Проектирование рупорно–параболической антенны. Общий вид рупорно-параболической антенны (схема). Направление максимального излучения

существенно упрощаются, если предположить что апертура представляет собой прямоугольник с размерами aр и bр, а распределение поля в этом прямоугольнике идентично распределению поля в прямоугольном волноводе на волне Н10, питающем данный рупор.

Диаграмма направленности в случае горизонтальной поляризации поля в вертикальной плоскости имеет вид:

                                                                            (9)

в горизонтальной плоскости:

                                                                                           (10)

Определяем волновое число:

                                                                                             (11)

Рассчитаем диаграмму направленности в вертикальной плоскости:

Рис. 4 График диаграммы направленности в вертикальной плоскости:

По графику ДН найдем ширину главного лепестка и уровень боковых лепестков первого порядка:

В вертикальной плоскости:

Ширина главного лепестка ДН антенны по уровню 0,707 по напряженности

                                                                                               (12)

Ширина главного лепестка ДН антенны по уровню 0 по напряженности

                                                                                                 (13)

Уровень боковых лепестков первого порядка в относительных единицах

Рассчитаем диаграмму направленности в горизонтальной плоскости:

Рис. 5 График диаграммы направленности в горизонтальной плоскости.

По графику ДН найдем ширину главного лепестка и уровень боковых лепестков первого порядка:

В горизонтальной плоскости

Ширина главного лепестка ДН антенны по уровню 0,707 по напряженности

                                                                                                (14)

Ширина главного лепестка ДН антенны по уровню 0 по напряженности

                                                                                                 (15)

Уровень боковых лепестков первого порядка в относительных единицах

Профиль зеркала в плоскости  XOZ рассчитывается по уравнению:

                                                            (16)

Рис. 8 Профиль зеркала в плоскости XOZ

Так как рабочая длина волны  = 4 см = 0,04 м   то, рабочая частота  ГГц                                                           (17)         

По уровню рабочей частоты используя таблицу Приложения 1 выбран стандартный волновод МЭК-70 из соотношения что      

А=33,21 мм, будет больше а=20 мм и меньше а=40 мм;   В=15,605 мм,  будет меньше b=20 мм  и  волновод будет соответствовать по частоте.

Параметры выбранного волновода:

-Внутренние размеры                                           а = 34,85мм     b =15,799мм

-Толщина стенок                                                                            1,625 мм

-Диапазон частот                                                                           5,38…8,17 ГГц

-Затухание для медных стенок на частоте 6,46 ГГц                   0,0576 Дб/м

-Мощность пробоя                                                                        2360 кВт

Расчет коэффициента отражения от раскрыва

Отражение  в рупорно-параболической антенне возникает в 2-х сечениях : в раскрыве (G1) и его горловине (G2)

                                                                             (18)

Отсюда,     

(19)

Расчет коэффициента отражения от горловины рупора 

(20)

где                                                                                

Отсюда:

(21)

Коэффициент направленного действия (КНД) определяется по формуле:

                                                     (22)

Коэффициент бегущей волны (КБВ) вычисляется из выражения:

                                                                              (23)

Если расчетное значение КБВ превышает минимальный предел, заданный для данного типа антенн (0.9 - 0.95), то рассчитывать экспоненциальный переход нет необходимости.

Так как полученное значение КБВ превышает минимальный предел, то расчет экспоненциального перехода не требуется.

Расчет ошибки поверхности зеркала

         Неточности изготовления поверхности зеркала характеризуются двумя параметрами: допуском на изготовление поверхности зеркала и радиусом корреляции его деформации.

Допуском доп называется такое отклонение поверхности зеркала от расчетной (в ту и другую сторону), которое не превышается с заданной вероятностью (0.9, 0.95, 0.99). Величина доп определяется технологическими возможностями изготовления зеркал.

(24)

Если случайное отклонение поверхности зеркала отпараболической формы подчиняется нормальному закону с нулевым средним значением, то для обеспечения допуска доп с вероятностью 0.99 среднеквадратичное значение  определяется по формуле

                                                                                                          (25)

Относительный допуск (m) определяется из выражения

                                                                                                            (26)

путем подстановки последовательно R1 и R2 (т.е. для каждого из размеров)

                                                                                                         (27)

значение допуска m3 соответствует обычной технологии производства зеркал.

Расчетный допуск соответствует установленной форме.

4.Заключение

В ходе выполнения курсовой работы был произведен расчет рупорно