Методы расчета волноводно-щелевых антенн 2 страница

в закритическом режиме при их распространении между параллельными металлическими пластинами [J1 10] мож­но определить расстояние между выступами; d₀ (рис, 5.12), их длину 1{/и толщину - \ - • ., \ ^

На рис. 5.13 и 5.14 показаны примеры, конструктив­ного выполнения волноводно-щелевых нерезонансных

антенн с наклонными щелями на узкой стенке волновода при питании антенны прямоугольным волноводом (рис. 5.13) и с продольными щелями на широкой стенке при питании коаксиальным кабелем (рис. 5.14).

Пример конструктивного выполнения волноводно-ще- левой антенны с электромеханическим качанием луча (со съемной верхней щелевой стенкой) приведен на рис. 5.15. Назначение отдельных элементов антенны указано на том- же рисунке.

10—479 145

На рис. 5.1-6,а показан один из вариантов двумерной волноводно-щелевой антенны [Л 11], состоящей из восьми параллельных алюминиевых волноводов, в каждом из которых прорезано десять гантельных щелей. Гантель­ные щели по сравнению с обычными прямоугольными обладают большей полосой пропускания [ЛО 9]. Особен­ностью антенны является то, что четные и нечетные вол­новоды питаются с разных сторон с помощью делителей мощности и весь раскрыв используется для формирова­ния четырех лучей, схема расположения которых в про­странстве показана пунктиром на рис. 5.16,6, Такие ан­тенны применяются, например * в самол ётных допплеров- ских автономных навигационных устройствах, предназна­ченных для определения скорости и угла сноса само­лета.

Набор из нескольких линейных*волноводно-щелевых антенн, расположенных по образующим конической ча­сти летательного аппарата (рис. 5.17) / может использо­ваться для формирования требуемой формы диаграммы направленности [ЛО 7]..

Для защиты.от атмосферных' осадков и пыли раскрыв волноводно-щелевой антенны должен быть закрыт ди­электрической пластиной или же вся излучающая си­стема должна быть помещена в радиопрозрачиый обте­катель. /у.-'-; ;7 ';;>■-■

5.9. Примерный порядок^ расчета волноводно-щелевых

антенн

При разработке или проектировании щелевых антенн исходными данными могут быть:

— ширина ДН в двух главных плоскостях или в одной

20q ₅ и уровень боковых лепестков;

— коэффициент направленного действия £)₀;

— амплитудное :или амплитудно-фазовое распределе­ние по/ антенне и число излучателей N; диапазон частот

и т. д.

Остановимся на порядке расчета для .следующих двух вариантов:

Вариант 1. Задано амплитудное распределение по раскрыву антенны и число излучателей N.

Вариант 2. Задана ширина диаграммы направленно­сти в одной или двух главных плоскостях и уровень бо­кового излучения.

Вначале выбирается тип волноводно-щелевой антен­ны. Если задано углово'е положение главного максиму­ма ДН 0_ГЛ\И антенна должна обеспечить работу в поло­се частот, выбирают нерезонансную антенну. Если же по заданию на проектирование антенна узкополосная, но должна иметь высокое значение к. п. д. — предпочтитель­нее резонансная антенна.

Вариант 1. При заданном законе изменения ампли­туд по раскрыву антенны первоначально определяется расстояние между излучателями d в выбранном для по­строения антенны волноводе данного диапазона частот: В резонансной антенне с перёменнофазными щелями В нерезонансной антенне величина d может быть выбрана двояким,образом. Если задано положение главного максимума ДН в пространстве 6_№ то по фор­муле (5.26) находится необходимая величина rf. Если же угол Эгл не задан, то расстояние между излучателями выбирается d^\'k_B/2 и притом так, чтобы на крайних- ча­стотах заданного диапазона не было резонансного возбуждения антенны [формула (5.22)]: Далее расчет ведётся в следующем порядке.

