Антенна РЛС – параболоид вращения (стр. 4 из 4)

На коэффициент направленного действия параболической антенны оказывают влияние следующие факторы:

1) величина угла раскрыва зеркала при фиксированной диаграмме облучателя;

2) наличие излучения у облучателя в обратном направлении;

3) неодинаковость фаз и амплитуд поля вапроксимирующей функции F(x) =(1-x2) p в раскрыве зеркала.

Излучение облучателя в направлении максимального излучения зеркала в зависимости от фазы поля облучателя и величины фокусного расстояния может уменьшить или увеличить к. п. д. антенны. При одинаковой фазе поля от облучателя в направлении на зеркало и обратном направлении и двойном фокусном расстоянии, равном нечетному числу полуволн, коэффициент направленного действия возрастает в большей или меньшей степени. Отклонение от синфазности поля в раскрыве зеркала (фазовая ошибка) обычно приводит к уменьшению коэффициента усиления. Фазовые ошибки возникают по следующим причинам:

1) отклонение поверхности зеркала от параболоида,

2) смещение облучателя из фокуса,

3) отклонение волнового фронта излучаемого облучателем волны от сферической формы.

Максимально допустимой величиной ошибки фазы на краю зеркала считают π/4.

При смещении центра облучателя из фокуса на расстояние δ0 вдоль оси зеркала искажение фазового фронта определяется зависимостью:

(21)

где δ1 изменение расстояния от облучателя до края зеркала, представлено на рисунке 15.

Рисунок 15 – Фазовая ошибка при смещении облучателя из фокуса вдоль оси.

Если принять максимально допустимое искажение фазового фронта равным λ/8 при раскрыве антенны Ψ0, то дефокусировка определится из формулы:

(22)

Итак, максимальный коэффициент направленного действия и минимальная ширина диаграммы направленности получаются в общем случае при синфазном облучении и постоянной амплитуде в раскрыве антенны. Для большинства реальных облучателей параболической антенны амплитудная характеристика на краях зеркала уменьшается на (8÷10Дб), а это приводит к тому, что коэффициент направленного действия уменьшается, ширина главного лепестка увеличивается и уменьшается величина боковых лепестков.

5. Расчет диаграммы направленности антенны

Как указывалось диаграмма направленности параболической антенны рассчитывается приближенными методами. Рассмотрим один из возможных способов расчета диаграммы.

Расчет диаграммы направленности по методу, предложенному А.М. Моделем для случая, когда облучатель антенны выбран в виде диполя или диполя с рефлектором.

Приближенная формула, полученная в работе А.М. Моделя, выведена с учетом распределения токов на поверхности зеркала. Сущность этого способа заключается в следующем: сначала определяется плотность тока на поверхности зеркала, а затем по известному распределению плотности тока на поверхности зеркала рассчитывается поле антенны на большом расстоянии. Получаемые этим методом формулы справедливы в пределах небольших углов излучения и для зеркал малой кривизны

. На рисунке 16 представлены обозначения требуемые для расчета диаграммы направленности.

Рисунок 16 – Обозначения при расчете диаграммы направленности.

Диаграмма направленности антенны с облучателем в виде диполя и рефлектора может быть вычислена по следующей формуле:

(23)

Где

δ – угол, образованный осью z и проекцией на плоскость раскрыва направления излучения (в горизонтальной плоскости δ = 90°, в вертикальной плоскости δ = 0°), фиг.8.3;

- волновое число;

f - фокусное расстояние; R0 - радиус раскрыва антенны; функции Бесселя нулевого, первого и второго порядка от аргумента а; θ – угол, образуемый осью х и направлением излучения.

Диаграмма направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскости представлены на рисунках 17 и 18.

Рисунок 17 – Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости.

Рисунок 18 – Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости.

В результате для диаграммы направленности в вертикальной плоскости 110ْ, а в горизонтальной 120ْ.

Заключение

В результате выполнения курсового проекта проведена разработка параболической антенны РЛС с частотой 1.2ГГц.

Проведен анализ выбора типа облучателя для данной рабочей частоты антенны, построена диаграмма направленности облучателя в различных плоскостях. Подобраны и рассчитаны геометрические размеры зеркала.

Оптимизирована диаграмма направленности антенны с выбранным облучателем. В итоге можно сказать, что данная антенна удовлетворяет всем предъявленным требованиям. Данная антенна может быть использована и на более высоких частотах.

Список литературы

1. Антенны и устройства СВЧ: Методическое руководство к выполнению курсовой работы по дисциплине "Антенны и устройства СВЧ" для студентов специальности 200700 "Радиотехника" дневной ускоренной и вечерней форм обучения / Воронежский государственный технический университет; Сост. Федорова З.Н. . Воронеж, 1986.40с.

2. Айзенберг, Г.З. Антенны УКВ / Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терёшин; под ред.Г.З. Айзенберга. В 2 ч. Ч.1. − М.: Связь, 1977. − 382 с.

3. Айзенберг, Г.З. Антенны УКВ / Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терёшин; под. ред. Г З. Айзенберга. В 2 ч. Ч2. − М.: Связь, 1977. − 388. с.

4. СТП ВГТУ 005-2007. Курсовое проектирование. Организация, порядок, оформление расчетно-пояснительной записки и графической части.