Расчёт амплитудного распределения в раскрыве антенны. Расчёт КИП антенны, страница 4

Геометрия зеркала показана на рис. 5

6 Аппроксимация амплитудного распределения

Нормированное амплитудное распределение в раскрыве представляется в виде линейной комбинации нормированных парциальных АР  со своими весами :

Аппроксимация АР находится с помощью программы Around.

При работе с программой вводится известное амплитудное распределение (табл. 3 – g₂()).

Были выбраны весы:

₁=0,316 – равномерное;

₂=0,28 – квадратичная парабола;

₃=0 - квадратичная парабола в квадрате;

₄=0,4 – квадратичная парабола в кубе;

₅=0 – линейно убывающее на краю.

Результат подбора весов и моделирования в программе Around показан на рис.6.

Рис.6. Результат подбора весов и

моделирования аппроксимирующей функции

Апертурный КИП, автоматически рассчитанный программой составил - КИП_А=0,895.

Рис. 7. Амплитудное распределение поля в раскрыве антенны

Значения диаграммы направленности, полученные в результате моделирования в программе Around, показаны на рис. 8.

Рис.8. Значения диаграммы направленности

Для того, чтобы определить ширину диаграммы направленности по уровню 0,707, необходимо произвести уточнение.

Рис.9. Значения диаграммы направленности - уточнение

Как видно из рис. 9, ширина ДН по уровню 0,707 составила 1,46×2=2,92⁰; это значение находится в пределах десяти процентов от заданного (⁰).

7  Вычисление диаграммы направленности с учётом тени.

Удерживать облучатель над зеркалом (помимо волновода) будет металлический стержень диаметром 0,5 см

Тень будет также создаваться облучателем и волноводом.

Чтобы воспользоваться программой Around, необходимо рассчитать полную площадь тени, затем диаметр D эквивалентной по площади окружности.

Исходя из известных размеров облучателя, волновода и стоек, согласно рис. 10, вычисляется общая площадь тени.

Рис.10. Примерный вид антенны – к расчету площади тени

,

м²;

м²;

м²;

м².

Отсюда:

м.

Значения диаграммы направленности, полученные в результате моделирования в программе Around с учетом тени, показаны на рис. 11

Рис. 11. Значения диаграммы направленности с учетом тени

Для того, чтобы определить ширину диаграммы направленности по уровню 0,707, необходимо произвести уточнение.

Рис.12. Значения диаграммы направленности - уточнение

Как видно из рис. 9, ширина ДН по уровню 0,707 составила 1,44×2=2,88⁰; это значение находится в пределах десяти процентов от заданного (⁰).

Диаграммы направленности проектируемой антенны с учетом тени и без показаны на рис.13.

 

Рис. 13. Диаграмма направленности антенны

8 Расчёт КИП антенны

Полный КИП параболической антенны состоит из нескольких сомножителей:

КИП=КИП_А* КИП_Р*КИП_Т, где:  КИП_А - КИП раскрыва апертуры;

КИП_Р - КИП рассеяния;

КИП_Т - КИП тени.

Апертурный КИП рассчитан с помощью программы Around и равен:

КИП_А = 0,895

КИП тени определяется по формуле:

, где: М – параметр амплитудного распределения раскрыва без учёта тени;

М^Т – параметр  амплитудного распределения тени.

,

 м².

,

м².

.

КИП рассеяния вычисляется по формуле:

, где   - угол под которым виден край зеркала из фокуса.

Так как ДН облучателя известна в виде графика, то КИП рассеяния вычисляется графически. Для этого в прямоугольной системе координат на миллиметровой бумаге в пределах до 180° строится нормированная ДН облучателя по мощности. На этом же графике строится функция sin(θ). Оба графика перемножаются и составляется отношение площадей под полученной кривой в пределах до θ=Ψ и под всей кривой до θ=180°(Рис. 10). Это и будет значение КИП_Р.