Линейная решетка вибраторных антенн (стр. 4 из 4)

2.7 Оценка широкополосности антенны

На частотные свойства ФАР в основном влияют диапазонные свойства излучающего раскрыва, способ управления фазой, тип делителя мощности, а также характер излучаемого сигнала. Предположу, что рабочая полоса частот фазовращателей и направленных ответвителей не меньше полосы частот решетки.

Рабочая полоса частот вибраторной ФАР зависит от электрической толщины вибраторов, периода и размеров решетки, а также от сектора сканирования. Поскольку учет всех факторов чрезвычайно трудоемок, то ограничусь оценкой полосы по уровню снижения усиления до 0.9 максимума. В этом случае относительная рабочая полоса частот вибраторной ФАР составляет около

от центральной частоты (в случае проектируемой антенны – ). С учетом толщины вибратора (тонкий вибратор) полосу частот можно уточнить: в этом случае она составляет от центральной частоты. Если для защиты узла возбуждения излучателя от неблагоприятных воздействий внеш. среды использовать герметизирующий кожух длиной , то рабочую полосу частот можно расширить до значений (1.7..2.3 ГГц).

Следует упомянуть, что поскольку сектор сканирования, рассмотренный ранее, рассчитывался в предельном случае (появление дифракционных лепестков уже было заметно), то говорить о работе в ненастроенном режиме при таком отклонении луча от нормали не приходится. Для работы в диапазоне частот следует задаваться более узким сектором сканирования, в пределах которого остальные параметры антенны будут оставаться приемлемыми.

3.Схема питания

Техническое задание не содержит конкретных требований к схеме питания и согласованию, поэтому ограничусь общими соображениями.

Питание антенны можно выполнить с помощью распределителя закрытого тракта. Из различных типов решений наиболее подходящим является комбинированная схема питания. В этой схеме разделение мощности производится с помощью направленных ответвителей последовательно, а управляемые фазовращатели включены по параллельной схеме (см рис. 17).

Преимуществом такой схемы является возможность осуществления требуемой амплитудной характеристики с помощью соответствующего выбора коэффициентов связи направленных ответвителей, а также осуществление установки луча в среднее положение сектора качания с помощью компенсирующих отрезков линий. Кроме того подобная фидерная система поглощает отраженную волну и обеспечивает развязку излучателей. Волны, отраженные от излучателей, проходят на вход антенны или поглощаются в нагрузках направленных ответвителей, но не переизлучаются.

Учитывая длину волны в фидере

, для соединения устройств фидерного тракта можно порекомендовать отрезки коаксиальных линий, и, т. к. в задании нет требований к согласованию, то конкретное волновое сопротивление и тип фидера в данной работе уточняться не будут. Из соображения хорошего сопряжения с соединительными линиями для поворота фазы можно выбрать коаксиальные ферритовые фазовращатели.

4. Конструкция излучателя и ее описание

Конструкция излучателя решетки показана на с. 21 данной работы.

Излучатель представляет собой тонкий цилиндрический симметричный вибратор диаметром

. Для защиты от внешних метеоусловий узел возбуждения закрывается герметизирующим кожухом 3. Через коаксиальный разъем 6 вибратор связан с фидерным трактом. Для симметрирования возбуждения плеч вибратора 1 и 2 служит четвертьволновая щель 4. Для получения однонаправленного излучения используется экран 5. На рис. 18 проиллюстрировано возбуждение вибратора при помощи двух продольных четвертьволновых щелей, прорезанных во внешнем проводнике коаксиального волновода.

Рис. 18 Способ питания вибратора жесткой коаксиальной линией

Перемычка закорачивает

-волну коаксиального волновода, и текущий по ней ток возбуждает волны высших типов, в первую очередь волну в коаксиальном волноводе. Хотя волна этого типа не может распространяться, ее появление сопровождается возникновением местных поперечных токов. Эти токи пересекают щели во внешнем проводнике и, таким образом, возбуждают внешнее пространство. Наиболее интенсивное возбуждение вибратора имеет место при резонансной длине щелей .

Заключение

В процессе выполнения данной курсовой работы была рассчитана фазированная антенная решетка вибраторных излучателей со следующими параметрами:

Передаваемая мощность ……………………………………….….. 30 кВт

Длина волны ……………………………………………………….. 15 см

Сектор сканирования ………………………………………………

– В режиме нормального излучения

Ширина ДН по уровню половины мощности

- в плоскости Н ……………………………………….….

- в плоскости Е ……………………………...………..….

Уровень боковых лепестков ………………………………… -20 дБ

– В режиме наклонного излучения

Ширина ДН по уровню половины мощности

- в плоскости Н ……………………………………….….

Уровень боковых лепестков ………………………………… -18 дБ

Рабочая полоса частот

....…… …………….. 10..15

, ГГц ………………………………. 1.7..2.3

Коэффициент усиления ...…………… ……………... 58.3 (17.7дБ)

Коэффициент использования поверхности раскрыва .……………. 0.947

Нельзя не отметить тот факт, что данная работа не имеет практической ценности для реального конструирования. Математическая модель базируется на множестве упрощений и допущений, вследствие чего не может считаться достоверной. Характеристики имеют приближенный характер, но тем не менее хорошо отражают сущность явлений и процессов, имеющих место в рассмотренном типе антенны, а именно в ФАР вибраторных излучателей.

Список использованных источников

1. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток / Под ред. Д.И. Воскресенского.–М.: Радио и связь, 1994.

2. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устройств.

–М.–Л.: Энергия, 1966.

3. Драбкин А.Л. и др. Антенно-фидерные устройства. Изд. 2-е, перераб. и доп.

–М.: Сов. радио, 1974.

4. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. –М.: Высш. шк., 1988.

5. Коротковолновые антенны / Под. ред. Г.З. Айзенберга. –2-е, перераб. и доп.

–М.: Радио и связь, 1985.

6. Конспект лекций по курсу "Антенны и устройства СВЧ"