Антенно-фидерные устройства: Учебное пособие по курсовому проектированию

Линзы выполняются либо из диэлектрика с малыми потерями, либо в виде набора параллельных металлических пластин, торцевая часть которых имеет профиль линзы (рис.5.1)

. В последнем случае распространение волны между пластинами имеет волноводный характер. В диэлектрических линзах фазовая скорость волны меньше скорости света, поэтому они называются замедляющими. В металлических линзах фазовая скорость больше скорости света, поэтому они называются ускоряющими. Линзы, выполненные из сплошного диэлектрика, имеют большой вес и обладают существенными диэлектрическими потерями. Этими недостатками в меньшей степени обладает замедляющая линза из искусственного диэлектрика. Следует отметить, что в ускоряющих линзах отсутствуют диэлектрические потери, однако они обладают в отличие от сплошных диэлектрических линз ограниченными диапазонными свойствами. Все сказанное следует учитывать при выборе типа линзы при курсовом проектировании.

а)                                             б)                                     в)

Рис.5.2,а)- замедляющая линза, б)-ускоряющая линза. в)- линза из искусственного диэлектрика

Профиль замедляющей линзы имеет форму гиперболы, а профиль ускоряющей линзы-  форму эллипса (рис.5.2).

5.2 Выбор типа линзы и определение размеров антенны

Вначале определяется размер раскрыва линзы, исходя из заданного коэффициента усиления антенны. КИП раскрыва линзы определяется диаграммой направленности облучателя и размерами раскрыва и ориентировочно равняется 0.55-0.7. Если задан диапазон рабочих частот антенны, то предпочтение отдается ускоряющей линзе, если она обеспечивает работу антенны  в заданной полосе частот. Площадь раскрыва линзы  равняется площади раскрыва рупора. Длина рупора выбирается такой, чтобы обспечить  коэффициент отражения от раскрыва, при котором КБВ в питающем волноводе будет не хуже заданного. Однако существует также отражение волны от линзы. Поэтому определяется коэффициент отражения от раскрыва рупора и от линзы, и для определения КБВ выбирается тот, который больше. Если коэффициент отражения от линзы больше, то его можно уменьшить, изменив величину коэффициента преломления линзы. Коэффициент отражения от линзы определяется по формуле

,                                     (5.1)

где n- коэффициент преломления линзы. Коэффициент отражения от раскрыва рупора

.                                                        (5.2)                

Коэффициент бегущей волны ( КБВ) в питающем волноводе определяется по формуле

 .                                                                   (5.3)

Размеры раскрыва рупора в плоскостях Е и Н соотносятся как

                                                                    (5.4)

Коэффициент преломления n замедляющей линзы обычно выбирается в интервале 1.3-1.6, а коэффициент преломления ускоряющей линзы – в интервале 0.5-0.7.

Толщина замедляющей и ускоряющей линз определяется по формулам:

                                    (5.5)    

Для уменьшения веса линзы ее зонируют (рис. 5.3).

Зонирование замедляющей линзы уменьшает полосу пропускания антенны, а зонирование ускоряющей линзы ее увеличивает.

Так как ускоряющая линза имеет своим недостатком ограниченную полосу пропускания по сравнению с замедляющей линзой, то при ее выборе  необходимо убедиться в ее пригодности в заданной полосе частот ТЗ на проект. Определить полосу пропускания ускоряющей зонированной линзы можно по формуле

,                                                             (5.5)

где М- количество зон.

Количество зон ускоряющей линзы определяется по формуле

.                                                            (5.6)

Полоса пропускания  зонированной замедляющей линзы

 ,                                                           (5.7)

где

.                                                           (5.8)

5.3 Расчет диаграммы направленности антенны

Диаграммы направленности антенны-линзы вычисляются по тем же формулам, что и для прямоугольного волновода, или для пирамидального рупора (3.1, 3.2).

Коэффициент усиления (он же КНД) антенны проверяется с использованием диаграмм направленности в плоскостях Е и Н по формуле

, где

  - ширина главного лепестка диаграммы направленности антенны в плоскостях Е и Н соответственно.

5.4 Графическая часть проекта

К графической части проекта относится:

1.Эскизный чертеж антенны с указанием основных размеров,

2.Нормированная диаграмма направленности антенны.

Литература

1. Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев. Антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

2. Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терешин. Антенны УКВ (1, 2

том). Радио, 1977.

3. В.П. Чернышов, Д.И. Шейнман. Распространение радиоволн и антеннофидерные устройства. Радио и связь, 1989.

4. Л.К.Андрусевич,А.А.Ищук. Антенно-фидерные устройства. СибГУТИ,

2006.

5. Конспект лекций.

6 Волноводно-щелевые решетки

6.1 Общие положения

Щели, прорезанные в стенках волновода, широко применяются  в качестве антенн в различных системах связи в сантиметровом диапазоне волн. Одиночная щель по своим направленным свойствам идентична симметричному вибратору. Однако ее излучающая способность намного превосходит излучающую