Форма, размеры и конструкция антенн. Основные виды антенн

Введение

В настоящее время невозможно представить радиоэлектронику без антенн. Радиолокация, радиоуправление, телеметрия и многое другой диктует самые различные требования к свойствам антенн.

Форма, размеры и конструкция антенн разнообразны и зависят от длины излучаемых или принимаемых волн и назначения антенны. Применяются антенны в виде отрезка провода, комбинаций из таких отрезков, отражающих металлических зеркал различной конфигурации, полостей с металлическими стенками, в которых вырезаны щели (щелевая антенна), спиралей из металлических проводов и другие.

Наиболее широко распространенным типом антенн в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазонах волн являются зеркальные антенны. Такое широкое применение зеркальных антенн объясняется относительной простотой их конструкции и возможностью получения диаграммы направленности практически любого типа

В радиолокационных применениях зеркальные антенны позволяют легко получить равносигнальную зону, допускают одновременное формирование суммарных и разностных диаграмм направленности общим зеркалом. Некоторые типы зеркальных антенн могут обеспечивать достаточно быстрое качание луча в значительном секторе углов.

Основными видами зеркальных антенн являются параболические антенны, которые могут выполняться в виде параболоида вращения, параболического цилиндра или параболического цилиндра, ограниченного параллельными проводящими плоскостями.[4]

1Техническое задание

Длина волны:

КНД = 150

Мощность:

Поляризация: Линейная.

Тип антенны: Наземная подвижная.

Узел для разработки: Антенный переключатель.

2 Выбор типа и размеров волноводного тракта

В диапазоне дециметровых волн применяют либо прямоугольные , либо коаксиальные волноводы[2].

Прямоугольные волноводы применяются в диапазоне дециметровых и сантиметровых волн. При выборе размеров волновода учитывают два главных требования: работа на основном типе колебаний при требуемой частоте; передача с минимальным затуханием максимально допустимой мощности. Первое требование выполняется при условии:

Для выполнения второго требования необходимо увеличивать размеры волновода, но для увеличения предельной мощности отношение  должно быть не слишком близко к единице.

Исходя из многолетней практики, наилучшим является следующее соотношение:

Используя данное соотношение, рассчитаем размеры прямоугольного волновода:

Прямоугольный волновод таких больших размеров будет крайне неудобен для монтажа, поэтому следует выбрать коаксиальный волновод.

При выборе коаксиального волновода следует обращать внимание на предельную мощность, пропускаемую волноводом, она выбирается из следующего соотношения:

Самым подходящим по параметрам коаксиальным волноводом является LDF2-50[3]

Его предельная мощность равна: .

Коэффициент затухания равен:

Рис.1 Внешний вид волновода LDF2-50.

3 Выбор типа антенны

Зеркальные антенны являются наиболее распространёнными в сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн. Из-за их простой конструкции, высокого к.п.д. и возможностью получения почти любого типа диаграммы направленности. Существуют различные виды зеркальных антенн.[1]

Основным видом является параболоид вращения, применяется при равенстве ширины диаграммы направленности в обеих плоскостях. При незначительной разнице ширины диаграммы направленности выбирается усечённый параболоид.

Параболический цилиндр. Применяется для антенн, ширина диаграммы направленности которых в одной из плоскостей должна быть узкой.

В нашем случае ширина диаграммы направленности в обеих плоскостях одинакова:

Поэтому самой подходящей формой будет параболоид вращения.

4 Выбор облучателя

Облучатель является крайне важной частью антенны, так как во многом определяет общие характеристики всей антенны. К облучателю предъявляется ряд требований: облучатель должен обеспечивать надлежащее амплитудное распределение в раскрыве, иметь минимальные размеры во избежание затенения раскрыва, полоса частот облучателя должна соответствовать требуемой полосе частот всей системы.

Существуют три основных типа облучателя, применяемых для зеркальных антенн.

Первый тип волноводно-рупорные облучатели. Состоят из рупорной антенны, возбуждаемой прямоугольным волноводом. Такие облучатели помогают получить разную ширину диаграммы направленности в перпендикулярных плоскостях, поэтому их используют для облучения зеркал с продолговатым раскрывом.

Второй тип вибраторные облучатели. Состоят из активного вибратора и контррефлектора в виде диска. Вибратор питается либо прямоугольным, либо коаксиальным волноводом. Такие облучатели обеспечивают равномерное облучение зеркал, имеющих форму параболоида вращения. [1]