Antena tubowa jest jedną z najpopularniejszych anten o prostej konstrukcji, szerokim zakresie częstotliwości, dużej mocy i dużym wzmocnieniu.Anteny tubowesą często używane jako anteny zasilające w radioastronomii na dużą skalę, śledzeniu satelitów i antenach komunikacyjnych. Oprócz zasilania reflektorów i soczewek, jest powszechnym elementem w układach fazowanych i służy jako powszechny standard do kalibracji i pomiarów wzmocnienia innych anten.
Antena tubowa jest formowana poprzez stopniowe rozkładanie prostokątnego falowodu lub kołowego falowodu w określony sposób. Ze względu na stopniowe rozszerzanie powierzchni ujścia falowodu, dopasowanie między falowodem a wolną przestrzenią jest ulepszone, co powoduje zmniejszenie współczynnika odbicia. W przypadku prostokątnego falowodu zasilanego, transmisja jednomodowa powinna być osiągnięta w jak największym stopniu, tzn. przesyłane są tylko fale TE10. To nie tylko koncentruje energię sygnału i zmniejsza straty, ale także unika wpływu interferencji międzymodowej i dodatkowej dyspersji spowodowanej przez wiele modów.
Ze względu na różne metody rozmieszczania anteny tubowe można podzielić na:anteny sektorowe tubowe, anteny rogowe piramidalne,anteny stożkowe, anteny tubowe faliste, anteny tubowe z żebrami, anteny tubowe wielomodowe itp. Te powszechne anteny tubowe opisano poniżej. Wprowadzenie jedna po drugiej
Antena sektorowa tubowa
Antena sektorowa E-plane
Antena sektorowa E-plane zbudowana jest z prostokątnego falowodu otwartego pod pewnym kątem w kierunku pola elektrycznego.
Poniższy rysunek przedstawia wyniki symulacji anteny tubowej sektora E-plane. Można zauważyć, że szerokość wiązki tego wzoru w kierunku płaszczyzny E jest węższa niż w kierunku płaszczyzny H, co jest spowodowane większą aperturą płaszczyzny E.
Antena tubowa sektorowa H-plane
Antena tubowa sektorowa typu H zbudowana jest z prostokątnego falowodu otwartego pod pewnym kątem w kierunku pola magnetycznego.
Na poniższym rysunku przedstawiono wyniki symulacji anteny tubowej sektora H-plane. Można zauważyć, że szerokość wiązki tego wzoru w kierunku płaszczyzny H jest węższa niż w kierunku płaszczyzny E, co jest spowodowane większą aperturą płaszczyzny H.
Produkty anten sektorowych RFMISO:
RM-SWHA187-10
RM-SWHA28-10
Antena Piramid Horn
Antena tubowa w kształcie piramidy zbudowana jest z prostokątnego falowodu otwartego pod pewnym kątem w dwóch kierunkach jednocześnie.
Poniższy rysunek przedstawia wyniki symulacji anteny piramidalnej. Jej charakterystyka promieniowania to zasadniczo kombinacja sektorowych tub E-plane i H-plane.
Antena stożkowa
Kiedy otwarty koniec kołowego falowodu ma kształt rogu, nazywa się to anteną stożkową. Antena stożkowa ma nad sobą okrągłą lub eliptyczną aperturę.
Poniższy rysunek przedstawia wyniki symulacji anteny stożkowej.
Produkty anten stożkowych RFMISO:
RM-CDPHA218-15
RM-CDPHA618-17
Antena tubowa falista
Antena tubowa falista to antena tubowa z falistą powierzchnią wewnętrzną. Ma zalety szerokiego pasma częstotliwości, niską polaryzację krzyżową i dobrą wydajność symetrii wiązki, ale jej struktura jest złożona, a trudności przetwarzania i koszty są wysokie.
Anteny tubowe faliste można podzielić na dwa typy: anteny tubowe piramidalne faliste i anteny tubowe stożkowe faliste.
Produkty anten tubowych falistych RFMISO:
RM-CHA140220-22
Antena piramidalna falista
Antena stożkowa falista
Poniższy rysunek przedstawia wyniki symulacji anteny tubowej o kształcie stożkowym falistym.
Antena rogowa żebrowana
Gdy częstotliwość robocza konwencjonalnej anteny tubowej jest większa niż 15 GHz, tylny płat zaczyna się rozdzielać, a poziom bocznych płatów wzrasta. Dodanie struktury grzbietowej do wnęki głośnika może zwiększyć szerokość pasma, zmniejszyć impedancję, zwiększyć wzmocnienie i poprawić kierunkowość promieniowania.
Anteny rogowe z żebrami dzielą się głównie na anteny rogowe z podwójnym żebrem i anteny rogowe z czterema żebrami. Poniżej wykorzystano najpopularniejszą antenę rogową piramidalną z podwójnym żebrem jako przykład do symulacji.
Antena rogowa Pyramid Double Ridge
Dodanie dwóch struktur grzbietowych pomiędzy częścią falowodu a częścią otworu tuby to antena tubowa z podwójnym grzbietem. Sekcja falowodu jest podzielona na tylną wnękę i falowód grzbietowy. Tylna wnęka może filtrować mody wyższego rzędu wzbudzone w falowodzie. Falowód grzbietowy zmniejsza częstotliwość odcięcia transmisji trybu głównego, osiągając w ten sposób cel poszerzenia pasma częstotliwości.
Antena tubowa z żebrami jest mniejsza od zwykłej anteny tubowej w tym samym paśmie częstotliwości i ma większy zysk niż zwykła antena tubowa w tym samym paśmie częstotliwości.
Poniższy rysunek przedstawia wyniki symulacji anteny tubowej o kształcie piramidy i podwójnym grzbiecie.
Antena tubowa wielomodowa
W wielu zastosowaniach anteny tubowe muszą zapewniać symetryczne wzory we wszystkich płaszczyznach, koincydencję środków fazowych w płaszczyznach E i H oraz tłumienie płatków bocznych.
Wielomodowa struktura tuby wzbudzającej może poprawić efekt wyrównywania wiązki w każdej płaszczyźnie i zmniejszyć poziom bocznych płatów. Jedną z najpopularniejszych anten tubowych wielomodowych jest dwumodowa stożkowa antena tubowa.
Antena stożkowa dwumodowa
Dwumodowy róg stożkowy poprawia wzór płaszczyzny $E$ poprzez wprowadzenie wyższego rzędu modu TM11, tak aby jego wzór miał osiowo symetryczne wyrównane charakterystyki wiązki. Poniższy rysunek przedstawia schematyczny diagram rozkładu pola elektrycznego apertury głównego modu TE11 i wyższego rzędu modu TM11 w kołowym falowodzie i jego zsyntetyzowany rozkład pola apertury.
Strukturalna forma implementacji dwumodowego stożkowego klaksonu nie jest unikalna. Typowe metody implementacji obejmują róg Pottera i róg Picketta-Pottera.
Poniższy rysunek przedstawia wyniki symulacji dwumodowej stożkowej anteny tubowej Potter.
Czas publikacji: 01-03-2024
