Антенна для командно-измерительного комплекса низколетящих искусственных спутников Земли, страница 4

Раскрыв рупора находится вначале отсчёта

Для определения ширины ДН рупора на уровне половинной мощности, построим график с максимальным числом 0,707 и из графика определяем

Рис. №7 Ширина ДН рупора на уровне 0,707.

Определение диаграммы направленности антенны.

Диаграмма направленности антенны в плоскости Е определяется диаграммой направленности облучателя, а в плоскости Н – фокусирующим действием параболического цилиндра

Согласно [3] диаграмма направленности в плоскости Н описывается формулой:

,                                                    (11)

где ,

и имеет вид, изображенный на рис. №6

Рис.6 ДН антенны в плоскости Н.

Уровень боковых лепестков составляет порядка 0,075 от максимального значения, ширина диаграммы на уровне половины мощности составляет:

Рис. №7 ДН антенны в плоскости Е.

Уровень боковых лепестков составляет порядка 10%, ширина диаграммы на уровне половины мощности составляет:

Определение параметров облучателя.

В качестве облучателей зеркал, выполненных в виде параболического цилиндра, применяются слабонаправленные антенны, обладающие однонаправленным излучением (в сторону зеркала). Фазовый центр облучателя совмещается с фокусом зеркала. При этом облучатель должен создавать в пределах угла раскрыва зеркала цилиндрическую или близкую к ней волну.

Желательно иметь малые размеры облучателя, чтобы уменьшить его экранирующее действие (теневой эффект) на поле, излучаемое зеркалом. Диапазонные свойства параболической антенны в основном зависят от облучателя, поэтому от него требуется широкая полоса пропускаемых частот, как по направленным свойствам, так и по входному сопротивлению.

В сантиметровом диапазоне обычно применяют рупорные облучатели, питаемые с помощью волноводных, коаксиальных линий. Для создания цилиндрического фронта излучения используют секториальные рупора.

Антенны в виде открытого конца волновода являются принципиально слабонаправленными. Для получения остронаправленных характеристик необходимо, чтобы размеры излучающей поверхности были много больше длины волны. Размеры же раскрыва волновода не могут быть больше определенных, так как в противном случае в волноводе могут возникнуть волны высших порядков, которые нарушают нормальную работу волноводного тракта. Для прямоугольного волновода с волной типа Н₁₀ размеры сечения определяются неравенствами

                                                (12)

При таких размерах диаграмма направленности как в плоскости Н, так и в плоскости Е получается большая. Для получения более острой диаграммы направленности сечение стандартного волновода можно плавно увеличивать, превращая волновод в рупор. В этом случае структура поля в волноводе в основном сохранится. В горле рупора, т. е. в месте его соединения с волноводом, все же возникают высшие типы волн. Однако если угол раскрыва рупора  не слишком велик, то волны всех типов, кроме основного, быстро затухнут в окрестностях горловины рупора, а по рупору будет распространяться только колебание основного типа.

Плавное увеличение сечения волновода улучшает также согласование его со свободным пространством. Модуль коэффициента отражения от конца прямоугольного волновода (рупора) с волной типа Н₁₀ приближенно может быть выражен следующей формулой:

                                         (13)

Увеличение раскрыва рупора в плоскости вектора Н приводит к приближению длины волны в рупоре к длине волны в свободном пространстве. При этом коэффициент отражения стремится к нулю.