Расчёт волноводно-щелевой антенной решётки

Курсовой проект - Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование

?сутствует эффект поглощения энергии.

Поглощение радиоволн капельками воды происходит из-за того, что при прохождении радиоволны через такую среду в каждой капельке наводятся токи поляризаций, вызывающие тепловые потери. Эти потери возрастают с уменьшением длины волны и уменьшаются с ее увеличением. При ?>10 см поглощение ничтожно.

Потери происходят из-за рассеивания радиоволн капельками воды. Движение токов, наведенных первичной волной в капельках, индуцирует вторичное излучение, причем капелька излучает равномерно во всех направлениях. Это приводит к рассеиванию, поскольку не вся энергия передается в первоначальном направлении

 

5. Расчет волноводно-щелевой антенной решетки резонансного типа

 

Критическая длина волны (для Н10):

 

 

Резонансная длина волны:

 

 

Длина волны в волноводе:

 

Расстояние между щелями

 

 

Количество щелей находится из формулы:

 

;

 

откуда

Резонансная длина щели:

 

 

.

Ширина щели выбирается исходя из условий обеспечения необходимой электрической прочности и требуемой полосы пропускания. Найдём ширину щели из условия:

 

Предельно допустимая мощность электромагнитной энергии, проходящей по волноводу:

 

 

где ?0, a, b - в сантиметрах, Епр - предельно допустимая напряженность электрического поля в волноводе [кВ/см] (при выборе ширины щели d1 должен обеспечиваться двух- или трёхкратный запас по пробивной напряжённости поля для середины щели, где напряжённость поля максимальна);

Внешняя проводимость излучения щели в волноводе:

 

 

где R? - сопротивление излучения эквивалентного симметричного вибратора.

Пробивное напряжение для щели:

 

 

Амплитуда напряжения в пучности при равномерном амплитудном распределении по раскрыву антенны:

 

 

Так как пробивное напряжение для щели меньше этого значения, то и предельная мощность, излучаемая антенной, будет меньше предельной мощности энергии, проходящей по волноводу. Из последней формулы можно

выразить предельную мощность, излучаемую антенной, подставляя в качестве Um пробивное напряжение для щели:

 

 

Для нахождения смещения щели относительно середины широкой стенки волновода рассчитывается (энергетическим методом) эквивалентная нормированная проводимость n-й щели:

 

 

где gвх - входная проводимость антенны, f (zn) - амплитудное распределение.

Подставляя эквивалентную проводимость в формулу:

 

 

находим x1:

 

 

Длина антенны:

 

 

В резонансной антенне вместо поглощающей нагрузки устанавливают короткозамыкающий поршень на расстоянии d2 от середины последней щели:

 

 

Коэффициент направленного действия антенны с переменно-фазными щелями:

;

 

 

Коэффициент затухания:

 

 

где ? = 6,25?107 См/м - проводимость металла стенок волновода (медь).

Коэффициент полезного действия антенны:

 

;

 

Коэффициент усиления антенны:

;

Нормированная диаграмма направленности антенны:

F (?,?) = F1 (?,?)?Fn (?,?),

где F1 (?,?) - диаграмма направленности одного излучателя,

Fn (?,?) - множитель антенной решетки, равный

 

 

Диаграмма направленности антенны в плоскости Н:

 

где

 

Рис. 2 - Диаграмма направленности антенны в плоскости Н

Рисунок 3 - Диаграмма направленности антенны

 

6. Измерение параметров антенны

 

Измерение диаграммы направленности антенны.

 

Рисунок 4

 

Для измерения диаграммы направленности антенны используют две антенны: вспомогательную (слева) и исследуемую (справа). Вспомогательная антенна излучает постоянную не меняющуюся во времени мощность, а исследуемой антенной принимается часть электромагнитной волны и исследователь может фиксировать ток в зависимости от угла. Таким образом, снимается диаграмма направленности в плоскости Н. Для снятия ДН в плоскости Е обе антенны поворачивают на 90 по общей оси.

Зависимость тока от углов сводятся в таблицу, по которой строят диаграмму направленности.

Измерение КНД антенны (метод эталонной антенны).

Для измерения КНД используют эталонную антенну с известным GЭТ (слева) и исследуемую антенну (справа). При помощи аттенюатора добиваются того же значения тока, что и в эталонной антенне.

Вычисление КНД производят следующим образом:

=GЭТ+DА (дБ),

 

где DА - коэффициент затухания в аттенюаторе.

 

Рисунок 5

 

Исследование фазовой характеристики антенны.

 

Рисунок 6

Производят те же действия, что и в пункте 1 (измерение диаграммы направленности), но снимают зависимость фазы поля от угла в пространстве при неизменных условиях возбуждения антенны.

В технике измерения ФХН существует понятие: поверхность равных фаз - это некая поверхность в пространстве, начальная фаза поля на которой одинакова с точностью до ?. Если поверхность равных фаз имеет форму сферы, то говорят, что антенна имеет фазовый центр, совпадающий с центром этой поверхности.

Измерение поляризационной характеристики направленности ант?/p>