Коническая рупорная антенна круговой поляризации, страница 3

где    Dp -  диаметр  раскрыва  рупора;

l -  длина  волны;

2Q0,5 -  ширина   главного  лепестка  ДН;

Для  того  чтобы  ширина   главного  лепестка  ДН  в  плоскостях  Е  и  Н  была  одинакова,  нужно  изменять  диаметр  раскрыва  рупора.

Рассчитаем  диаметр  раскрыва  в  плоскости Е и плоскости  Н.                          

Определим  длину  волны  λ:

Определим  диаметр  раскрыва:

      

                

рис. 2        

4.   Определим  глубину  рупора  R(см.  рис.2)[4]:

Для   расчёта  примем  за  Dp   среднее  значение   диаметра  раскрыва  в  плоскости   Е   и  плоскости  Н.

5.Проверим,  является  ли  рупор  оптимальным:

6.   Определим  диаметр  волновода:

Для  того  чтобы  в  круглом  волноводе  распространялась  только  основная  волна  Н11,   необходимо  выполнить  условие:

  

Это  обусловлено   тем,  что  необходимо  обеспечить  наименьшие  габариты  волновода  и  не  допустить  распространения  волн  других  типов:

   

Выбираем  стандартный   волновод

                    

рис.3

7.   Для  возбуждения  волны  Н11  в  круглом  волноводе   необходимо  использовать  переход  от  прямоугольного  волновода  к  круглому  с   плавным  переходом  и  постепенной  деформацией  поперечного  сечения  прямоугольного  волновода.  Длина  такого перехода  должна  быть  порядка  длины   волны  в  волноводе  или   больше.

      

Рис. 4

8.  Произведем  расчёт  размеров  прямоугольного  волновода.  Основным  типом  волны  в  прямоугольном  волноводе  является  волна   Н10.  Для  работы  прямоугольного  волновода  на  волне  типа  Н10   необходимо  выполнение  условий:

                       ,где   a  и   b   -  размеры  волновода.

Размер  b  ограничен  фактически  лишь  с  одной  стороны.  Однако   необходимо  учесть,   что  этот  размер  определяет  электрическую  прочность  волновода  и  потери  в  стенках.  Поэтому  размер  волновода  b  выбирают  обычно  лишь  немного  меньше  λ/2,  порядка  (0,3-0,4) λ.  Размер  a  выбирают  (0,7-0,8)λ.

    

Проверим,  выполняется  ли  условие   существования  единственной  волны   Н10:

                                                                 

                                  

Рассчитаем  рабочую  полосу  частот  волновода [6]:

          

Выбираем  стандартный   волновод  R  26:

       a=86,36(мм);   a'=90,42(мм); 

b=43,18(мм);   b'=47,24(мм);

Рис.5

Диапазон   частот  для  основного  типа  волн:

2,17-3,3  ГГц

9.   Для  получения   излучения  круговой   поляризации  оба  поля  должны  иметь  одинаковую  амплитуду   и   сдвиг  по   фазе     на   π/2.   Получить  такие  поля  можно,   применяя  фазирующие   секции.

Фазирующие   секции  служат  для  разложения  линейно  поляризованного  поля  на  две  ортогональные   составляющие,   расположенные   в  плоскости,  перпендикулярной   направлению  распространения  волны,   и  создания  между  ними  требуемого  фазового   сдвига.

Фазирующая   секция  может  быть  установлена  в  волноводе   или  непосредственно  на   излучающей  поверхности  (на  поверхности  или  в  раскрыве   зеркальной  антенны,  в   раскрыве  рупорной  или  линзовой  антенны  и  т.д.).

Волноводная  фазирующая  секция  представляет  собой  отрезок  волновода,  в котором  возбуждаются       две    волны  основного  типа,  фазовые  скорости  которых  различны.   Подбором  длины  отрезка  волновода  и  регулировкой  фазовых  скоростей  взаимно  перпендикулярных  составляющих  поля  обеспечивается    необходимый  фазовый  сдвиг  на  выходе  секции.   Различные   фазовые  скорости   могут  быть  получены  при  помощи   диэлектрической  пластины.   Если  в  круглом  волноводе  возбуждается   волна  типа  Н11,  то  под  влиянием   диэлектрической   пластины,   установленной  под  углом  45  градусов   к  вектору   Е,    волна  расщепляется  на   две  взаимно  перпендикулярные  волны:   типа  Н11’,   вектор  Е   который  параллелен  пластине,   будет  меньше  скорости   волны  Н11”.