Exponenta Banner

Модель, анализируйте и сравните рупорные антенны

Открыть скрипт

В этом примере показано, как смоделировать, анализируйте шаблон и сравните усиления различных типов рупорных антенн. Рупорные антенны являются по существу разделом волновода, где открытый конец зажжен, чтобы обеспечить переход к областям свободного пространства. Эта антенна является простой разработкой линии электропередачи волновода. Возможно оставить волновод открытым и позволить сигналу изойти, но это не эффективно. Сигналы, проводящие волновод, видят внезапный переход от волновода до свободного пространства, которые заставляют сигналы быть отраженными назад вдоль волновода как постоянные волны. Чтобы преодолеть эту проблему, волновод может быть заострен или зажжен для обеспечения постепенного перехода от импеданса волновода к тому из свободного пространства.

Прямоугольные рога

Этот тип рупорных антенн имеет волновод прямоугольной формы, обычно питаемый монополем. В таких рогах горение сделано в обеих стенках E-plane & H-plane прямоугольного волновода. Апертура рога является прямоугольной. Описанные ниже параметры будут использоваться в моделировании этого типа рога.

FL = Продолжительность Вспышки рога

FW = Ширина Вспышки рога

FH = Высота Вспышки рога

L = Длина волновода

W = Ширина волновода

H = Высота волновода

Например:

FL = 0.0348;
FW = 0.035;
FH = 0.035;
L = 0.03;
W = 0.024;
H=0.012;
FO=[0.01 0];
ant1 = horn('FlareLength',FL,'FlareWidth',FW,'FlareHeight',FH,'Length',L,...
             'Width',W,'Height',H,'FeedOffset',FO);
show(ant1);

Конический рог

Этот конический рог имеет волновод круговой формы. Апертура этой антенны является круговой, а не прямоугольной со структурой конической формы, выходящей из волновода. Описанные ниже параметры будут использоваться в моделировании этого типа рога.

R = Радиус кругового волновода

WH = Высота кругового волновода

CH = Высота конуса

AR = ApertureRadius конуса

Например:

R = 0.012;
WH = 0.03;
CH = 0.0348;
AR = 0.035;
ant2 = hornConical('Radius',R,'WaveguideHeight',WH,'ConeHeight',CH,'ApertureRadius',AR);
show(ant2);

Гофрированный рог

Гофрированная рупорная антенна похожа на расширение для конического рога с некоторыми дополнительными функциями. Эта антенна состоит из пазов или канавок, покрывающих внутреннюю поверхность конуса. Как правило, такой тип рогов имеет 5 - 6 гофрирований на длину волны.

z1 = FirstCorrugateDistance, Расстояние от конца волновода к первому гофрирует. Гофрирования на поверхности конического запуска с металлом, сопровождаемым канавкой и, повторяются вдоль конуса. Так, расстояние измеряется от конца волновода в конец первой канавки

p = Подача, Расстояние между двумя последовательными гофрированиями. Количеством гофрирований можно управлять с этим свойством

w = CorrugateWidth, Ширина канавки или гофрирования.

d1=CorrugateDepth, Глубина гофрирования. Обычно глубина выбрана таким образом, что это равно 0,25 $${\lambda}$

Например:

z1=0.006;
p=0.002;
w=0.0008;
d1=0.005;
ar=0.025;
ch=0.0348;
ant3 = hornConicalCorrugated('FirstCorrugateDistance',z1,'Pitch',p,'CorrugateWidth'...
                              ,w,'CorrugateDepth',d1,'ConeHeight',ch,'ApertureRadius',ar);
show(ant3);

Перекрестный вид в сечении гофрированного рога

xlim([0 60]);
zlim([0 10]);
view(-88,35);

Приложения

Рупорные антенны широко используются в спутниковой связи в качестве антенн канала в cassegrain, параболических антенн отражателя. Эти антенны направляют луч к отражателю. Давайте сравним усиление, обеспеченное этими антеннами в таких приложениях.

Для cassegrain антенны с рогом как возбудитель анализируйте шаблон на уровне 10 ГГц. Создайте объект PatternPlotOptions перемасштабировать величину для графика.

ant4=cassegrain;
ant4.Exciter=ant1;
ant4.Exciter.Tilt=270;
ant4.Exciter.TiltAxis=[0 1 0];
az = 0:2:360;
el = -90:1:90;
patOpt = PatternPlotOptions;
patOpt.MagnitudeScale = [-15 35];
pattern(ant4,10e9,az,el,'patternOptions',patOpt);

Для cassegrain антенны с hornConical как возбудитель анализируйте шаблон на уровне 10 ГГц

ant4.Exciter=ant2;
ant4.Exciter.Tilt=-90;
figure;
pattern(ant4,10e9,az,el,'patternOptions',patOpt);

Для cassegrain антенны с hornConicalCorrugated как возбудитель анализируйте шаблон на уровне 10 ГГц. Усиление, обеспеченное гофрированной рупорной антенной, больше по сравнению с другими рогами, должными гофрировать глубину и подачу гофрирований, которые приводят к более низким лепесткам стороны.

ant4.Exciter=ant3;
ant4.Exciter.Tilt=-90;
figure;
pattern(ant4,10e9,az,el,'patternOptions',patOpt);

Заключение

Рупорные антенны часто имеют направленную диаграмму направленности с более высокой антенной, получают и относительно легки произвести.

Ссылки

[1] П. Пикса, "Сравнение конического рога с оптимизированной гофрированной поверхностью и гофрируемого рога", Продолжения 21-й международной конференции Radioelektronika 2011, Брно, 2011, стр 1-3.

[2] Р. П. Джедхэв, В. Джевнрэкэш Донгр и А. Хеддалликэр, "Проект X-полосы Коническая Рупорная антенна Используя Коаксиальный Канал и Улучшенный Метод проектирования для Улучшения Пропускной способности", 2 017 Международных конференций по вопросам Вычисления, Коммуникации, Управления и Автоматизации (ICCUBEA), Пуны, 2017, стр 1-6.

Документация Antenna Toolbox
Поддержка