Введення
Дзеркальні антени є найбільш поширеними смузі частот. Їх широке застосування в найрізноманітніших радіосистемах пояснюється простотою конструкції, можливістю отримання різноманітних видів ДН, високим ККД, малої шумовий температурою, хорошими діапазонними властивостями і т. д.
У радіолокаційних застосуваннях дзеркальні антени дозволяють легко отримати рівносигнальний зону, допускають одночасне формування декількох ДН загальним дзеркалом. Деякі типи дзеркальних антен можуть забезпечувати досить швидке хитання променя в значному кутовому секторі. Дзеркальні антени є поширеним типом антен в космічного зв'язку і радіоастрономії, і саме за допомогою дзеркальних антен вдається створювати гігантські антенні споруди з ефективною площею розкриву, вимірюваної тисячами квадратних метрів. br/>
Аналіз технічного завдання
У ТЗ необхідно розрахувати дзеркальну антену, призначену для РЛС виявлення.
Так як заданий рівень УБЛ у площинах Е і Н досить сильно відрізняється, то слід від круглого розкриву перейти до прямокутного.
В якості опромінювача антени застосуємо хвилеводно-рупорний опромінювач, тому що змінюючи розміри рупора в площинах Е і Н можна реалізувати практично будь-яке потрібне амплітудне розподіл поля в розкриві дзеркала. Для полегшення дзеркала і зменшення парусності дзеркало можна виготовити не суцільною. p align="justify"> Завдяки застосуванню кругової поляризації вдасться практично виключити вплив відбитих від дзеркала хвиль на розподіл поля в фідері.
Вибір функції амплітудного розподілу поля в розкриві дзеркала
ДН дзеркальної антени можна наближено визначити шляхом інтегрування по поверхні розкриву полів випромінювання його елементів Гюйгенса. Інтеграл можна взяти строго лише для обмеженого класу функцій Е (хн). p align="justify"> Функція амплітудного розподілу визначається значенням рівня УБЛ першого пелюстки в площинах Е і Н.
Для площині Е вибираємо:
, (1)
де 0.45.
Це забезпечує УБЛ -18.3 дБ, тоді як потрібно -15.9 дБ.
По ширині ДН на рівні 0.5 визначаємо розмір розкриву A = 2.2м.
У площині Н отримуємо:
, (2)
де.
Це забезпечує УБЛ = -24.1, тоді як потрібно -23.8 дБ.
По ширині ДН на рівні 0.5 визначаємо розмір розкриву B = 2.334м.
Графіки розподілів представлені на рис1.
В
Ріс.1.Функціі розподілу амплітуди поля в площинах Е і Н. xn-нормована координата рівна:
,
де a-лінійний розмір розкриву у відповідній площині.
Розрахунок ДН опромінювача
Розподіл поля в розкриваючи дзеркала найлегше визначити методом геометричної оптики. У параболоїда обертання, який використовується, опромінювач повинен створювати сферичну хвилю. У такої хвилі амплітуда поля убуває з видаленням від джерела обернено пропорційно. Тому можна записати зв'язок ДН опромінювача і поля в розкриваючи Е (xn) у вигляді:
, (3)
нормуємо ДН, отримаємо розрахункову формулу для нормованої ДН опромінювача (по напруженості):
, (4)
Координата xn у формулі (4) пов'язана з кутом співвідношенням:
, (5)
де-кут розкриття у відповідній площині.
Зазвичай значення вибирають в межах (50-80) град.
В
Задамося кутом розкриву в площині Е. Тоді фокусна відстань знайдемо за формулою:
, (6)
Кут розкриву в площині Н по знайденому значенню f:
, (7)
Підставляючи чисельні значення отримуємо: f = 1.011м, 57.11 град.
ДН, розраховані за формулою (4) показані на рис.2.
В
Рис.2. ДН опромінювача в Е і Н площинах. <В
Вибір опромінювача
До опромінювача пред'являються такі вимоги: a) він повинен реалізовувати розраховану ДН в секторі кутів і мати мінімальне випромінювання поза цього сектора; b) його поперечні розміри повинні бути мінімальними для зниження затінення розкриву; с) опромінювач повинен мати стійкий загальний фазовий центр у двох площинах, поєднує з фокусом параболоїда обертання (усіченого параболоїда) d) електрична міцність опромінювача повинна бути достатньою для пропускання повної робочої потужності передавача в імпульсі без небезпеки пробою;
e) робоча смуга частот опромінювача повинна відповідати необхідній смузі частот радіосистеми в цілому.
Найбільш широке застосування в сучасних ЗА знайшли хвилеводно-рупорні опромінювачі, зокрема пірамідальні рупори.
Розрахунок рупорного опромінювача
Розрахунок рупорного опромінювача зводиться до визначення розмірів пірамідал...