Ц С учетом общей эквивалентной схемы антенны, (см. рис. 5.8,6) рассчитывают эквивалентные нормированные проводимости g_n (или сопротивления г_п) всех N щелей антенны (см. § 5,4).

2. Зная величину gv или г_п/ по: формулам табл. 5.1 (§ 5.2) определяют смещение центра щелей относи­тельно середины широкой стенки волновода, или угол их наклона 6 в боковой стенке.

Р 3. Рассчитав проводимость излучения щели в волно­воде (т. е. внешнюю прово димость),f по известному зна­чению мощности на входе, (в случае передающей антен­ны) определяют напряжение в пучности щели U_m [фор­мула (5.3)], а следовательно, и ширину щели di [форму­ла (5.4)].

4.При известном местоположении щелей на стенке волновода и их ширине по данным § 5.2 находят резо­нансную длину щелей в волноводе.

5.Вычисляют ДН антенны (см. § 5.7) ^ ее к. н. д. и к. у.

Вариант 2. Сначала находят расстояние между излу­чателями аналогично первому варианту расчета. Затем выбирают амплитудное распределение по антенне, обес-

10* 147 начинающее ДН с заданным уровнем боковых лепестков. Далее по известному теперь амплитудному распределе­нию находят длину антенны (соответственно и число излучателей), обеспечивающую требуемую ширину ДН на уровне 0,5 мощности (формулы табл. 5.2 § 5.7). Даль­нейший расчет совпадает с пп. 1—5 предыдущего вариан­та расчета.

Кроме электрического расчета собственно антенны рассчитывают питающую линию и возбудитель, подби­рают необходимый тип вращающегося сочленения, когда это требуется по заданию на проектирование, и опреде­ляют его основные характеристики.

Литература

Г. К ю н PV Микроволновые антенны. ТТёр. с; нем. под ред. М. П. Долуханова. Изд-во «Судостроение», 1967.

'2. Пиет о л ь к ор с А. А. Общая теория дифракционных антенн. ЖТФ, 1944, т. XIV, № 12, ЖТФ, 1946, т. XVI, (Nb 1.

3.«Пособие по курсовому проектированию антенн». ВЗЭЙС, 1967.

4.Я ц у к Л. П., С м и р н о в а Н. ^!В. Внутренние проводимости нерезонансных щелей в прямоугольном волноводе. «Известия вузов», Радиотехника, 1967, т. X, 4.

'5. В ещ'Н и к о в а И. Е., Е в ет р о и о в Г. А. Теория согласо­ванных щелевых излучателей. «Радиотехника и электроника», 1965, т. X, № Щ

6.Е в с т р. о и о в Г. А., Ц а р а п к и н С. А, Исследование волно- водно-щелевых антенн: с идентичными резонансными излучателями. «Радиотехника и электроника», 1965, т. X, № 9.

7.Е в ст р о п о в Г. А., Ц а р a ilk и н С. 'А: Расчет волново'дно- щелевых антенн с учетом взаимодействия излучателей по основной волне. «Радиотехника и- электроника», 1966, т. XI, № 5.

8.Ш у б а р и н Ю. В. Антенны сверхвысоких частот. Изд-во Харьковского университета, 1960.

9.«Сканирующие антенные системы СВЧ», т. I. Пер. с англ., под ред. Г. Т. Маркова и А. Ф. Чаплина. Изд-во «Советское радио», 1966.

10.Ш й р м а н Я. Д. Радиовблноводы и объемные резонаторы. Связьиздат, 1959.

11.Р е з ник о в Г. Б. Самолетные антенны. Изд-во «Советское радио» , 1962.

Глава 6

РУПОРНЫЕ АНТЕННЫ Шй

6.1. Основные характеристики рупорных антенн

Волноводно-рупорные антенны являются простейши­ми антеннами сантиметрового диапазона волн.

Они могут формировать диаграммы направленности шириной от 100— 140° (при раскрыве специальной фор­мы) до 10щ520° в пирамидальных рупорах. Возможность дальнейшего сужения диаграммы рупора ограничивается необходимостью резкого увеличения его длины.

