Расчёт амплитудного распределения в раскрыве антенны. Расчёт КИП антенны, страница 2

Первым шагом выбирается волновод. Для заданной длины волны (3 см) целесообразно выбрать прямоугольный волновод советского производства, очень часто встречающегося в технике СВЧ сечения 23×10 мм [1]

Далее необходимо проверить способен ли выбранный волновод работать с предложенной техническим заданием мощностью 250кВт. Оценить потери в тракте. При слишком больших потерях принять такие меры, как например покрытие внутренних стенок волновода серебром.

Так как в задании упоминается лишь КНД, то принимается, что ширина ДН в плоскости Е равна ширине ДН в плоскости Н и в качестве зеркала выбирается параболоид вращения. Здесь же, задается КИП и рассчитываются геометрические размеры зеркала.

Затем выбирается облучатель, с помощью пакета прикладных программ Ant строится его ДН, находится распределение поля в раскрыве. Следует отметить что, геометрически облучатель и зеркало располагаются относительно друг друга исходя из условия: попадающий на края раскрыва сигнал от облучателя должен составлять 0,1 по мощности от максимального уровня, соответственно максимальная мощность падает в центр зеркала. Так как работа антенны предполагается с круговой поляризацией, то совместно с рупорным облучателем будет применен поляризатор.

Следующим шагом является аппроксимация полученного распределения в программе Around и получение в этой же программе диаграммы направленности проектируемой антенны.

Далее следует проверить, удовлетворяют ли значения ширины диаграммы направленности, КИП и КНД полученной апертурной антенны техническому заданию.

Последним этапом будет рассмотрение узла для разработки – антенного переключателя и организации сканирования.

1 Выбор волновода

Размеры волновода, обеспечивающие существование волны только основного типа, соответствуют условию: 1,05а<<1,6а.

Принимается

см.

см.

В соответствии со стандартом по ГОСТу выбирается волновод, со следующими параметрами:

Внутреннее сечение волновода: :  23 х 10 мм

Марка сплава: Л62

Затухание в волноводе определяется по формуле:

, где  - удельная проводимость материала волновода, .

0,22 дБ/м

Предельная мощность, которая может передаваться по данному волноводу:

1,041 МВт

Допустимая мощность:

 кВт

При этом мощность передаваемого сигнала  кВт.

Следовательно выбранный волновод может быть применен в данном проекте.

2 Выбор типа антенны

Так как в техническом задании отсутствует информация о ширине диаграмм направленности плоскостях Е и Н, они принимаются равными, и в связи с этим выбирается тип зеркала – параболоид вращения.

Коэффициент направленного действия:

.

Отсюда :

,

Эффективная площадь антенны:

 м².

Площадь раскрыва:

, где КИП – коэффициент использования поверхности, для параболоида вращения выбирается в пределах 0,55 ÷ 0,68.

 м²

Исходя из площади зеркала, определяется его радиус:

м

3 Выбор облучателя

В качестве облучателя из [2] выбирается рупорная антенна с параметрами:

а_р=27 мм, b_р=24 мм, L=30 мм, а=23 мм, b=10 мм.

Так как эти размеры рассчитаны для работы на длине волны 3,2см, то в соответствии с свойством электродинамического подобия они должны быть умножены на величину .

а_р=25,3 мм, b_р=22,5 мм, L=28,1 мм, а=21,6 мм, b=9,4 мм.

Выбранный облучатель показан на рис. 1.

Рис. 1. Облучатель

Диаграмму направленности выбранного облучателя можно получить, используя пакет “Аnt”.