Проектирование двухзеркальных антен
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
±ор диэлектрика.
- коэффициент замедления выбирается в соответствии с графиками приведенными выше.
- коэффициент затухания
- коэффициент полезного действия
Для получения максимального значения КНД зеркальной антенны главный лепесток ДН диэлектрического облучателя в пределах сектора облучения малого зеркала должен быть симметричным. Для этого в пределах угла облучения ДН в плоскостях Е и Н должна быть симметрична:
- коэффициент перехвата энергии малым зеркалом.
Фазовый центр: для цилиндрического стержня он приближённо берется в середине стрежня.
Для возбуждения волновода будем использовать электрический вибратор, который подведем к волноводу с помощью коаксиальной линии с ТЕМ волной. Внешний проводник подсоединяется к волноводу, а внутренний размещается непосредственно в волноводе. Структура поля возбуждаемого в волноводе данным вибратором, будет иметь такое же распределение, как и в линии, следовательно, будут, возбуждается волны, у которых в центре находятся пучности, это волны типа и т.д. волны с первым не четным индексом, а волны типа не будут возбуждаться, для одно волнового режима, необходима соответствующим образом подобрать размеры волновода, при котором волны высших типов будут угасать, для работы с волной необходимое условие: . Для того чтобы наша антенна работала на заданном типе волны и в нее не попадали высшие типы волн расстояние от вибратора до диэлектрического стержня должно быть больше (длинна волны в волноводе). Т.к. вибратор излучает волну в обе стороны, то для улучшения согласования вибратор будем вводить в волновод на расстоянии , при таком расположении набег фаз у отражённой волны от задней стенки будет равен ? и она сложится с волной, бегущей к стержню.
Для получения горизонтальной поляризации в прямоугольном волноводе, есть два способа, либо вводить вибратор в волновод со стороны малой стенки, либо возбудить в прямоугольном волноводе волну , а за тем плавно повернуть волновод на 90 градусов. Воспользуемся вторым способом, т.к. этот метод прост в исполнении, и не требует покупать волновод с дополнительным вводом со стороны малой стенки. Требование к секции поворота, ее длинна, должна быть больше чем длинна волны в волноводе, т.к. там возбуждаются волны высших порядков и они должны успеть затухнуть.
Расчет волновода:
Питание диэлектрического стержня осуществляется с помощью прямоугольного волновода, в котором распространяется волна Н10. Для того, чтобы в волноводе не возбуждались волны высших типов необходимо выбрать его размеры таким образом, чтобы .
Размеры прямоугольного волновода:
EIA-62
Переход от волновода к стержню осуществим с помощью конусообразной шайбы, которая перейдет от диметра 15.8мм к диаметру стержня 8мм
Структура поля выбранного поля волны в данном волноводе[1][2]:
Рисунки волновода и стержня см. в конце работы.
5. Расчет Диаграммы направленности антенны
Для определения направленных свойств антенны, рассмотрим распределение поля в её раскрыве. Апертурный метод широко используется при проектировании зеркальных антенн. В раскрыве эквивалентного параболоида имеет такое же распределение поля, как в раскрыве двухзеркальной антенны, за исключением участка, затенённого малым зеркалом.
Для приближённого определения распределения поля на поверхности раскрыва можно воспользоваться методом геометрической оптики, согласно которому каждому лучу облучателя, падающему на поверхность зеркала, соответствует луч, отражённый от этой поверхности. Если облучатель расположен в фокусе параболоида, все отражённые от поверхности лучи оказываются параллельными (плоская волна), и поэтому плотность энергии на пути от поверхности параболоида до излучающей поверхности не меняется. На пути от облучателя до поверхности параболоида амплитуда лучей убывает обратно пропорционально расстоянию.
В двухзеркальных антеннах некоторая часть апертуры затеняется малым зеркалом, в результате чего КНД уменьшается, а уровень боковых лепестков увеличивается. ДН антенны, часть которой затенена, рассчитывается по формуле:
f(?) = f0(?) - (
где f0(?) - ДН антенны без учета теневого эффекта
- диаметр раскрыва параболоида, - диаметр малого зеркала
Форма диаграммы направленности поля, отраженного от малого зеркала, определяется из соотношения
F1(?) = ,
где - нормированная диаграмма источника, которую для простоты считаем осесимметричной;
и - соответственно значения при ? = ? = 0
Из этой зависимости видно, что величина q(?) = представляет собой коэффициент взаимного преобразования (трансформации) одной диаграммы в другую.
И распределение амплитуд поля в раскрыве эквивалентного параболоида будет:
p(?) = , где
Используя следующие параметры
Получим:
Амплитудное распределение поля в раскрыве эквивалентной параболы определяется как:
, где
- аппроксимация ДН облучателя.
Амплитудное распределение поля в раскрыве эквивалентной параболы получилось:
Коэффициент использования поверхности антенны:
?рез= ?а ?о ?з ?н ?,
где ?а - аппертурный коэффициент использования поверхности раскрыва;
?о - коэффициент перехвата энергии источн?/p>