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  ηА и ν. При рассуждении, полагается, что диаграмма направленности облучателя и радиус параболоида Rn 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 ηА оказывается малым. По мере уменьшения фокусного расстояния (с увеличением φ0) к.п.д. ηА растёт, достигая единицы при φ0= φ (рисунок 3а). но такое размещение облучателя не выгодно, т.к. низким получается коэффициент использования площади раскрыва ν. Этот коэффициент в отличии от ηА растёт с увеличением фокусного расстояния (рисунок 3б). по этой причине кривая νэ= ηАν (рисунок 3в).при некотором фокусном расстоянии fопт (угле φ0 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 φ0 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: