяфрагмы або дадатковай лінзы ці адбівальніка.
- Памылка фазы дыяфрагмы можа абмяжоўваць узмацненне і паўплываць на прадукцыйнасць бакавых пялёсткаў
- Шырокапалосныя мадэлі могуць паказваць значныя змены ў каэфіцыенце ўзмацнення і шырыні прамяня па ўсім дыяпазоне
- Патрабаванні да дакладнай палярызацыі і нізкага ўзроўню бакавых пялёсткаў могуць павялічыць складанасць праектавання і вытворчасці
Прымяненне рупарнай антэны
Вымярэнне і каліброўка антэны
Рупоры з характарызацыяй і стандартным каэфіцыентам узмацнення часта выкарыстоўваюцца ў якасці эталонных антэн пры вымярэнні каэфіцыента ўзмацнення, дыяграмы накіраванасці, палярызацыі і далёкасці антэны. Іх стабільная геаметрыя і добра вывучаныя ўласцівасці карысныя для паўтаральных лабараторных і метралагічных работ.
Выпрабаванні на электрамагнітную залежнасць і электрамагнітныя перашкоды
Шырокапалосныя рупоры выкарыстоўваюцца для вымярэнняў выпраменьвання і выпрабаванняў на ўстойлівасць да выпраменьвання ў мікрахвалевых дыяпазонах частот. Інжынеры-выпрабавальнікі выбіраюць антэну ў адпаведнасці з патрэбнай паласой, напружанасцю поля, узроўнем магутнасці, зменай узмацнення і дадзенымі каліброўкі.
Радар і дыстанцыйнае зандзіраванне
Рупарныя антэны могуць служыць як асобныя накіраваныя антэны, так і крыніцамі сігналу для адбівальнікаў у радарных, візуалізацыйных, дыстанцыйных і сістэмах характарыстыкі матэрыялаў. Форма прамяня, чысціня палярызацыі і кіраванне бакавымі пялёсткамі могуць мець вырашальнае значэнне ў гэтых прымяненнях.
Спадарожнікавая і кропкавая сувязь
Рупарныя антэны выкарыстоўваюцца ў якасці сілкавальных і накіраваных антэн у мікрахвалевых і міліметровых хвалях. У залежнасці ад сістэмы, інжынеры могуць аддаваць прыярытэт узмацненню, сіметрыі прамяня, кругавой палярызацыі, нізкай крыжаванай палярызацыі або ахове навакольнага асяроддзя.
Падводка адбівальніка і лінзы
Рупор можа асвятляць парабалічны адбівальнік або дыэлектрычную лінзу. Выбар дыяграмы накіраванасці ўплывае на асвятленне апертуры, пераліў, эфектыўнасць, бакавыя пялёсткі і агульную дыяграму накіраванасці камбінаванай антэннай сістэмы.
Як выбраць рупорную антэну
Пачніце з поўных сістэмных патрабаванняў, а не выбірайце толькі па ўзмацненні:
- Вызначце працоўную паласу.Пацвердзіце мінімальную і максімальную частаты, а таксама тое, ці патрабуецца бесперапынная або кропкавая праца.
- Усталюйце каэфіцыент узмацнення і мэтавае пакрыццё.Параўнайце ўзмацненне разам з шырынёй прамяня ў плоскасцях E і H па ўсёй паласе.
- Выберыце палярызацыю.Выберыце лінейную, падвойную лінейную, правабаковую кругавую, левабаковую кругавую або падвойную кругавую палярызацыю па меры неабходнасці.
- Праверце якасць узору.Праверце бакавыя пялёсткі, крос-палярызацыю, восевае суадносіны, характарыстыкі пярэдняй і задняй частак і ізаляцыю партоў, дзе гэта магчыма.
- Праверце супадзенне і інтэрфейс.Пацвердзіце КСХН або страты на адлюстраванне, памер хвалявода, стандарт фланца, тып раздыма і механічнае мацаванне.
- Улічвайце ўладу і навакольнае асяроддзе.Улічвайце магутнасць перадатчыка, каэфіцыент запаўнення, тэмпературу, абарону ад непагадзі, патрэбы ў радыусе абароту і ўмовы ўстаноўкі.
- Выкарыстоўвайце вымераныя дадзеныя, дзе гэта неабходна.Для каліброўкі, праверкі адпаведнасці і сістэм дакладнасці выкарыстоўвайце спецыфічны для мадэлі ліст дадзеных і вымераныя калібравальныя дадзеныя, а не спадзявайцеся на намінальнае апісанне сямейства.
Для практычнага параўнання фактараў адбору гл.Кіраўніцтва па выбары рупорнай антэны MISO RFВы таксама можаце праглядзець поўныДыяпазон радыёчастотнай MISO рупорнай антэны.
Часта задаваныя пытанні
Ці ўзмацняе рупорная антэна сігнал?
Не. Рупарная антэна — гэта пасіўная прылада. Яе ўзмацненне атрымліваецца за кошт накіравання перададзенай або прынятай энергіі, а не за кошт электроннага ўзмацнення.
Ці ўсе рупорныя антэны шырокапалосныя?
Не. Многія рупарныя антэны прапануюць карысную паласу прапускання, але фактычная далёкасць дзеяння залежыць ад сілкавання, рэжымаў хвалявода, геаметрыі распылення, структуры ўзгаднення і сеткі палярызацыі. Двухгрэбнёвыя рупары спецыяльна распрацаваны для больш шырокіх палас прапускання.
Ад чаго залежыць узмацненне рупорнай антэны?
На каэфіцыент узмацнення ўплываюць памер электрычнай апертуры, эфектыўнасць апертуры, размеркаванне фазы і амплітуды, страты ў правадніку і частата. Большая электрычная апертура звычайна забяспечвае больш высокую накіраванасць, але для пераўтварэння памеру апертуры ў карыснае ўзмацненне патрабуецца добры кантроль поля.
У чым розніца паміж рупорным дынамікам са стандартным узмацненнем і шырокапалосным рупорным дынамікам?
Рупар са стандартным каэфіцыентам узмацнення прызначаны для забеспячэння прадказальнага, добра характарызаванага ўзмацнення ў зададзеным дыяпазоне частот і часта выкарыстоўваецца ў якасці эталона для вымярэнняў. Шырокапалосны рупар аддае прыярытэт працы ў больш шырокім дыяпазоне частот, прычым узмацненне і шырыня прамяня могуць істотна змяняцца ў гэтым дыяпазоне.
Працуйце з RF MISO
RF MISO пастаўляе стандартныя і індывідуальныя рупарныя антэны для мікрахвалевага і міліметровага дыяпазону, у тым ліку пірамідальныя, канічныя, шырокапалосныя, гафрыраваныя, з падвойнай палярызацыяй, цыркулярнай палярызацыяй і лінзавыя канструкцыі. Выбар заўсёды павінен грунтавацца на канкрэтным дыяпазоне частот, узмацненні, дыяграме накіраванасці, палярызацыі, КСХН, патрабаваннях да інтэрфейсу і навакольнага асяроддзя.
Азнаёмцеся з нашымівырабы з рупарнай антэны or звязацца з РФ MISOкаб абмеркаваць вашу заяўку і тэхнічныя патрабаванні.
Спасылкі і дадатковая літаратура
Час публікацыі: 28 сакавіка 2024 г.