Волноводно-рупорные антенны являются широкопо­лосными устройствами и обеспечивают примерно полу­торное перекрытие по диапазону. Возможность измене­ния рабочей частоты в еще больших пределах ограничи­вается возбуждением и распространением высших типов волн в питающих волноводах. Коэффициент полез­ного действия рупора высокий (около 100%). Рупорные антенны,просты в изготовлении. Сравнительно неболь­шое усложнение (включение в волноводный тракт фази­рующей секции) обеспечивает создание поля с круговой поляризацией.

Недостатками рупорных антенн являются: а) гро­моздкость конструкции, огр а н ичив а ю щ а я возможность получения узких диаграмм направленности; б) трудно­сти в регулировании амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве, которые ограничивают возможность снижения уровня боковых лепестков и создания диа­грамм направленности специальной формы.

Рупорные излучатели могут применяться как само­стоятельные антенны или, так же каж и открытые концы волноводов, в качестве элементов более сложных антен­ных устройств. Как самостоятельные антенны рупоры используются в радиорелейных линиях, в станциях ме­теослужбы, весьма широко в радиоизмерительной аппа­ратуре, а также в некоторых станциях специального на­значения. Широко - используются небольшие рупоры . и открытые концы волноводов в качестве облучателей

параболических зеркал и линз. Облучатели в виде линей- , ки рупоров или открытых, концов волноводов могут быть использованы для формирования диаграВм направ­ленности специальной формы, управляемых^ диаграмм или, например, при- использовании одного и того же па­раболоида • для создания -карандашной и косекансной] диаграмм!® направленности. Четырехрупорный или вось- мирупорный излучатель может применяться при: Моно­импульсном способе пеленгации. С этой же целью могут быть использованы секториальные рупоры с высшими. : типами волн (#ю, Нщ #зо). Для формирования узких диаграмм направленности могут б ы ть и с п 6 л ь з ов а н ы дву­хмерные решетки, с0ста1влен!ные из открытых концов вол­новодов или ,небольших рупоров. Возможно ;п о строение плоских или выпуклых фазированных решеток.

ПараграфЩ 6.2—6.9 посвящены, рассмотрению мётоди- щ. расчета рупорных излучателей. В параграф ах 6.10— 6.12 изложены некоторые особенности проектирования рупорно-волноводных фазированных решеток.

6.2. Метод расчета

Расчет рупорных антенн основан на результатах их .анализа, т. е. первоначально ориентировочно задаются; ' геометрическими размерами антенны, а затем опреде­ляют ее электрические параметры. Если размеры выёрд- ны неудачно, то расчет повторяется снова.

Поле излучения рупорной антенны; как и всех антенн СВЧ, определяется приближенным методом. Сущность приближения; заключается в том, что несмотря на связь между полем внутри и вне рупора, внутреннюю задачу, решающи^ внешней, и полученные из. этого

решения значения поля в плоскости раскрыва рупора используют для решения внешней Задачи [ДО 1, ЛО 13].

Амплитудное распределение поля в раскрыве рупора принимается таким жё, как в питающем его волноводе. Например, . при возбуждении.;, рупора прямоугольным ВОЛНОВОДОМ С волной #10, вдоль оси Х- (проходящей в плоскости Н) распределение амплитуды поля, косину­соида л ьное, а вдоль оси Y (проходящей, в плоскости Е) амплитудное распределение равномерное. В связи с тем, что фронт волны в рупоре не остается плоским,' а транс­формируется в цилиндрический в секториальном; рупоре и в сферический в пирамидальном и коническом, то фа­за поля по раскрыйу; меняется по квадратичному за­кону.

Описанные амплитудное и фазовое распределения поля по раскрыву являются приближенными. Некоторое уточнение дает учет отражения от раскрыва хотя бы только основного типа волны. При этом надо иметь в виду, что коэффициент отражения Г уменьшается с увеличением раскрыва.

