Расчет антенны, предназначенной для радиотелескопа, страница 4

,                                         (7)

где см – линейный размер раскрыва. В результате вычисления получим угол раскрыва зеркала в Н - плоскости:

.

Теперь, зная угол раскрыва в Н – плоскости, аналогичным способом, как для Е - плоскости, рассчитаем ДН облучателя. Подставляя в выражение (4) данные для Н - плоскости получим:

,                          (8)

Подставляя известные численные данные в это выражение, можем построить график нормированной ДН облучателя в Н – плоскости (рис.3.2.).

Рис. 3.2 Нормированная ДН облучателя в Н - плоскости

Из графика можно определить ширину ДН облучателя в этой плоскости по половинной мощности: 2^О.

3.2 Выбор облучателя

Облучатель зеркальной антенны является важнейшим ее элементом, во многом определяющим характеристики антенной системы в целом [3]. Он представляет собой небольшую антенну, которая должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1) она должна иметь ДН, обеспечивающую надлежащее облучение зеркала и имеющую минимальный уровень боковых лепестков;

2) должна иметь минимальные размеры для снижения затенения раскрыва;

3) если зеркало фокусирует параллельный пучок лучей в точку (фокус), то иметь фазовый центр;

4) пропускать без электрического пробоя заданную рабочую мощность;

5) иметь требуемую диапазонность;

6) иметь небольшой вес и достаточную механическую прочность креплений;

7) должен обеспечивать необходимую стойкость к воздействию метеоусловий и возможность полной герметизации фидерного тракта.

Распространенными конструкциями облучателей зеркальных антенн являются вибраторные, волноводно-рупорные, щелевые. Наиболее широкое применение в современных зеркальных антеннах нашли волноводно-рупорные облучатели, в частности, с прямоугольной формой раскрыва (пирамидальные рупоры). Это объясняется простотой их конструкции, легкостью получения ДН нужной ширины в обеих плоскостях и большой диапазонностью, что позволяет реализовывать практически любое требуемое амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала.

Исходя из вышесказанного, для облучения зеркала (усеченного параболоида вращения) выбираем пирамидальный рупорный облучатель.

3.3 Проектирование рупорного облучателя

Проведем расчет облучателя в виде пирамидальной рупорной антенны, представленной на рис. 3.3.

Рис. 3.3 Пирамидальный рупор

На рисунке обозначено: a, b– размеры прямоугольного волновода;  – размеры раскрыва рупора. Длина рупора описывается двумя размерами:  – расстояние от центра раскрыва  до горловины рупора, одинаковое во всех плоскостях Е и Н;  – длины рупора в Е - и Н - плоскостях (расстояние от центра раскрыва О до точек , , в которых сходятся ребра грани рупора в Е - и Н - плоскостях).

Расчет рупорной антенны сводится к расчету ее геометрических размеров:  и .

Размеры раскрыва  выбирают на основе найденных ранее ДН  в двух плоскостях. Размеры  связаны с шириной ДН облучателя  приближенными соотношениями: