Зеркальные антенны

ВВЕДЕНИЕ

          Зеркальные антенны – наиболее распространенный тип остронаправленных антенн. Они применяются в различных диапазонах волн, начиная от оптического и кончая коротковолновым. Широкое применение зеркальных антенн объясняется простотой их конструкции, возможностью получения высокой направленности, сохранением направленных свойств в широкой полосе частот, малыми активными потерями, малой шумовой температурой.

          Зеркальные антенны позволяют в широких пределах изменять ширину и форму диаграммы направленности (ДН), уровень боковых лепестков (УБЛ), вид поляризации; могут применяться для управления ДН в значительном угловом секторе; широко используются в технике радиолокации, радионавигации сверхвысоких частот (СВЧ), радиотелеуправлении, радиосвязи на УКВ (радиорелейные линии); являются наиболее распространенным типом антенн, и используемых для радиотелескопов и для космической связи.

          В зеркальных антеннах применяются следующие основные типы зеркал: параболические (параболоид вращения, усеченный параболоид, параболический цилиндр), сферические, плоские и угловые, специальной формы, двух- и многозеркальные.

          Антенны наземных (корабельных) радиолокационных станций обнаружения воздушных целей и самолетных РЛС поиска наземных целей обычно имеют узкую ДН в горизонтальной плоскости и специальной формы в вертикальной плоскости. Обзор пространства в таких станциях обеспечивается путем качания (в секторе) или вращения ДН по азимуту.

1.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОДНОЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ

1.1. Анализ Т.З. выбор формы раскрыва зеркала

Последовательность расчета излучающей части ЗА зависит от характера технического задания (ТЗ) на проектирование. Как  правило в ТЗ заданы целевое назначение антенны, рабочая частота и требования к направленным свойствам ЗА которые необходимо проанализировать.

После анализа ТЗ необходимо выбрать форму раскрыва зеркала (тип зеркала). В нашей курсовой работе мы выбираем круглый синфазный раскрыв, так как по ТЗ  у нас поле излучения в обоих плоскостях одинаковое, ширина основного лепестка и УБЛ в главных плоскостях мало отличаются(1.7/1.5).

Укажем основные геометрические параметры параболических зеркал: R,f-радиус и фокусное расстояние зеркала; y₀ - угол раскрыва зеркала; p(Y)- профиль зеркала; x-координата точки в раскрыве зеркала. Эти  параметры связаны между собой простыми соотношениями

            (1)

Рис.1.Геометрия зеркальной антенны

1.2. Выбор функции амплитудного распределения поля в раскрыве зеркала

Известно, что ДН ЗА приближенно можно определить путем интегрирования по поверхности раскрыва полей излучения его элементов Гюйгенса. Интеграл можно взять строго лишь для ограниченного класса функций, описывающих распределение поля  в раскрыве.

Расчет ЗА будем рассчитывать в одной плоскости (Е). Схема приближенного расчета антенны по первым двум вариантам ТЗ состоит из двух основных этапов: 1) выбор функции амплитудного распределения поля Е(x_H) поля плоскости раскрыва и расчет размера раскрыва, обеспечивающих требование к ДН; 2) расчет облучателя (его ДН и размеров), реализующего выбранное распределение поля в раскрыве.

Рассмотрим первый этап. Если задан УБЛ, то функцию Е(x_H) и величину скачка D поля на краю зеркала выбираем из условия обеспечения заданного УБЛ по таблицам в приложении [1].

Используя табличные данные в близи заданного уровня УБЛ и уравнение прямой для двух точек, найдем скачек поля , обеспечивающий УБЛ=-27дБ.

Табличные значения УБЛ в близи уровня по ТЗ:

УБЛ1=-21.53, УБЛ2=-27.61, , .