Диаграмма направленности рупорной антенны по из­вестному полю в раскрыве может рассчитываться мето­дом волновой оптики на основе принципа Гюйгенса • и формулы Кирхгофа [ЛО 13, JIO 11, J10 1]. Применение формулы Кирхгофа к электромагнитному полю не является строгим. Рядом авторов были внесены уточне­ния, учитывающие особенности электромагнитного поля антенны. В силу этого в литературе для расчета диа­граммы направленности имеется несколько различных, но похожих друг на друга формул, которые дают близ­кие результаты. Расчетные формулы будут приведены ниже в § 6.5. Имея выражение для диаграммы направ­ленности, можно найти коэффициент направленного дей­ствия антенны^ зависимость ширины диаграммы направ­ленности от размеров раскрыва !и другие характеристи­ки антенны.

6.3. Выбор геометрических размеров рупора и волноводного излучателя

Рупорная антенна (рис; 6.1) состоит из рупора I, волновода и возбуждающего устройства 3

Если генератор, питающий антенну * имеет коаксиаль­ный выход, то возбуждение антенного волновода 2 осу­ществляется чаще всего штырем, р аспол оженным пер - пендикулярно широкой стенке j волновода, возбуждение к штырю подводится коаксиальным кабелем. Если гене­ратор, питающий антенну, имеет вОлноводный выход, то фидерный тракт выполняется обычно в виде прямоуголь- ногб волновода с волной Н₁₀. Волноводный фидер непо­средственно переходит в волновод 2, возбуждающий ру­пор. Расчет возбуждающего устройства в виде; не­симметричного штыря будет приведен в следующем параграфе.

Выбор размеров волновода

Выбор размеров поперечного сечения прямоугольного волновода а и b .производится из условия распростране­ния в волноводе только основного типа волны #ю:

Соотношение (6.1) представлено на графике рис. 6.2, ко­торый может быть использован для нахождения разме­ров а. Размер Ь должен удовлетворять условию b<Jk[2 и может быть выбран равным а/2. При разработке конст­рукции желательно использовать тйповые волноводы.

Радиус Кг- сечения круглого волновода, который используется в конических рупорных антеннах, выби­рается также из условия распространения только одного основного типа волны Яц> а именно

Полоса пропускания круглых волноводовнесколько уже, чем прямоугольных.

. Длина отрезка волновода /рот возбуждающего шты­ря до закорачивающей стенки выбирается из условия согласования с питающим коаксиалом. Соображения по выбору длины /i будут приведены при расчете возбуж­дающего устройства. В большинстве случаев li^ 4-Л_в/4. Длина волновода ' k от возбуждающего устрой­ства до горловины рупора выбирается из условия фильтрации высших типов волн. Вблизи штыря кроме волны #ю возбуждается множество высших типов волн, все они оказываются в закритическом режиме и по мере движения к рупору, затухают по экспоненциаль­ному закону. Высшие типы волн не должны проходить' в горловину рупора и затем в его раскрыв, для этого их

В круглом волноводе ближайшей к вол^е Ян будет волна электрического типа Е_оь для которой г

-Величина 1_2> рассчитывается аналогично предыдущему случаю по формуле (6.4).

Выбор размеров рупора

Размеры раскрыва пирамидального или секториаль- ного рупора а_р и ftp-(см. рис. 6.1) выбираются по требуе­мой ширине диаграммы направленности в соответствую­щей плоскости или по к. н. д,_;

Ширина диаграммы направленности связана с раз­мерами раскрыва аЦи b_v следующими соотношениями:

в плоскости вектора Е

Диаметр раскрыва; 2г конического рупора выбирается из следующих' соотношений: в плоскости вектора Я

в плоскости вектора Е

в плоскости вектора Я

В плоскости электрического вектора Е диаграмма не­сколько уже, чем в плоскости магнитного вектора Н, что объясняется разным законрм изменения амплитуды поля в раскрыве в плоскостях Ё и Н.

