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>