Расчёт параболической однозеркальной антенны с рупорным облучателем, круглым волноводом

Страницы работы

Содержание работы

Исходные данные

Рассчитать параболическую однозеркальную антенну с рупорным облучателем, круглым волноводом.

Номер группы

Номер по журналу

Номер зачётной книжки

Номер зачётной книжки + номер в журнале группы

Р54-6Б

8

041752

10

Тип антенны, её вид (приёмная или передающая)

Частота (ГГц)/

Мощность (Вт)

Ширина ДН по уровню половинной мощности (градусы)

Уровень боковых лепестков (dB)

Приёмная параболическая однозеркальная антенна с рупорным облучателем

5,1/25

9

-20

Радиус зеркала определяется исходя из заданной ширины диаграммы направленности, длина фидерной линии передачи берётся равной 4R.


Условные обозначения, используемые в проекте, приведены в таблице 1.3.

Наименование

Условное обозначение

  Единица измерения

Рабочая частота

Гц

Диаметр раскрыва рупора

м

Оптимальная длинна рупора

м

Апертурный коэффициент использования поверхности (КИП)

безразмерная

Диаграмма направленности (ДН) рупорного облучателя

безразмерная

Диаграмма направленности (ДН) антенны в целом

безразмерная

Коэффициент направленного действия (КНД)

безразмерная

Длина волны в вакууме

м

Волновое число

м-1

Диаметр апертуры зеркала

м

Радиус апертуры зеркала

м

Фокусное расстояние

м

Апертурное распределение поля

м

Коэффициент расширения луча

безразмерная

Точность выполнеия профиля зеркала

КРЛ

безразмерная

Коэффициент усиления антенны

безразмерная

Коэффициент полезного действия (КПД)

безразмерная

Критическая длина волны

м


2 Патентный поиск.
Расчёт антенно-фидерного устройства

Исходя из заданной рабочей частоты, для питания антенны выберем стандартный круглый металлический волновод с внутренними размерами:

 мм

 мм

Рассчитаем длину волны заданной частоты в свободном пространстве по формуле:

,

где c – скорость света в вакууме; λ – длина волны в свободном пространстве;  - заданная частота.

м.

Волновое число

Для наглядности на рисунке изобразим зеркало антенны и её основные геометрические размеры


Определим диаметр и радиус зеркала антенны, исходя из заданной ширины ДН по формуле

,

откуда, приняв коэффициент в числителе равным 70,

где d – диаметр зеркала

м.

Радиус зеркала

м

Длину питающего волновода lф примем равной

Откуда

 м

Угол раскрыва параболической антенны в плоскости H ψ0, отсчитываемый от нормали к апертуре рупора, примем равный 55°.

Зная радиус R и угол раскрыва ψ0 зеркала (рисунок 1) можно вычислить фокусное расстояние  по формуле

 м

Найдём параметры облучающего рупора: диаметр рупора и его оптимальную длину.

 


Рисунок 2 – Апертурный облучатель в виде конического рупора.

,

отсюда

м

 м

Выражение для нормированной амплитудой ДН конического рупора

,

где  - функция Бесселя первого порядка.

После отражения от зеркала сферическая волна, исходящая от облучателя, трансформируется в плоскую волну в апертуре зеркала, диаметром 2R. распределение электрического поля этой волны в апертуре () обладает симметрией относительно центра апертуры, то есть поле зависит только от координаты . Апертурное распределение поля  связано с диаграммой направленности облучателя соотношением

где  - волновое сопротивление свободного пространства.

.

Диаграмма направленности по полю выражается через  следующим образом

,

где  - функция Бесселя нулевого порядка.

Нормируем полученную функцию

.

Диаграмму направленности апертурного поля в логарифмическом масштабе определим по формуле

.

График диаграммы направленности антенны в логарифмическом масштабе приведён на рисунке 3.

Изобразим график диаграммы направленности антенны в увеличенном масштабе (рисунок 4). Из этого построения определим ширину ДН по уровню     – 3 дБ. Для этого на графике проведём прямую, параллельно оси OX по уровню  – 3 и найдём точки пересечения прямой с графиком.

Похожие материалы

Информация о работе