12.7. Облучатели зеркальных антенн

Облучатель зеркальной антенны является важнейшим ее элементом, во многом

определяющим характеристики антенной системы в целом. Он представляет собой небольшую

антенну, которая должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Иметь ДН, обеспечивающую надлежащее облучение зеркала и имеющую минимальный

уровень боковых лепестков.

2. Иметь минимальные размеры.

3. Если зеркало фокусирует параллельный пучок лучей в точку (фокус), то иметь фазовый

центр.

4. Пропускать без пробоя заданную мощность.

5. Иметь требуемую диапазонность.

6. Иметь небольшой вес и достаточную механическую прочность креплений.

7. Обеспечивать необходимую стойкость к воздействию метеоусловий и возможность

полной герметизации фидерного тракта.

При использовании реальных облучателей амплитуда поля в раскрыве всегда уменьшается

по мере приближения к краю зеркала. Закон изменения амплитуды поля по раскрыву и ее

величина краю могут быть подобраны путем выбора облучателя и параметров зеркала. С точки

зрения повышения коэффициента усиления антенны и устранения интерференция полей,

создаваемых в пространстве зеркалом и непосредственно облучателем, было бы желательно,

чтобы вся энергия облучателя попадала на зеркало. При этом, однако, края зеркала облучаются

весьма слабо и их роль в создании ДН антенны незначительна.

Можно показать, что для каждого облучателя при заданном раскрыве зеркала существует

некоторый оптимальный угол раскрыва. Этот угол для большинства используемых на практике

облучателей соответствует ширине ДН облучателя на уровне—(9—11) дб ниже ее максимума.

Если облучатель имеет значительный задний лепесток, то он может оказать существенное

влияние на интенсивность излучения антенны в направлении ее оси. Чтобы избежать этого,

стремятся к тому, чтобы поле заднего лепестка было бы в фазе с полем антенны. С этой целью

фокусное расстояние зеркала выбирают кратным нечетному числу четвертей волн (f = (2m+1)

где m—целое число), если поле заднего лепестка находится в противофазе с полем основного

лепестка облучателя. В случае, если поля основного и заднего лепестков облучателя синфазны,

фокусное расстояние берут равным целому числу полуволн (f=m )

На практике нашли применение облучатели следующих типов:

1. Вибраторные.

2. Волноводно-рупорные.

3. Щелевые.

Вибраторные облучатели.

Вибраторные облучатели быть представляют собой систему из активного полуволнового

вибратора и рефлектора в виде диска или пассивного вибратора, которые применяются для

получения однонаправленного излучения (рис) Реже используются многовибраторные

облучатели, что объясняется их сложностью. Существенным достоинством вибраторных

облучателей являются их небольшие размеры и, следовательно, незначительное затенение ими

раскрыва антенны.

Рис. 12.15. Вибраторный облучатель с дисковым рафлектором, возбуждаемый

полуволновой щелью, прорезанной в коаксиальной линии.

Волноводно-рупорные облучатели.

Волноводно-рупорные облучатели нашли широкое применение в качестве; облучателей

зеркальных антенн. Это объясняется простотой их конструкции, легкостью получения ДН нужной

ширины в обеих плоскостях и большой диапазонностью. Несколько усложняет использование

таких облучателей то обстоятельство, что необходимо осуществить поворот волновода на 180°,

чтобы максимум излучения облучателя был направлен в центр зеркала.

Рис. 12.16. Пирамидальный рупор.

Линейные облучатели.

В качестве линейных облучателей, используемых для облучения цилиндрических зеркал,

можно применять весьма разнообразные источники электромагнитных волн. Наибольшее

применение нашли сегментно-параболическая антенна (рис. 11-16,г) и различного рода линейные

решетки.

ДН сегментно-параболической антенны в плоскости, перпендикулярной пластинам

антенны, очень широкая. Для ее сужения применяют небольшой рупор, который часто

выполняется заодно с пластинами антенны. Раскрыв рупора выбирается таким, чтобы его ДН

соответствовала углу раскрыва зеркала.

Рис.12.17. Симметричная сигментно-переболлическая антенна. 1- плоскопаралельные

пластины; 2 – параболическая полоска; 3 – облучающий рупор.