Конструирование зеркальной антенны
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
p>
).Подключая рупор в узле распределения напряжения, получаем условие согласования:
, (18)
Решая совместно (17) и (16) получаем, что .
Длина трансформатора равна:
,
где . Тогда 2.94 см.
Проектирование поляризатора
В качестве поляризатора применим фазирующие секции на поверхности зеркала.
Вообще фазирующие секции служат для разложения линейно поляризованного поля на две ортогональные составляющие, расположенные в плоскости, перпендикулярной распространения волны, и создания между ними требуемого фазового сдвига. Применение фазирующих секций в антенно-фидерных трактах позволяет в ряде случаев сформировать поле с вращающейся поляризацией, близкой к круговой.
Секция на поверхности зеркала представляет собой систему параллельных металлических пластин шириной h, расположенных непосредственно на всей освещаемой поверхности зеркала перпендикулярно к ней. Расстояние между пластинами лежит в пределах .
Облучатель с линейной поляризацией располагается так, чтобы вектор был под углом 45 град. к пластинам. Этот вектор может быть разложен на две составляющие и , как показано на рис.15.
Рис.15. Поляризатор.
Составляющая движется между пластинами со скоростью света с, так как пластины на неё влияния не оказывают. Составляющая , параллельная пластинам, распространяется между ними как в волноводе с повышенной фазовой скоростью:
Вследствие различия фазовых скоростей у составляющих, набег фазы при двукратном прохождении системы пластин будет:
Для того чтобы получить круговую поляризацию, необходимо, чтобы , отсюда получаем минимальную ширину пластин:
.
Подставив в эту формулу значение получим, что h=3.267см.
Профиль пластины должен повторять профиль зеркала.
Расчет основных параметров антенны
1).КНД синфазного раскрыва рассчитывается по формуле:
, (19)
где - результирующий КИП апертуры зеркала, для прямоугольного раскрыва равный: . Значения =0.96 и =0.92 берем из таблиц [1]. Подставляя их в (18) получим: D=6882.
). KУ антенной системы G определяется как:
,(20)
где .
В согласованном режиме =0.803 для меди с коэффициентом затухания дБ/м и длины фидера 5 м.
-КПД апертуры зеркала.
,
где Fpe и Fph- реальные ДН облучателя в Е и Н плоскостях, рассчитываемые по формулам (9). Расчет дает значение 0.381 и G=2622=34.186 дБ. Затенение части зеркала рупором и элементами его крепления можно оценить множителем , . Тогда .
Расчет конструкции антенны
1).Профиль зеркала рассчитаем по формуле:
,
где f=1.011 м., -в плоскости Е, - в плоскости Н.
Соответствующие графики показаны на рис.16,17.
Рис.16. Профиль зеркала в плоскости Е.
Рис.17. Профиль зеркала в плоскости Н.
2).Допуск d на точность изготовления профиля устанавливается критерием Рэлея:
,
Графики показаны на рис.18,19.
Рис.18. Допуск на точность изготовления в плоскости Е.
Рис.19. Допуск на точность изготовления в плоскости Н.
Вершину зеркала следует изготавливать наиболее тщательно. Современная технология обеспечивает обычно точность .
Определим технические допуски на установку фазового центра облучателя в фокусе зеркала по формулам:
, , .
Получаем: ,
). Обеспечение специального требования-минимальная парусность.
В целях облегчения зеркала, а также уменьшения давления ветра на него ("парусности") зеркало изготовим не из сплошного металлического листа, а из сетки проводов. Для характеристики работы такого зеркала применяют коэффициент прохождения Т, определяемый как отношение энергии волны, прошедшей за зеркало, к энергии падающей волны:
антенна зеркальный трак облучатель
.
Зеркало можно считать хорошим, если Т<1%. Рассчитаем параметры проволоки. Коэффициент прохождения для параболоида вращения определяется по формуле:
, (21)
-размер раскрыва, q-коэффициент неравномерности поля в соответствующих плоскостях, То-коэффициент прохождения для плоской поверхности той же конструкции, что и рассматриваемое зеркало.
=0.764, =0.67.
-площадь раскрыва.
По графику из[3] при радиусе провода ro=0.041и расстоянии между проводами s=0.4 получаем To=0.2. Подставляя значения в (21) получим T=0.7%. ro= 0.37 см, s=3.64 см. Можно подсчитать количество прутьев: N.
Эскиз антенной системы представлен на рис.20.
антенна зеркальный трак облучатель
Рис.20. Эскиз антенной системы.