Antena tubowa jest jedną z najpopularniejszych anten o prostej konstrukcji, szerokim zakresie częstotliwości, dużej mocy i dużym zysku.Anteny tuboweSą często wykorzystywane jako anteny zasilające w radioastronomii wielkoskalowej, śledzeniu satelitów i antenach komunikacyjnych. Oprócz zasilania reflektorów i soczewek, są powszechnym elementem w układach fazowanych oraz służą jako standard kalibracji i pomiarów wzmocnienia innych anten.
Antena tubowa powstaje poprzez stopniowe rozkładanie falowodu prostokątnego lub kołowego w określony sposób. Dzięki stopniowemu rozszerzaniu powierzchni wlotowej falowodu, poprawia się dopasowanie falowodu do wolnej przestrzeni, co zmniejsza współczynnik odbicia. W przypadku falowodu prostokątnego zasilanego prądem, transmisja jednomodowa powinna być w jak największym stopniu osiągnięta, tj. transmitowane są tylko fale TE10. Pozwala to nie tylko na koncentrację energii sygnału i redukcję strat, ale także na uniknięcie 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 piramidalne,anteny stożkowe tubowe, anteny tubowe faliste, anteny tubowe z żebrami, anteny tubowe wielomodowe itp. Te popularne anteny tubowe opisano poniżej. Wprowadzenie, jedna po drugiej
Antena sektorowa tubowa
Antena sektorowa E-plane
Antena sektorowa typu E zbudowana jest z prostokątnego falowodu otwartego pod pewnym kątem w kierunku pola elektrycznego.
Poniższy rysunek przedstawia wyniki symulacji anteny tubowej sektorowej E-plane. Widać, że szerokość wiązki tego wzoru w kierunku płaszczyzny E jest węższa niż w kierunku płaszczyzny H, co wynika z większej apertury płaszczyzny E.
Antena tubowa sektorowa typu H
Antena tubowa sektorowa typu H zbudowana jest z prostokątnego falowodu otwartego pod pewnym kątem w kierunku pola magnetycznego.
Poniższy rysunek przedstawia wyniki symulacji anteny tubowej sektorowej w płaszczyźnie H. Widać, że szerokość wiązki tego wzoru w kierunku płaszczyzny H jest węższa niż w kierunku płaszczyzny E, co wynika z większej apertury płaszczyzny H.
Produkty anten sektorowych RFMISO:
RM-SWHA187-10
RM-SWHA28-10
Antena rogowa piramidalna
Antena piramidalna zbudowana jest z prostokątnego falowodu otwartego pod pewnym kątem w dwóch kierunkach jednocześnie.
Poniższy rysunek przedstawia wyniki symulacji anteny piramidalnej. Jej charakterystyka promieniowania jest zasadniczo kombinacją charakterystyki sektorowej anteny E-plane i H-plane.
Antena stożkowa
Gdy otwarty koniec falowodu kołowego ma kształt rogu, nazywa się go 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 o falistej powierzchni wewnętrznej. Jej zalety to szerokie pasmo częstotliwości, niska polaryzacja krzyżowa i dobra symetria wiązki, ale jej konstrukcja jest złożona, a przetwarzanie i koszty 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 stożkowej, falistej anteny tubowej.
Antena rogowa żebrowana
Gdy częstotliwość robocza konwencjonalnej anteny tubowej przekracza 15 GHz, tylny listek zaczyna się rozszczepiać, a poziom bocznych listków wzrasta. Dodanie struktury grzbietowej do wnęki głośnika może zwiększyć szerokość pasma, zmniejszyć impedancję, zwiększyć wzmocnienie i poprawić kierunkowość promieniowania.
Anteny z żebrowanym rdzeniem dzielą się głównie na anteny z podwójnym rdzeniem i anteny z czterema rdzeniami. Poniżej przedstawiono przykład najpowszechniejszej anteny z podwójnym rdzeniem piramidalnym jako przykład symulacji.
Antena rogowa Pyramid Double Ridge
Dodanie dwóch struktur grzbietowych pomiędzy częścią falowodu a otworem tuby tworzy antenę tubową 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 obniża częstotliwość odcięcia transmisji modu 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 grzbietem.
Antena tubowa wielomodowa
W wielu zastosowaniach anteny tubowe muszą zapewniać symetryczne wzory we wszystkich płaszczyznach, zgodność środka fazy w płaszczyznach E i H oraz tłumienie listków bocznych.
Wielomodowa konstrukcja tuby wzbudzającej może poprawić efekt wyrównywania wiązki w każdej płaszczyźnie i zmniejszyć poziom listków bocznych. Jedną z najpopularniejszych anten tubowych wielomodowych jest dwumodowa antena stożkowa.
Antena stożkowa dwumodowa
Dwumodowy róg stożkowy poprawia charakterystykę płaszczyzny E poprzez wprowadzenie modu wyższego rzędu TM11, dzięki czemu jego charakterystyka ma osiowo symetryczną, wyrównaną charakterystykę wiązki. Poniższy rysunek przedstawia schematyczny rozkład pola elektrycznego apertury modu głównego TE11 i modu wyższego rzędu TM11 w falowodzie kołowym oraz ich zsyntetyzowany rozkład pola apertury.
Strukturalna forma implementacji dwumodowego klaksonu stożkowego nie jest unikalna. Typowe metody implementacji obejmują klaksony Pottera i Picketta-Pottera.
Poniższy rysunek przedstawia wyniki symulacji dwumodowej stożkowej anteny tubowej Pottera.
Czas publikacji: 01-03-2024
