Конструкторская часть. Расчет показателей технологичности. Оценка комплексного показателя качества, страница 6

;                                            (8)

Объединяя соотношения (6), (7) и (8), получим:

                                         (9)

Из последнего соотношения видно, что G зависит от  η_А и ν. При рассуждении, полагается, что диаграмма направленности облучателя и радиус параболоида R_n остаются неизменными, а изменяется лишь фокусное расстояние f (или угол раскрыва φ₀), а облучатель является точечным, его фазовый центр совмещён с фокусом параболоида, а поверхность параболоида является идеальной. При этих условиях поле на раскрыве параболоида оказывается синфазным.

Рисунок 2

Если фокусное расстояние велико (рисунок 2), то незначительная часть мощности облучателя попадает на поверхность зеркала (угол φ₀ мал) и к.п.д. облучателя η_А оказывается малым. По мере уменьшения фокусного расстояния (с увеличением φ₀) к.п.д. η_А растёт, достигая единицы при φ₀= φ_0з (рисунок 3а). но такое размещение облучателя не выгодно, т.к. низким получается коэффициент использования площади раскрыва ν. Этот коэффициент в отличии от η_А растёт с увеличением фокусного расстояния (рисунок 3б). по этой причине кривая ν_э= η_Аν (рисунок 3в).при некотором фокусном расстоянии f_опт (угле φ_{0 опт}) приобретает максимальное значение. Параболоид вращения, который при выбранном облучателе обладает максимальным коэффициентом усиления, называют оптимальным. Для большинства облучателей оптимальному зеркалу соответствует такое, у которого интенсивность облучения края по мощности составляет 0,1 (или 0,316 по напряжению поля) от интенсивности облучения центра. Как правило, у оптимальных однозеркальных антенн φ_{0 опт}= 50÷70° и выбор его зависит от ДН облучателя.

Далее с помощью номограмм, построенных по формулам (1), (2), (4), (5) и (9), рассчитываются ориентировочные параметры и характеристики зеркала. По результатам работы с номограммами, параметры зеркала составляют: Н=105 см, D=95см. f = 58,43 см; φ₀ = 51,3°

Рисунок 3

Апертурный метод расчёта ДН параболоида вращения (особенности метода):

Расчёт выполняется в два этапа:

1. По диаграмме направленности облучателя F(φ) определяется поле на раскрыве F(р). При этом используется соотношение:

                                     (10)

где - нормированный текущий радиус (R приобретает значения от 0 в центре зеркала, до 1 на краю).

2.для того, чтобы можно было записать выражение для ДН антенны при помощи комбинации λ-функций, распределение поля на раскрыве F(R) аппроксимируется формулой:

                                                              (11)

Равномерная часть этой аппроксимации E₀d даёт в дальнейшей зоне

                                                                     (12)

а неравномерная

                                где                             (13)

n – показатель степени в выражении (11), аппроксимирующем распределение поля на раскрыве.

В результате суммирования (Е = Ер + Ен), несложных преобразований и нормирования приходим к записи ДН антенны в виде:

                                       (14)

Таким образом, задача по расчёту диаграммы направленности сводится теперь к подбору показателя степени n в выражении (11).

Окончательное определение размеров, параметров и их оптимизация производится с помощью компьютерной программы.

2.3.2 Разработка конструкции облучателя

На практике широкое применение находят вибраторные, двухщелевые и волноводно-рупорные облучатели.

Вибраторные облучатели в зависимости от диапазона волн могут возбуждаться при помощи коаксиальных линий или волноводов. Для формирования диаграммы направленности с преимущественным излучением в пределах одной полусферы, активный полуволновой вибратор снабжается контррефлектором в виде пассивного линейного вибратора длиною ~ 0,55λ или металлического диска диаметром ~ 0,5λ. Расстояние между активным и пассивным элементами выбирается примерно равным ~ 0,25λ.  Приближённо диаграмма направленности облучателя  в виде пассивного линейного вибратора можно аппроксимировать формулой: