Czym jest antena tubowa? Jakie są jej główne zasady i zastosowania?

Antena tubowaAntena powierzchniowa, antena mikrofalowa o okrągłym lub prostokątnym przekroju poprzecznym, w której końcówka falowodu stopniowo się otwiera. Jest to najszerzej stosowany typ anteny mikrofalowej. Jej pole promieniowania jest określone przez rozmiar wlotu i sposób propagacji głośnika. Wpływ ściany tuby na promieniowanie można obliczyć, korzystając z zasady dyfrakcji geometrycznej. Jeśli długość tuby pozostanie niezmieniona, rozmiar powierzchni wlotu i kwadratowa różnica faz będą rosły wraz ze wzrostem kąta otwarcia tuby, ale wzmocnienie nie zmieni się wraz z rozmiarem powierzchni wlotu. Aby rozszerzyć pasmo częstotliwości głośnika, należy zmniejszyć odbicie na szyjce i wlocie głośnika; odbicie będzie maleć wraz ze wzrostem rozmiaru wlotu. Konstrukcja anteny tubowej jest stosunkowo prosta, a charakterystyka jest stosunkowo prosta i łatwa do kontrolowania. Jest ona zazwyczaj stosowana jako antena kierunkowa o średnim paśmie. Paraboliczne anteny tubowe z reflektorem o szerokim paśmie częstotliwości, niskich listkach bocznych i wysokiej sprawności są często stosowane w mikrofalowej komunikacji przekaźnikowej.

Pole promieniowania anteny tubowej można obliczyć z pola powierzchniowego, stosując zasadę Huygensa. Pole powierzchni wlotu jest określone przez rozmiar powierzchni wlotu i wzór fali propagacyjnej tuby. Geometryczna teoria dyfrakcji może być użyta do obliczenia wpływu ściany tuby na promieniowanie, tak aby obliczony wzór i zmierzona wartość mogły być w dobrej zgodności aż do dalekiego płata bocznego. Charakterystyka promieniowania jest określona przez rozmiar i rozkład pola powierzchni wlotu, podczas gdy impedancja jest określona przez odbicie szyjki mówcy (początkowa nieciągłość) i powierzchni wlotu. Gdy długość tuby jest stała, jeśli kąt otwarcia tuby jest stopniowo zwiększany, rozmiar powierzchni wlotu i kwadratowa różnica faz również będą rosły w tym samym czasie, ale wzmocnienie nie rośnie jednocześnie z rozmiarem powierzchni wlotu i występuje wzmocnienie o maksymalnej wartości. Rozmiar powierzchni wlotu, głośnik o tym rozmiarze nazywany jest najlepszym głośnikiem. Rogi stożkowe i piramidalne rozchodzą się falami kulistymi, natomiast rogi wachlarzowate, otwierające się na jednej powierzchni (powierzchni E lub H), rozchodzą się falami cylindrycznymi. Pole powierzchniowe ujścia rogu to pole o kwadratowej różnicy faz. Wielkość kwadratowej różnicy faz jest związana z długością rogu i rozmiarem powierzchni ujścia.

Anteny tubowe są powszechnie stosowane w następujących obszarach: 1. Zasilacze dużych radioteleskopów, odbiciowe źródła sygnału antenowego dla naziemnych stacji satelitarnych oraz odbiciowe źródła sygnału antenowego dla mikrofalowej komunikacji przekaźnikowej; 2. Anteny jednostkowe dla układów fazowanych; 3. Anteny. W pomiarach anteny tubowe są często stosowane jako wspólny standard kalibracji i testowania wzmocnienia innych anten o dużym wzmocnieniu.