Реферат Лінійка з рупорних антен

-->>

Рупорні випромінювачі можуть застосовуватися як самостійні антени чи як елементів більш складних антенних пристроїв.

Аналіз технічного завдання і вибір методу розрахунку

За технічним завданням на курсову роботу потрібно спроектувати лінійку з рупорних антен. В Як одиночного випромінювача використовується пірамідальний рупор.

Приймемо наступні позначення: параметри рупора, що розраховуються в Н-площині, будемо позначати індексом 1; параметри рупора, що розраховуються в Е-площині, будемо позначати індексом 2. На рис. 1 позначені: а 1 , а 2 - розміри раськрива рупора; h 1 , h 2 - довжини рупора; Оё 1 , Оё 2 - Кути розкриву рупора.

Будемо використовувати наступну методику розрахунку рупорного випромінювача. За заданою робочій частоті виберемо збудливий хвилевід. За заданими розмірами раськрива рупора знайдемо коефіцієнт спрямованої дії одиночного випромінювача і його геометричні розміри. При виборі довжини рупора врахуємо дві умови.

1) Максимум КНД рупора заданої довжини досягається при певному значенні величини фазових спотворень. Такий рупор називають оптимальним. Пірамідальний рупор оптимальний, якщо максимальні спотворення в Н-площині становлять 135 про , а в Е-площині - 90 про .

, звідки

, звідки. [1]

2) Для пірамідального рупора знайдені довжини можуть бути різними і не сумісними. Тому необхідно забезпечити правильну стиковку рупора з хвилеводом.

Для розрахунку діаграми спрямованості користуються інтегральними виразами [3]:

,

.

Ці формули для розрахунку поля випромінювання рупорів порівняно складні і розрахунок по ним виходить трудомістким. Для оптимального рупора, фазові спотворення якого не перевищують максимально допустимих, розрахунок можна проводити за формулами

,

,

які не призводять до істотних погрішностей [3].

Діаграма спрямованості складної антени визначається добутком двох множників: діаграми одного випромінювача F изл (Оё) на множник решітки F n (Оё) [1]:

.

Потрібно, щоб антена збуджувала поле з обертовою поляризацією.

Для цього встановимо в Розкриваючи рупорів фазує секції.

За завданням необхідно забезпечити роботу антени в синфазном і несінфазном режимі. Якщо все випромінювачі харчуються синфазно, то промінь спрямований по нормалі до лінії розташування випромінювачів. При несінфазном режимі роботи фаза струмів випромінювачів у напрямку осі Y змінюється за лінійним законом.

Зміна різниці фаз полів випромінювачів, обумовлене зміною різниці фаз їх струмів, веде до зміни напрямку максимального випромінювання антени. Якщо основний пелюстка ДН множника при відхиленні променя буде виходити за межі основної пелюстки ДН одного випромінювача, то рівень бічних пелюсток різко збільшиться. Тому візьмемо максимальне відхилення ДН антени від нормалі до її поверхні рівне ширині ДН її випромінювачів по потужності за рівнем 0,7.

П† max = П† 0,7 изл

Електричне управління становищем антенного променя будемо здійснювати за допомогою фазообертачів, які забезпечують зміна зсуву по фазі між струмами в випромінювачах антени.

Якість антен характеризується коефіцієнтом підсилення антени, рівним твору КНД на коефіцієнт корисної дії антени. Для рупорних антен можна вважати, що потужність втрат значно менше потужності випромінювання, завдяки чому ККД антени можна прийняти рівним одиниці [1].

Розрахунок одиночного рупора

Розрахуємо довжину хвилі О» і хвильове число k:

,

де с = 3 * 10 8 м/с - швидкість світла.

,

.

Вибір розмірів поперечного перерізу прямокутного хвилеводу виробляється з умови поширення у хвилеводі тільки основного типу хвилі Н 10 :

За отриманого значення О» виберемо хвилевід марки R100 c розмірами a * b = 22.86 * 10.16 мм.

Розрахуємо коефіцієнт направленої дії рупора:

,

.

Знайдемо значення оптимальних довжин рупора в площинах E і H:

,

.

Використовуємо рівняння стиковки рупора з хвилеводом [1]:

h 1 (1-a/a 1 ) = h 2 (1-b/a 2 ).

Щоб фазові спотворення в розкриві не перевищили допустимих, більше значення довжини h приймаємо за постійне число і висловлюємо менше значення через більшу:

,

Розрахуємо кути розкриву рупорної антени:

,

.

Розрахуємо і побудуємо ДН рупора.

а) У площині Е

,.

Рис. 3. Діаграма спрямованості рупора в площині Е

Ширина ДН за рівнем 0,5: П† 0,5 = 5,4 про .

б) У площині H

,

.

Рис. 4. Діаграма спрямованості рупора в площині Н

Ширина ДН за рівнем 0,5: П† 0,5 = 4,9 про

Розрахунок діаграми спрямованості антени

1. Синфазних режим роботи.

Діаграма спрямованості лінійки з рупорних антен:

.

Множник решітки визначається формулою:

,

де d - відстань між випромінювачами.

В ДН множника будуть кілька дифракційних максимумів. Так як розміри раськрива одного рупора дорівнюють 20 * 30 см, то не виконується умова забезпечує існування одного максимуму [1]. Але до тих пір, поки дифракційні максимуми знаходяться за межами основної пелюстки ДН одного випромінювача, в ДН решітки їх не буде, так як вони знищуються при перемножуванні діаграм. Виходячи з цього, визначимо відстань між випромінювачами d opt , при якому в ДН лінійки випромінювачів починають з'являтися дифракційні пелюстки:

d opt = О›/sin (П† 0 изл ) .

За ДН одиночного рупора знаходимо, що в обох площинах (Н-і Е-площині) П† 0 изл = 9 про , тоді

d opt = 3.1/sin9 o = 19.8 см.

Отримане значення d op...