Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 33

f(x,z) - относительная амплитуда поля в точке А₁(x,z).

Если после отражения от поверхности зеркала пучок лучей в первом приближении принять за параллельный, то распределение амплитуды на раскрыве можно представить при помощи выражения

где      f - фокусное расстояние параболоида;

F(x) - нормированное распределение поля на раскрыве.

Используя соотношение (2), приведем формулу (9) к виду

Равенство путей от фокуса до искомой точки поверхности параболоида А₁  и от точки А₁  до точки А на раскрыве (FА₁+ А₁А= соnst) для любого луча, вытекающее из основного свойства параболы, позволяет утверждать, что поле на раскрыве окажется синфазным (в отличие от поля на поверхности параболоида).

При приближенных расчетах параболоидов вращения используются следующие формулы:

- для расчета диаметра параболоида

- для определения фокусного расстояния

- для расчета профиля параболы

Апертурный метод расчета ДН параболоида вращения: Здесь мы отметим лишь особенности апертурного метода расчета.

Расчет выполняется в два этапа.

I. По диаграмме направленности облучателя F() определяется поле на раскрыве  F(p). При этом используется соотношение

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

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

Равномерная часть этой аппроксимации E₀d дает в дальней зоне

а неравномерная

п - показатель степени в выражении (14), аппроксимирующем распределение поля на раскрыве.

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

Таким образом, задача по расчету ДН сводится теперь к подбору показателя степени n в выражении (14).

Облучатели параболоидов вращения. 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 ДН с преимущественным излучением в пределах

одной полусферы активный полуволновой вибратор снабжается контррефлектором в виде пассивного линейного вибратора длиною ~0,55 (рис.6) или металлического диска диаметром ~0,5(рис.7). Расстояние между активным и пассивным элементами выбирается примерно равным 0,25. Приближенно ДН облучателя, показанного на рис.6, можно аппроксимировать формулой

Главным недостатком облучателей такого типа являются различие ДН в плоскостях E и H , а также сравнительно большой задний лепесток. К числу достоинств следует отнести сравнительно малое затенение раскрыва антенны.

Применение дискового контррефлектора приближает ДН облучателя по форме к телу вращения и приводит к существенному уменьшению заднего лепестка, но при этом возрастает затенение раскрыва антенны. ДН облучателей с дисковыми контррефлекторами можно аппроксимировать выражением

F()=cos²                               (19)

Облучатели с дисковыми контррефлекторами применяют в тех случаях, когда относительные размеры раскрыва достаточно велики ().

На рис.8 показан вибраторный облучатель, возбуждаемый при помощи волновода. Для крепления облучателя, как правило, используется металлическая пластинка, установленная перпендикулярно вектору  в волноводе.

На рис.9,а изображен двухщелевой облучатель обратного излучения. Он представляет собой сужающийся в плоскости Е прямоугольный волновод, к концу которого прикреплен прямоугольный резонатор. В стенке резонатора прорезаны две полуволновые щели. Механизм возбуждения щелей показан на рис.9,б, где изображены силовые пинии электрического поля

в волноводе и резонаторе. Щели возбуждаются синфазно и расположены на расстоянии 0,5 друг от друга. Диаграмму направленности двухщелевого облучателя в первом приближении можно представить  соотношениями

где d - расстояние между щелями.