Если в качестве исходной величины для расчета раз­меров задан коэффициент направленного действия (к. н. д.), то дополнительно указывается соотношение размеров раскрыва (например, квадратный раскрыв) или соотношение щирины диаграммы направленности в плоскостях Е и Н. Выбор размеров раскрывов по к. н. д. может быть выполнен при использовании графи­ков рис. 6.8-f-6.10 § 6.7. Размеры горловины pyno-pa совладают с размерами ройеречдого сечения волнрводрв и дополнительного определения не требуют.

Длину рупора (см. рис. 6.1) характеризуют два раз­мера: /^расстояние от раскрыва до горловины рупора, одинаковое в плоскостях £ и Н, R_E и Rh — расстояние от раскрыва до точки, в которой сходятся ребра пирами­дального рупора в плоскостях.£ и # соответственно. , При выборе длины пирамидального рупора следует обеспечить два условия: 1) допустимую Фазовую ошиб-

Длину рупора рассчитывают^ в следующем порядке. Определяют длину;рупора в одной щ плоскостей, на­пример R_H (или Re) , заменив в формуле (6.i3) или (6.14). неравенство равенствомЩйтем по формуле(6.16) находят длину рупора в другой плоскости R_E (или R_H). Если найденное значение- R_E (или R_H) не удовлетворяет неравенству (6.14) или (6.13), то в первую очередь опре­деляют длину R_e (или R_h) , а затем R_H (или R_E) .

ку\ в раскрыве. и 2) правильную стыковку рупора с пи- тающиЩволноводом. • ⁴

"Максимальная фазовая ошибка в раскрыве г|>_Маке определяется геометрическими размерами рупора и ее допустимая величина должна удовлетворять условиям:

Из !(6.11) и (6.12) ^иолучают-р я /необходимые соотноше^ ния для. определения длины рупора в плоскостях Н и Е:

С другой. стороны, из треугольников в плоскостях Н и Е (см. рис. 6.1) следует- : / ,

откуда размеры рупора; для осуществления стыковки связаны следующим соотношением:

В секториальном рупоре стйковка с питающим вол­новодом может быть обеспечена при любой длине рупо­ра, поэтому при выборе длины рупора должно учиты­ваться только условие обеспечения допустимой фазовой ошибки. Для секториального рупора, расширяющегося в плоскости Ну должно выполняться условие (6.13), а для рупора, расширяющегося в плоскости Е,— усло­вие (6.14)^

Длина оптимального конического рупора связана с диаметром его раскрыва 2г и длиной волны' соотноше­нием

Если в раскрыве рупора применяется какое-либо фа- зовыравнивающее устройство, рупор может быть сделан значительно короче. Например,' при установке в раскры­ве рупора линзы длина рупора берется равной фокусно­му расстоянию линзы.

6.4. Расчет возбуждающего устройства

, Рассмотрим некоторые варианты' переходов от коак­сиальной линии к волноводу. В большей части перехо­дов используется электрическая связь, хотя при некото­ром усложнении конструкции может быть реализован

также метод магнитЛи связи.

На рис.. 6.3—6.5 изображено несколько примеров электриче­ской связи возбуждающего устройства с волноводом.

Критерием согласования воз­буждающего устройства с волно­водом служит режим бегущей волны в коаксиальном питаю­щем фидере, т. е. равенство входного сопротивления возбуж­дающего устройства Z_BX волно­вому сопротивлению фидера рф.

