Расчёт параболической зеркальной антенны с рупорным облучателем, страница 3

График диаграммы направленности антенны в логарифмическом масштабе приведен на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5

Изобразим график диаграммы направленности антенны в увеличенном масштабе (рис. 3.6). Из этого построения определим ширину ДН по уровню –3 дБ. Для этого на графике проведем прямую, параллельно оси OX по уровню –3 и найдем точки пересечения прямой с графиком.

Рисунок 3.6

Из графика видно, что ширина ДН по уровню половинной мощности равна 7,8°

.

Рассчитаем также коэффициент расширения луча ([2], стр. 31, (58))

                                         (3.20)

Уровень боковых лепестков определим непосредственно из рисунка. Это составит 21,667 дБ.

Апертурный КИП определим по формуле ([2], стр. 11, (23))

,                                   (3.21)

.

КНД антенны D можно рассчитать по следующей формуле ([2], стр. 12, (25)).

,                                   (3.22)

где 

                                          (3.23)

        – эффективность облучателя, отношение мощности электромагнитного излучения, падающей на зеркало P_АП к мощности, излучаемой облучателем P_å .

     – множитель, учитывающий рассеяние части мощности облучателя на элементах конструкции – аппаратурной кабине, облучателе, опорах, поддерживающих кабину.  изменяется в пределах от 0,88 до 0,94.

                                                                                                         (3.24)

где

, причем  – точность выполнения профиля зеркала, зависящая от технологии. В соответствии с [2] (стр. 12) значение  в условиях обычного серийного производства имеет порядок 0,4×10^-3.

Рассчитаем по формуле (3.23)

.

Множитель  примем равным 0,9.

Точность выполнения профиля зеркала примем равной 0,4×10^-3.

Рассчитаем коэффициент d.

Тогда коэффициент  будет равен

Теперь, по формуле (3.22) найдем КНД антенны.

Геометрическая площадь зеркала , помноженная на все коэффициенты, снижающие КНД, называется эффективной площадью антенны S_эфф ([2], стр. 12).

                               (3.25)

 м²

Коэффициент усиления антенны вычислим по формуле ([2], стр. 12, (25)).

                                               (3.26)

где

 – КПД антенны.

Обычно потери в фидере согласно [2] (стр. 7) составляют подавляющую часть потерь в антенне в целом. Поэтому при расчете КПД антенны в формуле (3.26) можно считать равным ранее вычисленному КПД волноводного тракта.

4. Выводы

В результате выполнения курсового проектирования, рассчитана антенна со следующими основными параметрами (табл. 4.1)

Таблица 4.1

Наименование параметра, ед. изм.	Значение параметра
Радиус зеркала R, м	0,263
Длина питающего волновода lф, м	1,051
Длина рупора L, мм	19
Ширина ДН , град	7,8
Фокусное расстояние f, м	0,260
Угол раскрыва зеркала антенны y0, град	55
Размер апертуры рупора в плоскости H ap, мм	49
Размер апертуры рупора в плоскости E bp, мм	35
Коэффициент  расширения луча КРЛ	1,089
Апертурный КИП g	0,949
КНД D	366,948

Таблица 4.1(окончание)

Эффективная площадь Sэфф, м2	0,119
Уровень боковых лепестков, дБ	21,667
Коэффициент усиления G

Из табл. 4.1 видно, что характеристики спроектированного устройства отвечают основным требованиям, изложенным в техническом задании.

Основными источниками погрешности являются:

1.  Используется апертурный метод расчета – раскрыв является плоским, распределение поверхностных токов определяется приближенно. Данный метод менее точен, чем токовый метод расчета.  Однако он может использоваться при условии малости длины волны по сравнению с диаметром зеркала: l<<d.

2.  Решение трансцендентных уравнений (3.10) и (3.12) проводилось графическим методом, точность которого невелика.