Двухзеркальная антенна по схеме Кассегрена
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина
ПРОЕКТИРОВАНИЕ АНТЕННЫХ СИСТЕМ СВЧ
Вариант 14
Двухзеркальная антенна по схеме Кассегрена
Тип облучателя: диэлектрическая антенна.
Екатеринбург 2011г.
Задание на курсовую работу
Для двухзеркальной антенны по схеме Кассегрена:
Выбрать и рассчитать
1.Параметры и характеристики облучателя.
2.Основные геометрические размеры зеркал.
.Распределение поля в раскрыве.
.Диаграмма направленности антенны в главных плоскостях.
.Линия передачи и устройства СВЧ, применяемые для получения необходимого типа волны в линии.
.Коэффициент усиления и КИП антенны.
.Профили сечения зеркал.
Вычертить
- Конструкция облучателя с вспомогательными устройствами.
- Профили сечения зеркал с облучателем.
Исходные данные (вариант 14)
- Частота fр, ГГц14
- Ширина ДН DQ по уровню -3 дБ2
- Уровень боковых лепестков d дБ17
- Мощность передатчика в импульсе Р, кВт5
- Коэффициент усиления G, дБ ---
- Тип облучателя диэлектрическая антенна
Используемые обозначения, символы и сокращения
fрРабочая частота, ГцfкрКритическая частота в волноводе, ГцlДлина волны, ммlВДлина волны в волноводе, ммlкрКритическая длина волны, ммDДиаметр большого зеркала, ммdДиаметр малого зеркала, ммFФокус большого зеркала, ммfФокус малого зеркала, ммFэЭквивалентный фокус, ммeЭкiентриситет малого зеркалаaРадиус круглого волновода, ммdMAXМаксимальный диаметр стержня, ммdMINМинимальный диаметр стержня, ммdСРСредний диаметр стержня, ммy0Угол раскрыва большого зеркала, градj0Угол раскрыва малого зеркала, градrПоложение фазового центра облучателя относительно F, ммerДиэлектрическая проницаемость материала стержняxКоэффициент замедленияcСкорость света, м/сuфФазовая скорость волны в стержне, м/сLДлина облучателя, ммZХарактеристическое сопротивление волновода, ОмgЭффективность антенныDQ-3дБШирина диаграммы направленности антенны по уровню 3 дБ, градDQ-10дБШирина диаграммы направленности облучателя по уровню 10 дБ, градPМощность передатчика в импульсе, ВтРпрПредельная мощность в волноводе, ВтGКоэффициент усиления, дБУБЛ, dУровень боковых лепестков, дБКНДКоэффициент направленного действияКИПКоэффициент использования поверхностиДНДиаграмма направленности
ВВЕДЕНИЕ
Зеркальные антенны применяют в различных диапазонах волн: от оптического до коротковолнового, особенно широко в сантиметровом и дециметровом диапазонах. Эти антенны отличаются конструктивной простотой, возможностью получения различных ДН, хорошими диапазонными свойствами и др.
Существуют различные типы зеркальных антенн: параболические зеркала (параболоид, усеченный параболоид и параболический цилиндр), сферические зеркала, плоские и уголковые зеркала, а также зеркальные антенны специальной формы, двух- и многозеркальные антенны, зеркально-рупорные антенны.
Зеркальная параболическая антенна состоит из металлической поверхности, выполненной в виде параболоида вращения и небольшой слабонаправленной антенны - облучателя, установленной в фокусе параболоида и облучающий внутреннюю поверхность последнего.
В двухзеркальной антенне используются две отражающие поверхности: основная - большое параболическое зеркало и вспомогательная - малое зеркало в виде гиперболоида (антенна Кассегрена) или эллипсоида вращения (антенна Грегори).
В антенне Кассегрена роль малого зеркала состоит в переотражении падающей на него сферической волны облучателя на большое зеркало. При этом вследствие геометрических свойств гиперболы отражаемая малым зеркалом сферическая волна как бы исходит из первого фокуса, совмещаемого с фокусом большого зеркала. Эта волна трансформируется большим зеркалом в плоскую. Параболическое зеркало излучает так, как будто в его фокусе находится мнимый облучатель, создающий сферическую волну. Второй фокус малого зеркала совмещается с фазовым центром облучателя.
К достоинствам двухзеркальной системы можно отнести то, что она является более компактной, чем однозеркальная, и обеспечивает более равномерное распределение возбуждения по раскрыву, а также является более помехозащищенной. А недостатки - затенение раскрыва малым зеркалом и элементами его крепления, переливание энергии облучателя через края этого зеркала (это, тем не менее, не так опасно как для однозеркальной антенны, так как вызывает только рост УБЛ), а также реакция малого зеркала на облучатель и связанное с этим ухудшение диапазонных свойств.
Геометрия двухзеркальной антенны определяется следующими параметрами:
D и d - диаметры раскрывов большого и малого зеркал;
y0 - угол раскрыва большого параболоида;
j0 - угол облучения облучателем краёв малого зеркала;
F - фокусное расстояние большого зеркала;- фокусное расстояние малого зеркала;
с - расстояние между фокусами малого зеркала;
е - экiентриситет малого зеркала.
1. Расчет антенн
.1 Расчет размеров зеркал антенны
В двухзеркальных антеннах Кассегрена углы раскрыва большого и малого зеркал лежат обычно в пределах 70-90 и 15-30 соответственно. Для обеспечения приемлемых характеристик примем y0=90&