На рис. 6.3 изображено наи­более распространенное устрой­ство зондового типа в виде не­симметричного штыря, располо­женного параллельно электриче-. ским силовым линиям. Спе­циально подбирая длину штЫря I и расстояние от штыря до зако­рачивающей стенки /i, можно обеспечить требуемое согласова­ние. Диэлектрическая шайба, фиксирующая положение шты­ря в волноводе, является де­талью коаксиального соединения. Диаметр наружного проводника: около шайбы увеличивается для того, чтобы сохранить, водновое сопротивление в области, заполнен­ной диэлектриком, равным рф. Длина шайбы берется равной: четверти волны в диэлектрике. На графике для примера приведена кривая изменения к. с, в. в полосе частот ^ля устройства, согласованного на волне А,= = 9,5 см. По сравнению с другими типами возбуждаю­

щих устройств рассматриваемый зондовый переход имеет несколько меньшую механическую и ; электрическую прочность и узкую частотную полосу.

Более жесткий и точный метод крепления зондспо- средством диэлектрической втулки, показан схематически на рис. 6.4,Й.:

Одним из первых способов перехода от коаксиальной линии к волноводу с достаточно жестким креплением зонда и двумя органами регулировки является устрой­ство, приведенное на рис. 6.4,6, Центральный проводник коаксиальной линии; проходит через 'волновод и нагру­жается _; !на верхнем конце закороченным коаксиальным шлейфом. Изменением длины этого шлейфа и длины ко- роткозамкнутой части волновода можно добиться пол­ного согласования/ Описываемое устройство узкополос­ное и его целесообразно применять при работе на фикси­рованной волне или как настраиваемое устройство.

На рис. 6.4,6 показана схема зондового перехода с поперечным стержнем, _i обеспечивающим вполне на­дёжное крепление бертйкальйого штыря; / на рисунке показана диафрагма, улучшающая согласование.

Для работы в полосе частот может использоваться модифицированный зондовый переход. Известно, что для диапазонной работы должны использоваться толстые вибраторы. Увеличение диаметра возбуждающего штыря

уменьшает реактивную часть входного сопротивления и расширяет рабочую полосу частот, в которой обеспечи­вается согласование (рис. 6.4,г).'..Для

цевой емкости мёжду ниж­ним -торцом штыря и стен­кой волновода толстый штыр ь должен и меть кони­ческий переход к среднему проводу коаксиала. Такое устройство обеспечивает по­лосу 'в.несколько процентов.

Дальнейшим развитием; диапазонного зонда являет­ся коаксиальный переход «пуговичного» "йтипа (рис. 6.5). Центральный провод­ник коаксиальной „ линии оканчивается на противопо­ложной стороне, волновода утолщением соответствую­щего размера и изменением формы, благодаря' че^ об е сп ёч ив а етсяг "' согласова­

ние полных '.сопротивлений и увеличивается мощность пробоя. На рис. 6.5 приведен пример выполнения связи 10-см магнетрона 1 через коаксиальную линию 2 с •вол­новодом. Внешние провоДйики соединены при/помощи коаксиального дроссельного соединения 3. Центральные проводники соединены штекерной фишкой 4, сконструи­рованной так, чтобы обеспечить прулшйящий контакт. Вследствие сложной геометрической формы размеры перехода очень критичны и желаемые характеристики трудно воспроизвести. Xарактеристики перехода при­ведены там же ;на рис. 6.5.

Более .эффективным ^способом расширения полосы является включение в волновод . реактивных согласую­щих элементов, . например индуктивных диафрагм 5 (рис. 6.5). Выбрав'соответствующим образом место вклю­чения и величину реактивного согласующего элемента, можно добиться достаточно хорошего согласования в по­лосе частот 10—20°/ок Подробнее этот, метод описан в ![ЛО 15].

Приведем некоторые соображения по расчету зондо­вого перевода (см. рис. 6.3).

Входное сопротивление штыря в волноводе, так же как несимметричного вибратора в свободном пространст­ве, является в общей случае комплексной величиной. Активная часть входного сопротивления зависит: в ос­новном от длины штыря, реактивная — от длины и тол­щины. В' отличие от свободного пространства входное сопротивление штыря в волновбде зависит от структуры поля в волноводе вблизи штыря.

