Рупорна антена: опис, будова, властивості і використання

Рупорна антена являє собою конструкцію, що складається з радиоволновода і металевого рупора. Вони мають широку сферу застосування, що використовуються в пристрої вимірювальної техніки і як самостійний прилад.

Що це

Рупорна антена - це пристрій, який складається з хвилеводу з відкритим кінцем і випромінювачем. За формою такі антени бувають Н-секторальними, Е-секторальними, конічними і пірамідальними. Антени - широкополостные, для них характерний невеликий рівень пелюсток. Рупорна конструкція з усилиением проста. Підсилювач дозволяє їй бути невеликого розміру. Наприклад, установка дзеркал або лінз вирівнює фазу хвилі і позитивно впливає на габарити пристрою.


Антена виглядає як розтруб з прикріпленим до нього хвилеводом. Основним недоліком рупора вважають його значні параметри. Для того щоб привести таку антену в робочий стан, вона повинна розташовуватися під певним кутом. Саме тому в довжину рупор більше, ніж у перерізі. Якщо спробувати побудувати таку антену з діаметром один метр, вона б в довжину вийшла в кілька разів більше. Найчастіше такі прилади використовують в якості дзеркального опромінювача або для обслуговування радіорелейних ліній.

Особливості

Діаграма спрямованості рупорною антеною це кутове розподіл щільності потоку потужності або енергії в одиницю кута. Визначення означає, що прилад широкосмуговий, має живильну лінію і невеликий рівень задніх пелюсток діаграми. Для того щоб отримати остронаправленное випромінювання, необхідно зробити рупор довгим. Це не дуже практично і вважається недоліком даного пристрою.


До одним з найбільш модернізованих типів антен відносять рупорно-параболічні. Їх основна особливість і перевага - низькі бічні пелюстки, які поєднуються з вузькою діаграмою спрямованості. З іншого боку, рупорно-параболічні пристрою габаритні і важкі. Одним з прикладів такого типу служить антена, встановлена на космічній станції "Мир". За своїми властивостями і технічними характеристиками рупорні прилади нічим не відрізняються від встановлених приймачів в мобільних телефонах. Різниця лише в тому, що в останніх антени компактні і приховані всередині. Однак мініатюрні рупорні антени можуть пошкоджуватися всередині мобільного пристрою, тому корпус телефонів рекомендується захищати за допомогою чохла.

Типи

Існує кілька типів рупорних антен: пірамідальна (зроблена у формі піраміди чотиригранника з прямокутним перерізом, використовується найчастіше); секторальна (має рупор з розширенням H або E); конічна (виконана у вигляді конуса з круглим перетином, що випромінює хвилі кругової поляризації); гофрована (рупор з широкою смугою пропускання, невеликим рівнем бічних пелюсток, використовується для радіотелескопів, параболічних і супутникових антен); рупорно-параболічна (поєднує в собі рупор і параболу, має вузьку діаграму спрямованості, низький рівень бічних пелюсток, функціонує на радіорелейних і космічних станціях). Дослідження рупорних антен дозволяє вивчити їх принцип дії, розрахувати діаграми спрямованості і коефіцієнт підсилення антени на певній частоті.

Як працює

Рупорні вимірювальні антени обертаються навколо власної осі, розташованої перпендикулярно площині. До виходу приладу приєднується спеціальний детектор з посиленням. Якщо сигнали слабкі, в детекторі формується квадратична вольтамперна характеристика. Створює електромагнітні хвилі стаціонарна антена, основне завдання якої - передача хвиль рупорною. Для того щоб зняти характеристику спрямованості, її розгортають. Потім знімаються показання з приладу. Антену поворачают навколо своєї осі і фіксують всі змінені дані. Застосовують її для прийому радіохвиль і випромінювання надвисоких частот. Пристрій володіє величезними плюсами перед дротяними агрегатами, оскільки здатне прийняти великий обсяг сигналу.

Де використовується

Рупорна антена використовується як окремий прилад і в якості антени для вимірювальних пристроїв, супутників та іншої техніки. Ступінь випромінювання залежить від розкриву рупора антени. Він визначається розмірами його поверхонь. Використовується цей прилад як опромінювач. Якщо конструкцію пристрою поєднують з відбивачем, його називають рупорно-парабалическим. Агрегати з посиленням часто використовують для проведення вимірювань. Застосовують антену як дзеркальний або променевої опромінювач. Внутрішня поверхня рупора може бути гладкою, гофрованою, а твірна - мати плавну чи криву лінію. Різні модифікації цих випромінюючих приладів використовують для поліпшення їх характеристик і функціональності, наприклад для того, щоб отримати осесимметричную діаграму. Якщо необхідно скоригувати спрямовані властивості антени, в раскрыве встановлюють прискорюють чи уповільнюють лінзи.

Налаштування

Рупорно-параболічна антена налаштовується в хвилеводної частини з допомогою діаграм або штирів. Якщо знадобиться, то такий пристрій можна зробити самостійно. Антена належить до апертурному класу. Це означає, що прилад, на відміну від дротяної моделі, приймає сигнал апертурою. Чим більше у рупор антени, тим більше хвиль вона прийме. Посилення легко досягти, якщо збільшити розміри агрегату. До його переваг відносять широкосмуговість, простоту конструкції, відмінну повторюваність. До недоліків - при створенні однієї антени потрібна велика кількість витратних матеріалів.
Для виготовлення своїми руками пірамідальної антени рекомендується використовувати недорогі матеріали, наприклад оцинковку, міцний картон, фанеру в поєднанні з металевою фольгою. Розрахувати параметри майбутнього устрою допустимо за допомогою спеціального онлайн-калькулятора. Енергія, прийнята рупором, потрапляє в хвилевід. Якщо змінювати положення штиря, антена буде функціонувати в широкому діапазоні. При створенні пристрою враховуйте, що внутрішні стінки рупора і хвилеводу повинні бути гладкими, а розтруб - жорстким по зовнішній стороні.