Двухзеркальная антенна по схеме Кассегрена
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
? диэлектрическом стержне.
Зная оптимальный коэффициент замедления фазовой скорости волны в стержне
и длину волны можно найти длину диэлектрического стержня:
.
получаем: L=106 мм.
Для того, чтобы в стержне не возбуждались высшие типы волн, искажающие диаграмму направленности антенны, необходимо выполнение соотношения:
При dср=12 мм, l=21 мм и er=2 условие выполняется.
У стержневой диэлектрической антенны фазовый центр находится примерно на ее середине, т.е. на расстоянии 53 мм от края волновода. Конец стержня, вставленный в волновод, заканчивается конусом, длина которого должна быть около 1,5lВ, lВ=37мм.
lВ=
Примем эту величину равной 55.5 мм.
3. ВЫБОР ТИПА ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ И РАСЧЕТ ЕЕ ПАРАМЕТРОВ
Для возбуждения облучателя (диэлектрической антенны) используется круглый волновод типа С140. Основные характеристики волновода приведены в следующей таблице:
fкр, ГГцВнутренний диаметр, ммТолщина стенок, ммЗатухание колебаний типа Н11, дБ/мН11Е01Н21Н01НоминалДопускТеоретическоеМакс.11.615.219.324.215.0880.0151,0150.1893---
Предельная мощность, переносимая волной Н11 в круглом волноводе, рассчитывается по формуле:
,
где Е0=3*106 В/м - пробивная напряжённость электрического поля при заполнении волновода воздухом;
Zc=120p Ом - волновое сопротивление заполняющей волновод среды (воздух).
Таким образом, из (3.1) видно, что предельная мощность для круглого волновода составляет Pпр=180.4 кВт. Данная мощность превышает заданную мощность передатчика в импульсе (Р=5 кВт) с большим запасом, значит, круглый волновод способен подводить к диэлектрической антенне необходимую мощность от передатчика без электрического пробоя.
Волна Н11 в круглом волноводе сходна с волной основного типа Н10 в прямоугольном волноводе. Однако под влиянием различных случайных или преднамеренных деформаций волновода положение плоскости поляризации волны Н11 становится неустойчивым - наблюдается поляризационная неустойчивость основной волны. Поэтому необходимо подбирать волновод с достаточно малыми допусками по форме. По этой же причине основная линия передачи должна быть в виде прямоугольного волновода с волной типа Н10.
Для преобразования волны Н10 в прямоугольном волноводе в волну Н11 в круглом волноводе используются плавные и ступенчатые переходы. Выберем в качестве перехода плавный, длину которого следует выбирать не менее (2тАж3)lВ.
,
Поэтому длина перехода равна 2lВ =74 мм.
Так как диаметр круглого волновода должен быть больше диагонали сечения прямоугольного волновода, то в качестве прямоугольного волновода выберем стандартный волновод типа R140 в соответствие с рекомендациями МЭК с размерами 15.799 7.899 мм.
Характеристики прямоугольного волновода типа R140
Размеры, ммfкр(Н10), ГГцРабочий диапазон частот для Н10, ГГцТолщина стенки, ммаb1.25fкр1.9fкр15.7997.8991411.9181.0154. РАСЧЕТ ПРОФИЛЯ СЕЧЕНИЯ ЗЕРКАЛ
Для главного зеркала профиль сечения z(x,y) можно найти, используя формулу:
,
Преобразуем к виду:
.
Уравнение описывает параболоид вращения. Данная фигура будет симметричной в плоскостях XОZ и YОZ.
Для малого зеркала профиль сечения z(x,y) можно найти, используя формулу:
,
где:,
,
.
Уравнение описывает гиперболоида вращения. Данная фигура также симметрична относительно плоскости XOZ и YOZ..
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения работы по техническому заданию был произведен расчет двухзеркальной антенны по схеме Кассегрена.
В соответствие с техническим заданием в качестве облучателя антенны использовалась диэлектрическая стержневая антенна. Был произведен расчет ее геометрических размеров, в качестве диэлектрического материала был взят фторопласт-4. Форма диэлектрической антенны для обеспечения более качественных характеристик (уменьшения отражения от конца диэлектрической антенны и снижения уровня боковых лепестков) была выбрана конической. Высшие типы волн, искажающие диаграмму направленности, в антенне не возникают. В ходе расчётов также была проведена коррекция размеров диэлектрической антенны для обеспечения более точного выполнения технического задания. Таким образом, облучатель имеет следующие параметры:
Больший диаметр стержня dmax, мм15
Меньший диаметр стержня dmin, мм9.4
Длина стержня L, мм106
Диэлектрическая проницаемость диэлектрика er 2
Коэффициент замедления x0.91
Для возбуждения диэлектрической антенны был выбран круглый волновод (типа С140 в соответствии с рекомендациями МЭК) диаметром d=15.1мм, работающий на основном типе волны H11, который плавно переходит к прямоугольному волноводу (тип R140 в соответствии с рекомендациями МЭК) с размерами 15.799 7.899. Диэлектрический стержень крепится в круглом волноводе без клея, плотным вставлением в него.
Конструкция облучателя приведена в Приложении 4. ДН диэлектрической антенны - в Приложении 2
Расчет антенны Кассегрена был произведен с помощью программы "Расчет двухзеркальной антенны Кассегрена". Программа позволила рассчитать основные параметры антенны: ДН облучателя, распределение поля в раскрыве, ДН антенны; коэффициент использования поверхности КИП. В ходе расчётов были внесены некоторые коррективы в параметры антенны для более точного соответствия техническому заданию. Получен