Расчет; реактивной составляющей входного сопротив­ления дает неточные результаты и проводить его не име­ет смысла. Для обеспечения согласования реактивная составляющая входного сопротивления должна быть равна, нулю. Активную составляющую входного сопро­тивления можно считать равной сопротивлению Излуче­ния штыря в волноводе Она должна; быть равн!

Сопротивление излучения штыря в прямоугольном волноводе в режиме бегущей волньь определяется сле­дующим соотношением:

Щри наличии отраженной волны в прямоугольном; волноводе сопротивление штыря несколько изменяется:-

волновому сопротивл ению фидер а.

реактивных частей проводимостей справа и слева от штыря, а именно:

В приведенных формулах приняты следующие обо­значения: а и ЬЩ- размеры поперечного сечения волно­вода; Х\ — положение штыря на широкой -,стен.кё волно­вода, чаще^; всего штырь располагается в середине ши­рокой стенки, т. е. Xi = a/2; Zi.—- расстояние от штыря до закорачивающей стенки волновода; гщ- расстояние от штыря до ближайшего узла напряжения; к. б. в. — ко­эффициент бегущей волны в волноводе; Х^ф- длина вол­ны в волноводе; р_в -4 волновое сопротивление волновода

/г_д — действующая высота штыря в волно­

воде, геометрическая высота которого /, определяется по формуле

Задаваясь величинами х\ и можно по формулам (6.18), (6.19) и (6.21) найти высоту штыря /, при кото­рой получается требуемое /?_Вх.

Для полного согласования в конструкциях должны предусматриваться два органа регулировки. Например, можно регулировать высоту штыря / и положение за­корачивающей стенки в волноводе U (см. рис. 6.3) или размеры k и S (см. рис. 6.4,6). В ряде случаев для упро­щения конструкции ограничиваются одной_; регулиров­кой и допускают некоторое* рассогласование в питаю­щем коаксиале.

6.5. Расчет коэффициента отражения

Отражение в рупорной антенне возникает в двух сече­ниях: в раскрыве рупора (1\) и в его горловине (Г₂).

Рассмотрим коротко каждый из коэффициентов отраже­ния. Коэффициент отражения от раскрыва Т\ является|ком- гглексной величиной; его модуль и фаза зависят от раз­меров раскрыва. Строгое решение задачи для открытого конца волновода, зажатого _между двумя бесконечными плоскостями, проведенное Вайнштейном Л. А.; позво­ляет установить, что .модуль коэффициента отражения уменьшается с увеличением размеров раскрыва, а фаза приближается к нулю.

Приближенно модуль коэффициента отражения от раскрыва для основного типа' волны может быть опре­делен из соотношения

— постоянная распространения в прямоугольном вол­новоде, г поперечное сечение которого равно раскрыву рупора;/' д*// г^: . ^? \ ^

— постоянная распространения в круглом волноводе, диаметр которого равен диаметру раскрыва коническо­го рупора.

Коэффициент отражения по длине рупора от раскры­ва к горловине изменяется не только по фазе, но и по амплитуде. При размерах раскрыва в несколько длин

волн коэффициент отражения fi можно считать прибли­зительно равным нулю.

Коэффициент отражения fi от открытого конца пря­моугольного волновода (23X10) мм² на волне 3,2 см, из­меренный экспериментально, равен

Рассмотрим коэффициент отражения от горловины ру­пора Г₂.

При определении коэффициента Г₂ предполагается, что

в рупоре установилась бегущая волна. Задача решается методом сшивания полей >в месте соединения волновода

Выбор размеров рупора

Размеры раскрыва пирамидального или секториаль- ного рупора а_р и Ь_р (см. рис. 6.1) выбираются по требуе­мой ширине диаграммы направленности в соответствую­щей плоскости или по к. н. д.

Ширина диаграммы направленности связана с раз­мерами раскрыва a_v и b_v следующими соотношениями:

Диаметр раскрыва 2г конического рупора выбирается из следующих соотношений: