Изучение факторов, влияющих на направленность апертурных и линейных антенных решеток. Определение диаграммы направленности и коэффициента усиления антенн расчетным и экспериментальным путем

Цели работы:

1)  Изучение факторов, влияющих на направленность апертурных и линейных антенных решеток.

2)  Определение диаграммы направленности и коэффициента усиления антенн расчетным и экспериментальным путем.

На рис.1 изображена структурная схема установки  для снятия ДН.

Здесь 1 – генератор СВЧ; 2 – вспомогательная передающая антенна; 3 – исследуемая антенна, установленная на стойке, предусматривающей вращение в трех плоскостях; 4 – приемник(детекторная головка); 5 – индикатор(стрелочный прибор).R – минимальное расстояние между антеннами, необходимое для снятия ДН методом дальней зоны.

Предварительное задание

1)  Определить ширину ДН на уровне половинной мощности в плоскости :

-пирамидального рупора с размерами раскрыва в плоскости вектора , в плоскости вектора , возбуждаемого волной ;

- конического рупора с диаметром раскрыва D=11 см, возбуждаемого волной .

2)  Рассчитать и построить в декартовых координатах нормированную ДН в плоскости                                   вектора Н резонансной равномерно возбужденной волноводно-щелевой антенны с продольными щелями, расположенными в шахматном порядке по обе стороны оси широкой стенки волновода. Исходные данные: волновод 23*10 мм, N=7, d=2.23 см.

3)  Рассчитать и построить в декартовых координатах нормированную ДН в плоскости вектора Н нерезонансной равномерно возбужденной волноводно-щелевой антенны с продольными щелями, расположенными в шахматном порядке по обе стороны оси широкой стенки волновода. Исходные данные: волновод 23*10 мм, N=8,  d=1.95 см.

Все расчеты произвести для длины волны в свободном пространстве λ=3,2 см.

1)  Ширина ДН оптимального рупора на уровне половинной мощности приближен но       оп ределяется по формулам:

-Для пирамидального в плоскости вектора Н:

в плоскости вектора Е:

-для конического в плоскости вектора Н:

в плоскости вектора Е:

а) для пирамидального рупора, в плоскости вектора Н, возбуждаемого волной

б) для пирамидального рупора, в плоскости вектора Е, возбуждаемого волной

в) для конического в плоскости вектора Н возбуждаемого волной

г) для конического в плоскости вектора Е возбуждаемого волной

2)  Расчет ДН ограничивается построением главного и первого боковых лепестков диаграммы. Предварительно определяются направления главного максимума, первого нуля и бокового лепестка, затем вычисляются несколько промежуточных значений диаграммы, включая величину главного максимума. На диаграмме надлежит указать угловую ширину по уровню мощности.

Для волноводно-щелевых антенн с равномерным возбуждением ДН рассчитывается по формулам:

где N-число щелей; d-расстояние между серединами щелей; -длина волны в волноводе; - угол относительно перпендикуляра к оси волновода, который может быть как азимутальным, так и угломестным в зависимости от ориентации волновода в выбранной системе координат. Так как волновод прямоугольный, то его основной волной будет волна H₁₀, следовательно m=1, n=0.

Построим диаграмму направленности для случая, когда