Расчет геометрии излучающей части антенны. Расчет диаграмм направленности, страница 3

Значения  были взяты из графиков (стр. 244, Антенны и устройства СВЧ (Проектирование ФАР), Воскресенский Д.И).

4.3 Расчет моста СВЧ

Волноводно-щелевым мостом принято называть направленные ответвители с переходным ослаблением. Конструкция моста СВЧ характеризуется размерами А, L, a (см рисунок).

Учитывая то, что в волноводе должны распространяться волны типа и , то на размер А наложено условие . Данное условие служит для проверки правильности расчета параметра А по формуле

мм

 Проверим:

А рассчитан правильно

Теперь найдем величины коэффициентов распространения:

, .

откуда  и .

Теперь рассчитаем L:

мм

4.4 Расчет отражательного фазовращателя

Типичная конструкция отражательного фазовращателя имеет вид, изображенный на рисунке ниже:

Такой фазовращатель требуется для изменения фазы проходящей волны на заданную величину. Характерным параметром, определяющим конструктивную схему фазовращателя, является величина L, которая определяется из заданного дискрета фазы через соотношение

По заданию , а Kz  можно легко определить из соотношения

Получив расчетную формулу для , найдем само искомое значение параметра:

 мм

4.5 Расчет параметров диафрагмы

 Далее приведен расчет щели в фазовращателе при условии равномерного распределения амплитуд. В этом случае мощность делится между щелями поровну и напряжение в пучности равно:

.

В данной формуле Р – мощность, подводимая к антенне, N – число щелей, а - проводимость излучения щели. Произведем расчет последнего параметра:

, где Ом и В

Теперь рассчитаем геометрические параметры щели: D иL.

, где U – найденное ранее значение напряжения, а Emax – предельное значение напряженности поля, при котором происходит пробой. Его табличное значение – 3000 В/мм.

мм

Длина щели определяется с помощью графиков (стр. 120, Воскресенский Д.И «Расчет и проектирование антенных решеток и излучающих элементов»). мм

4.6 Выбор поглощающей нагрузки

В данном проекте применяются клиновидные ферроэпоксидные нагрузки. Главным ее параметром является длина, расчет которой приведен ниже:

, мм, , где - длина волны в линии.

4.7 Расчет излучающего рупора

Типичная рупорная антенна состоит из рупорного излучателя и подведенного к нему волновода. В зависимости от размеров рупорного излучателя, они делятся на пирамидальные и секториальные излучатели. Критерием выбора той или иной конструкции является соотношение размеров a,b и ap,bp. В случае, когда ар и bp больше a и b соответственно, то такая конструкция называется пирамидальной. Именно такая конструкция была рассчитана в данной работе.

Для начала введем все исходные данные, необходимые для расчета геометрических размеров рупорной антенны:

 - длина излучателя

- ширина излучателя

- длина волны

- волновое число

Определим длину рупора в обеих плоскостях H и Е. Для этого найдем Rh и Re из следующих соотношений:

          

Определим максимальную фазовую ошибку в раскрыве . Данная величина определяется геометрическими размерами рупорами и не должна превышать значения  для плоскости Н и  для плоскости Е. Проверим: , . Требуемое условие выполнено.

4.8 Расчет результирующего коэффициента отражения.

Перейдем к расчету коэффициентов отражения. При работе рупорной антенны неизбежно возникает отражение, которое происходит в двух плоскостях: от горла и от раскрыва. Расчет производится так:

Во-первых, находится коэффициент отражения от раскрыва :

Найдем неизвестные:

Подставив все данные, получим:

Теперь найдем коэффициент отражения от горла. Расчет коэффициента отражения от горла производится через эквивалентное сопротивление излучения и затрагивает непосредственно геометрические параметры рупорной антенны. Для начала найдем эквивалентное сопротивление излучения:

,

Где а и b – размеры поперечного сечения волновода, - углы раскрыва рупора в плоскостях H и E соответственно.

Значения котангенсов в формуле для эквивалентного сопротивления излучения можно найти из геометрических соображений. Так, , а , откуда находим

 и

Теперь рассчитаем

Теперь рассчитаем сам коэффициент отражения от горла:

Результирующий коэффициент отражения рассчитывается через соотношение

х – величина, определяемая по графику (стр. 163, Воскресенский Д. И «Расчет и проектирование антенных решеток и их излучающих элементов»). Функция F(x) на графике определяет вероятность появления модуля суммарного коэффициента отражения при исследовании на фиксированной частоте множества экземпляров одного и того же тракта. Значение этой вероятности для данного расчета было принято равным 0,7. Теперь определим значение х:

Поэтому, подставляя полученные данные в выражение для результирующего коэффициента отражения, получим: