Описание разрабатываемой антенны, принцип действия устройства. Выбор и основание структурной схемы

похожую диаграмму направленности (горизонтальная поляризация, отсутствие боковых лепестков и паразитной поляризации, главный ортогонален к поверхности излучения) имеет резонансная волноводно-щелевая антенна с встречно-наклонными щелями прорезанными на узкой стенке волновода и с разделительными металлическими выступами между излучателями. Но из-за сложности конструирования и расчета этой волноводно-щелевой антенны отдадим предпочтение резонансной волноводно-щелевой антенне с продольными щелями прорезанными в узкой стенке (см. рис. 1)

Для синфазного возбуждения линеек выберем параллельную схему питания. В качестве разветвителей будем использовать свернутые волноводные Н-тройники.

Рис. 2 структурная решетки.

При данной схеме питания реализуется равномерное амплитудное возбуждение линеек, а конечное число разветвлений подчиняется выражению N=2ⁿ.

3. Расчет количества излучателей решетки, выбор шага решетки:

Определим длину линейной волноводно-щелевой антенны в соответствии с заданным законом распределения амплитуд:

Где А – коэффициент, учитывающий закон распределения амплитуды возбуждающих токов, табличное значение которого выбирается в зависимости от уровня бокового лепестка. 

Далее рассчитаем длину волны в волноводе. Для этого по заданной рабочей длине волны из справочника [1] выбираем геометрические размеры волновода. Для данного волновода (R-100) а=22,860 мм b=10,16 мм, ширина стенки волновода t=1.6 мм. Затем рассчитывается длина волны в волноводе:

Для эффективного возбуждения щелей  расстояние между щелями d=L/2=19,8 мм

Тогда число щелей: 15

Аналогично рассчитываем ширину волноводно-щелевой решетки  и число линеек.

Т. к. выбрана параллельная схема деления мощности то число линеек должно удовлетворять условию М=2ⁿ, тогда число линеек:16

Где L_m – длина волны в волноводе,   L_m=39,755 мм.

С учетом этого ширина решетки L_m=а*N=22,86*16=365 мм

4. Расчет амплитудного распределения поля в решетке:

Рассчитаем амплитудное распределение в волноводно-щелевой антенне по формуле

f(x)=D+(1-D)cos(px/L), где D выбрана исходя из уровня бокового лепестка.

По этой формуле построим амплитудное распределение:

Рис. 3 аппроксимация амплитудного распределения в линейке

Зная длину линейки и расстояние между излучателями можно вычислить значение амплитудного распределения в каждой щели:

И построить график:

Рис. 4 амплитудное распределение в линейке.

Рассчитаем расстояние х₁ на которое отстоит ВЩА каждая щель относительно оси линейки:

Где Х=x/L, х – координата излучателя.

Результаты расчета приведены в таблице 1

Таблица 1

x1 мм	0,952	1,373	1,768	2,095	2,381	2,578	2,702	2,727	2,665	2,514	2,27	1,97	1,621	1,207	0,777
g  см	0,015	0,031	0,051	0,071	0,091	0,106	0,116	0,118	0,113	0,101	0,083	0,063	0,043	0,024	0,01

Длина щели - l/2=15 мм

Ширина щели

5. Расчет схемы и размеров делителя мощности:

Как было написано выше была выбрана параллельная схема деления мощности. Следовательно придется изгибать питающий волновод под углом 90^о

Рис. 5 Н-уголок.

Рассчитаем изгиб волновода:

Из графика для определения оптимальных размеров Н-уголка выберем необходимые соотношения:

 чему соответствует  следовательно х=13,716 мм

Рассчитаем непосредственно схему деления мощности:

Для деления мощности будем использовать Н тройники:

Рис. 6 Н-тройник.

Причем мощность подводимая щелью связи зависит от ее угла наклона и положения х.

Длина щели  связи  - 7,5мм ширина – 0,6мм (данные из справочника [1])

Эквивалентная проводимость щели связи рассчитывается по формуле:

где

Мощность возбуждаемой волны и ее фаза определяется следующим образом:

p=4g/(1+g)², а фаза - f=arctg(q/p)+p/2

Рис. 7 зависимость мощности от поворота щели.

анализируя вышеприведенные соотношения выражения и график для х=3 мм

Рис. 8 амплитудное распределение выберем n₂=67^о для того чтобы щель связи пропускала максимальную мощность. Данное соотношение будет действительно для всех тройников, кроме тех которые непосредственно подводят мощность