Диэлектрические стержневые антенны
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ль антенны.
Множитель антенны одинаков для плоскостей Е и Н и рассчитывается по формуле:
М=6.473 - нормирующий множитель. Множитель различен для плоскостей Е и Н и вычисляется по следующим формулам:
в Е-плоскости ,
в Н-плоскости ,
тогда, учитывая все выше изложенное получим выражения для нормированных ДН в Н и Е плоскостях:
ДН стержневой диэлектрической антенны, в соответствующих плоскостях, показаны на рис.5,6:
Ширина ДН по уровню ноль:
3. Расчет линейной решетки стержневых диэлектрических антенн
Антенная решетка применяется в том случае, когда требуется сузить ДН, повысить КНД и уменьшит уровень боковых лепестков. ДН решетки можно представить как произведение , где - множитель одиночного излучателя; - множитель решетки.
В данной курсовой работе требуется спроектировать линейную антенную решетку, которая представляет из себя однорядную, одноэтажную и эквидистантную антенную решетку, такая решетка схематически изображена на рис.7:
здесь n - число элементов; - расстояние между элементами (излучателями).
Согласно заданию решетка должна обеспечивать электрическое качание луча, т.е. сканирование. Это возможно реализовать в случае несинфазного режима работы. В основу положено то свойство, что при изменении разности фаз токов соседних излучателей от 0 до , направление максимального излучения плавно поворачивается от нормали к плоскости решетки. В случае если решетка синфазная, то расстояние между элементами следует выбирать оптимальным, т.к. в случае если это расстояние окажется больше, т.к. начнут появляться дифракционные лепестки. Для несинфазной антенной решетки расстояние между элементами следует выбирать меньше оптимального, в противном случае при отклонении луча дифракционные лепестки множителя решетки будут входить в основной лепесток ДН излучателей , что приведет к росту боковых лепестков ДН решетки.
.1 Максимально допустимое расстояние между излучателями решетки в несинфазном режиме , при котором КНД максимален вычисляется по формуле (требуется обеспечить качание луча на угол ):
.2 Определение числа элементов решетки
Расстояние между излучателями решетки не должно превышать 4.4 см.
Количество излучателей решетки определяет коэффициент усиления и соответственно КНД, поскольку эти параметры не заданы в техническом задании, то число излучателей следует выбирать исходя из компромисса между максимально допустимым расстоянием между излучателями и размерами самого излучателя. Выберем .
Длина решетки задана и равна , тогда число элементов решетки будет равно:
.
3.3 Расчет диаграммы направленности решетки
электромагнитный решетка диэлектрический антенна
По техническому заданию требуется обеспечить уровень боковых лепестков в Е плоскости , следовательно в этом случае равноамплитудное возбуждение элементов решетки не подходит. Выберем распределение Косинус на пьедестале, тогда выражение для множителя решетки будет иметь вид:
, где
-величина пьедестала, -угол положения главного максимума.
диаграмма множителя решетки, для , приведена на рис.8:
Тогда выражение для ДН всей решетки будет иметь вид:
Рассмотрим нормированные ДН решетки в Е плоскости для
Из приведенных диаграмм видно, что уровень боковых не превышает уровень -16дБ (пунктирная линия) и при максимальных углах отклонения главного максимума ДН решетки от нормали, его уровень не падает ниже уровня 0.707.
.4 Определение максимальной разности фаз между соседними излучателями решетки
.5 Расчет ширины диаграммы направленности решетки по уровню 0.5
Ширину ДН по уровню 0.5 можно определить по уровню 0.707 ДН.
.6 Расчет коэффициента усилея антенной решетки
Коэффициент усиления антенной решетки с равноамплитудным возбуждением определяется как произведение: , где -количество излучателей в решетке, - коэффициент усиления одиночного излучателя.
При ориентации луча в направлении нормали решетки КНД , при равноамплитудном возбуждении , тогда Коэффициент усиления (-КПД), тогда при не равноамплитудном возбуждении
,
для распределения Косинус на пьедестале
тогда .
4. Схема питания
Самый распространенный способ создания антенных решеток позволяющих производить сканирование это фазированные антенные решетки -ФАР. Существуют активные и пассивные ФАР. В активных ФАР каждый элемент решетки возбуждается от отдельного фазируемого генератора. В пассивных ФАР все излучатели возбуждаются от одного генератора, энергия которого с помощью распределительных фазируемых устройств разделяется между элементами решетки.
Выберем параллельную схему питания, т.к она имеет следующие преимущества:
) Такая схема позволяет использовать сравнительно маломощные фазовращатели.
) Сигнал приходит на каждый элемент решетки с одинаковым ослаблением.
) Отсутствует накопление фазовых ошибок вдоль раскрыва.
На рис. 13 приведена схема питания:
Направленный ответвитель распределяет энергию, поступ