Проектирование линзовых антенн
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
/p>
Таким же мною был выбран фокус антенны. Позднее при проведении раiётов будет выяснено, что это фокусное расстояние не обеспечивает требуемую ДН облучателя и требуемые значения фазовых искажений. Поэтому в дальнейших раiётах будет использоваться фокусное расстояние, равное 77 см.
Значения коэффициентов расширения выбираются из таблиц, приведенных в [1], а точные значения определяются по интерполяции зависимостей и . Эти зависимости приведены на рисунке 8.
Рисунок 8 - Зависимость и от скачка поля в главных плоскостях
. РАiЁТ ДН ОБЛУЧАТЕЛЯ
Распределение поля Е(хн) в раскрыве зеркала легче всего определить методом геометрической оптики. В параболоиде вращения облучатель должен создавать сферическую волну. У такой волны амплитуда убывает с удалением r от источника обратно пропорционально r. После отражения от зеркала фронт волны становится плоским, а амплитуда плоской волны в среде без потерь не зависит от расстояния.
Для нормированной ДН облучателя имеем выражение [1]:
хн можно выразить через угол y:
Определим угол раскрыва линзы:
в вертикальной плоскости:
в горизонтальной плоскости:
С уменьшением y0 необходимая ДН облучателя становится уже, следовательно, размеры облучателя увеличатся. При большом угле y0 ДН облучателя может получиться настолько широкой, что размеры облучателя станут меньше, чем у открытого конца волновода. Расiитаем ДН облучателя и построим график в двух плоскостях:
Рисунок 9 - ДН облучателя в горизонтальной плоскости
Рисунок 10 - ДН облучателя в вертикальной плоскости
Ширину ДН в вертикальной плоскости определяем из рис. 9 в точках пересечения кривой ДН облучателя и прямой :
Ширину ДН в горизонтальной плоскости определяем из рис. 8 в точках пересечения кривой ДН облучателя и прямой :
5. ВЫБОР ОБЛУЧАТЕЛЯ
К облучателю обычно предъявляются следующие требования:
1.он должен реализовать расiитанную ДН в секторе углов y y0 и иметь минимально излучение вне этого сектора;
2.его поперечные размеры должны быть минимальными для снижения затенения раскрыва;
.облучатель должен иметь устойчивый общий фазовый центр в двух плоскостях, совмещаемый с фокусом параболоида вращения;
.электрическая прочность облучателя должна быть достаточной для пропускания полной рабочей мощности передатчика в импульсе без опасности пробоя;
.рабочая полоса частот облучателя должна соответствовать требуемой полосе частот антенны;
.конструкция облучателя должна обеспечивать необходимую стойкость к метеоусловиям и допускать возможность герметизации всего фидерного тракта.
Распространёнными конструкциями облучателей линзовых антенн являются волноводно-рупорные антенны, в частности с прямоугольной формой рупора. Изменяя размеры рупора, можно в широких пределах менять ДН в Е - и Н - плоскостях независимо друг от друга. Это позволяет реализовать практически любое требуемое амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала.
. РАiЁТ РАЗМЕРОВ ОБЛУЧАТЕЛЯ
В качестве облучателя возьмём пирамидальную рупорную антенну. Её раiет сводится к раiёту геометрических размеров рупора: ар, bр - размеры раскрыва, RE,H - длина рупора в плоскостях Е и Н. Размеры раскрыва выбираются на основе найденных ранее ДН облучателя в двух плоскостях. Для этого на графике F(j) определяют ширину ДН по уровню 0,707.
Как известно, величины связаны с размерами ар, bр приближёнными соотношениями:
.
Отсюда найдём ар, bр:
,(см) ,(см).
Возьмём сразу скорректированные значения.
При выборе длин рупора RE и RH нужно обеспечить два условия:
-допустимый уровень фазовых искажений в раскрыве,
-правильную стыковку рупора с питающим волноводом.
Первое условие выполняется в оптимальном рупоре. Он имеет максимальный коэффициент усиления при фиксированной длине и минимальных поперечных размерах ap, bp. Это обеспечивает минимальное затемнение зеркала. Для оптимального рупора справедливы формулы:
RE, RH,
Заменяя неравенства равенством, получим:
=(см), RH=(см).
Второе условие означает, что горловина рупора должна иметь размеры питающего волновода a и b.
Из треугольников в плоскостях и следует:
Отсюда условие состыковки имеет вид:
см. Условие стыковки выполняется.
Размеры волновода по заданной длине волны находим из таблиц стандартных сечений рекомендуемых ГОСТом.
a=23,(мм); b=10,(мм) .
Найдены размеры рупора должны обеспечивать допустимую величину квадратичных фазовых ошибок ФЕ,Н в раскрыве рупора:
, .
=1.571; =0.803.
Условия выполнены.
Теперь зная размеры рупора можно расiитать реальный ДН облучателя Fp(y). Раiет производится по приближённым формулам, учитывающим отражение волноводной волны от раскрыва рупора в Е - плоскости:
,
в Н - плоскости:
,
где - параметр; - модуль коэффициента отражения от раскрыва рупора; .
Рисунок 11 - Реальная ДН облучателя в вертикальной плоскости.
Рисунок 12 - Реальная ДН облучателя в горизонтальной плоскости.
Эти функции не учитывают присутствие квадратичных фазовых искажений в раскры