Антенные устройства, обеспечивающие излучение и прием радиоволн

направленности вибраторных облучателей в приложении 1.

Расчет диаграмм направленности рупорных облучателей в приложении 2.

4. Расчет геометрических параметров антенн.

Проведем расчет геометрических параметров антенн с параметрами:

Δθ_Е=10, Δθ_Н=2; Δθ_Е=4, Δθ_Н=2; Δθ_Е=3, Δθ_Н=2.

Рабочая частота, согласно техническому заданию, составляет 9370 МГц. Этому значению частоты соответствует длина волны 3,2 см.

Рассмотрим антенны с зеркалами в виде параболических цилиндров. Волноводом для питания облучателей согласно расчетам будет являться волновод с сечением ахb, где . Получим:

Согласно полученным расчетам выберем волновод с близкими размерами – 23х10 мм.

Так как зеркало антенны параболический цилиндр, то удобно взять в качестве облучателя волноводно-щелевой облучатель.

Для антенны с величиной главного максимума на уровне половинной мощности Δθ_Е=10, Δθ_Н=2.

.

Также . Тогда .

..

Вычислим длину и ширину зеркала. Из условия , получим

.

Зная общую площадь антенны, вычислим горизонтальный размер антенного зеркала:

.

Амплитудное распределение можно найти по формуле

, где .

Примем значение угла засветки зеркала φ=50⁰.

Рассчитаем фокусное расстояние:

 см.

Рассчитаем глубину зеркала:

 см.

Исходя из полученных данных и зная форму записи формулы профиля зеркала, получим:

 (см).

Построим профиль зеркала.

Рисунок 4.1 Профиль зеркала антенны с параметрами Δθ_Е=10, Δθ_Н=2.

Для антенны с величиной главного максимума на уровне половинной мощности Δθ_Е=4, Δθ_Н=2.

.

Также . Тогда .

.

Вычислим длину и ширину зеркала. Из условия , получим

.

Зная общую площадь антенны, вычислим горизонтальный размер антенного зеркала:

.

Амплитудное распределение можно найти по формуле

, где .

Примем значение угла засветки зеркала φ=50⁰.

Рассчитаем фокусное расстояние:

 см.

Рассчитаем глубину зеркала:

см.

Исходя из полученных данных и зная форму записи формулы профиля зеркала, получим:

 (см).

Построим профиль зеркала.

Рисунок 4.2. Профиль зеркала антенны с параметрами Δθ_Е=4, Δθ_Н=2.

Для антенны с величиной главного максимума на уровне половинной мощности Δθ_Е=3, Δθ_Н=2.

.

Также . Тогда .

..

Вычислим длину и ширину зеркала. Из условия , получим

.

Зная общую площадь антенны, вычислим горизонтальный размер антенного зеркала:

.

Амплитудное распределение можно найти по формуле

, где .

Примем значение угла засветки зеркала φ=50⁰.

Рассчитаем фокусное расстояние:

 см.

Рассчитаем глубину зеркала:

 см.

Исходя из полученных данных и зная форму записи формулы профиля зеркала, получим:

 (см).

Построим профиль зеркала.

Рисунок 4.3. Профиль зеркала антенны с параметрами Δθ_Е=3, Δθ_Н=2.

Уточним параметры облучателя. Так как размер антенн Lx везде одинаков и равен 81,6 см, то облучатель будет иметь такую же длину, и ориентирован широкой стенкой к зеркалу. Рассчитаем количество щелей, длину щели и расстояние между щелями. Так как в плоскости Е ширина главного максимума больше, то облучатель будет иметь вид как показано на рисунке 3.13.

 

Рисунок 4.4. Волноводно-щелевой облучатель.

Найдем длину щели:

.

Вычислим расстояние между щелями:

 см.

Вычислим общее число щелей:

.

Следовательно, количество щелей равно 18.

Антенны с параметрами Δθ_Е=4, Δθ_Н=2; Δθ_Е=3, Δθ_Н=2 представляют интерес тем, что можно изготовить для таких параметров специальный профиль зеркала. Рассчитаем антенны с указанными параметрами в виде усеченных параболоидов вращения.

Размеры рупора: Ар=27 мм, Вр=24 мм, L=30 мм, a=23 мм, b=10 мм.

Построим диаграмму направленности рупора в двух плоскостях. Для этого рассчитаем фазовые ошибки в Е и Н плоскостях по формулам:

и .

R найдем на основе теоремы подобия треугольников: если три стороны одного треугольника пропорциональны трем сходственным сторонам другого, то треугольники подобны.

Получим:

Подставляя значения длины волны, размеров рупора и фазовых ошибок в программу ant, получим нормированные диаграммы направленности рупора по амплитуде.

 

Рисунок 4.5. Нормированные диаграммы направленности рупора.

Рассчитаем геометрический размер зеркала антенны с параметрами Δθе=4 и Δθн=2.

Начнем расчет с большего радиуса антенны, приняв Δθе= Δθн=2.

.

.

. Для данного типа антенн КИП примем равным 0,55. Получим:

.

Рассчитаем радиус антенны:

.

Угол засветки примем равным 60⁰.

Рассчитаем фокусное расстояние:

.

Рассчитаем глубину зеркала:

.

Следовательно, профиль зеркала будет изменяться по закону