Электромагнитные волны в металлическом рупоре с гиперболическим профилем боковой поверхности 

В. В. Серов, Н. О. Стрелков, В. В. Штыков
Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Статья поступила в редакцию 9 декабря 2016 г.

Аннотация. Приводятся результаты исследования характеристик металлического рупора с гиперболическим профилем боковой поверхности. С использованием моделирующих программ проведено исследование структуры электромагнитного поля внутри металлического секториального рупора и металлического рупора с гиперболическим профилем боковой поверхности. Приведены результаты экспериментального исследования рупора с гиперболическим профилем боковой поверхности. Проведено сопоставление характеристик секториального рупора, рупора с гиперболическим профилем боковой поверхности и рупора с параболическим профилем боковой поверхности.

Ключевые слова: металлический рупор, гиперболический профиль, собственные волны, система координат эллиптического цилиндра, периодические функции Матье.

Abstract. In open horns the main contribution to the overall reflection coefficient makes the reflection from the aperture. Also, there is a reflection at the transition from the waveguide to the horn. In junction of a waveguide with a sectorial horn, matching of phase front does not occur, which leads to the formation of higher modes. In order to reduce the reflection coefficient of the aperture, it is necessary to increase its geometrical dimensions. However, with increasing of horn’s angle, the reflection of the transition increases. Reflection from the transition can be minimized by applying a smooth transition form. This paper presents specifications of a metal horn with a hyperbolic profile lateral surface. Using a horn with a hyperbolic profile lateral surface allows us to minimize the reflection from the transition of waveguide with a horn. The main reason of decreasing this reflection may be matching phase of the wave front in junction of a waveguide with a horn. This is an advantage of this form of lateral surface compared to others (exponential, parabolic, etc.). In this paper field patterns of a metal sectorial horn and a horn with a hyperbolic profile lateral surface are obtained and investigated. Experimental results on a horn with a hyperbolic profile lateral surface are presented. A comparison of the characteristics of a metal sectorial horn, a horn with a hyperbolic profile lateral surface and a horn with a parabolic profile lateral surface has been performed.

Keywords: metal horn, hyperbolic profile, modes, elliptic coordinate system, periodic Mathieu functions.