Электрический и конструктивный расчет параметров антенны ЗССС. Расчет энергетических характеристик антенны, страница 2

          Для определения эксцентриситета необходимо задаться углами и .

Угол - это угол раскрыва большого зеркала, который зависит от вида антенны. При антенна является длиннофокусной. При антенна является короткофокусной. Для короткофокусных антенн угол . Для дальнейших расчетов выберем .

Угол - угол облучения фокального кольца из фазового центра источника. Для дальнейших расчетов выберем .

Эксцентриситет рассчитывается по формуле:

Рассчитаем фокусные расстояния зеркал. Фокусное расстояние большого зеркала определяется по формуле:

,

где D– диаметр раскрыва большого зеркала;

d– диаметр раскрыва малого зеркала., м.

м.

Фокусное расстояние малого зеркала определяется по формуле:

м.

Для построения малого зеркала необходимо знать основные размеры эллиптических образующих 2а и 2с.

м.

м.

Далее рассчитаем параметры облучателя. В качестве облучателя выберем конический рупор с диаметром раскрыва dp=0.09 м. Необходимо найти фокус рупора Rp (или иначедлину образующей конуса), который определяется по формуле:

м.

Найдем размеры питающего волновода. Для конического рупора в качестве питающего волновода используется круглый волновод. Радиус питающего волновода определяется по формуле:

м.

Последнее значение, необходимое для построения профилей большого и малого зеркал – расстояние вдоль оси симметрии от фазового центра до малого зеркала L.

м.

2.4 Расчет профилей большого и малого зеркал

Расчет профиля малого зеркала с эллиптической образующей в полярных координатах производится по формуле:

,

где - эксцентриситет;

- фокусное расстояние малого зеркала;

- угол раскрыва большого зеркала,

Для построения профиля малого зеркала в декартовых координатах необходимо воспользоваться формулами перевода:

Расчет профиля большого зеркала с параболической образующей в полярных координатах производится по формуле:

,

где F– фокусное расстояние большого зеркала;

- угол раскрыва большого зеркала, .

Для построения профиля малого зеркала в декартовых координатах необходимо воспользоваться формулами перевода:

Для построения используют только две координаты, например х и z, при этом .

Сделав все выше перечисленные вычисления можно геометрически построить рассчитанную антенну (рисунок 2.1)

Рисунок 2.1

2.5 Расчет электрических характеристик, допуск на изготовление

В реальных антеннах случайные ошибки, неизбежные при изготовлении и эксплуатации ограничивают максимальное значение КНД. Случайные ошибки вызываются следующими факторами:

1. Неточностью изготовления поверхности зеркала;

2. Деформациями зеркала под воздействием ветровых, весовых, температурных нагрузок;

3. Флюктуациями амплитуды и фазы поля в падающей на зеркало волне.

          Неточности изготовления поверхности зеркала характеризуют двумя параметрами – техническим допуском на изготовление и радиусом корреляции его деформаций. Относительный допуск на изготовление определяется по формуле:

,

где n - определяет технологию производства,  n=3.

Коэффициент направленного действия зеркальных антенн пропорционален отношению площади раскрыва к длине волны (это положение является общим для всех апертурных антенн). Следовательно, у каждой данной зеркальной антенны с укорочением длины волны можно ожидать увеличение КНД. Теперь мы должны определить минимальную длину волны, при которой КНД будет максимальным:

;

м

Целью нашего расчета является определение максимального КНД

2.6 Расчет диаграммы направленности облучателя

Почти во всех случаях в двухзеркальных антеннах в качестве облучателя используют рупорную антенну или ее модификацию. Это обусловлено такими характеристиками рупорной антенны:

- просты по конструкции;

- хорошо согласуются с питающим волноводом;

- просто позволяют осуществить работу на двух линейных или вращающихся поляризациях;

- имеют четко выраженный фазовый центр;

- позволяют пропускать сигналы большой мощности;

- обладают широким рабочим диапазоном;

- можно получить осесимметричную ДН;

- можно получить круто спадающую ДН к краям;

- малая утечка энергии вне пределов главного лепестка.