У більшості випадків дзеркальні антени розраховуються наближеними методами. При цьому характеристики реальних антен будуть дещо відрізнятися від розрахованих через відмінності діаграм спрямованості реальних і ідеальних облучателей, тіньового ефекту опромінювача, неточності виготовлення антени т. П.
Для отримання досить високих показників проектованої антени повинні бути передбачені спеціальні заходи, наприклад: бічні пелюстки діаграми спрямованості опромінювача повинні лежати поза області освітлення дзеркала; фокусна відстань має бути скориговано для фазування зворотного випромінювання опромінювача з полем антени; необхідно накласти певні умови на точність виготовлення антени і т. д. З урахуванням цих зауважень складемо наступний порядок розрахунку антени з рефлектором у вигляді параболоїда обертання.
1. Для визначення геометричних розмірів параболічної дзеркальної антени (рис 5.1) розрахуємо відношення радіуса розкриву параболоїда R0 до фокусної відстані f за формулою:
де і0 - кут розкриття параболоїда, який визначається як кут розчину діаграми спрямованості опромінювача за рівнем 0.3 від максимуму поля в напрямку вершини параболоїда. що відповідає 0.1 по потужності. З метою більшої рівномірності опромінення параболічного рефлектора кут 2і0 визначаємо по більш вузькій ДН опромінювача (в Е площині). З діаграми спрямованості опромінювача отримуємо 2і0 = 108 °.
Рис 5.1 Основні геометричні параметри параболічної антени.
Знайденому відношенню відповідають значення коефіцієнтів KE = 1,17і KH = 1.08.
2. По заданій ширині головної пелюстки діаграми спрямованості всієї антени в Е-площині 2 # 63; иЕ = 2,80 = 0.0489 радий. і за отриманими з таблиці KE = 1.17 і KH = 1.08 визначаємо радіус розкриву параболоїда R0 зі співвідношення:
3. За знайденим значенням R0 і і0 розраховується фокусна відстань f.
Значення фокусної відстані має бути уточнено, якщо в напрямку заднього пелюстки ДН опромінювача поле противофазно полю головної пелюстки (рупорні, щілинні облучатели), фокусна відстань повинна задовольняти співвідношенню:
В результаті при n = 23 отримуємо уточнене фокусна відстань:
Для отриманих значень R0 і f розраховується профіль параболічного відбивача з геометричною залежності:
і глибина дзеркала = 10,9 см.
Для розрахунку функцій спрямованості проводиться спочатку розрахунок амплітудного розподілу поля в розкриві (апертурі) антени.
Для спрощення розрахунку ДН антени справжнє амплітудний розподіл поля апроксимують деякою функцією, наприклад, статечним рядом, в якому враховуються три члена:
- нормоване відстань довільної точки розкриву від його центру: 0 # 63; с_H # 63; 1; - постійні коефіцієнти.
Спочатку розраховують дійсний розподіл амплітуди fіст (сН), пов'язане з нормованою функцією спрямованості опромінювача F (і) співвідношенням:
Змінюючи сН від 0 до 1 з кроком 0.1 знаходять відповідні значення і, розраховують F (и) відповідно до формулами або графіками діаграми опромінювача, множать на відповідні значення множника (1 + cos # 63; і) / 2 і складають таблицю залежності fіст (сН) і будують графік цієї функції.
Ріс5.2 Істинне розподіл амплітуди fіст (сН).
Далі необхідно зажадати, щоб fіст (СH) і fаппр (СH) збігалися в двох точках, наприклад, при сН = 0.5 і сН = 1 з таблиці розрахунків fіст (СH) знаходимо значення fіст (0.5) = Д1, fіст (1) = Д2 і вимагаємо виконання двох рівностей:
в моєму випадку Д1 = 0.94 і Д2 = 0.8 тоді:
з вирішення цієї системи знаходимо два невідомих коефіцієнта А2 і А4, підставляємо їх в вираження fаппр (СH) = 1 + a2 с2H + a4 с4H, розраховуємо цю аппроксимирующую функцію при СH змінюється від 0 до1 з кроком 0.1 і будуємо графік апроксимуючої функції fіст (СH ).
2 = - 3.18, а4 = 2.98:
fаппр (СH) = 1-3.18с2H + 2.98 с4H
Знаючи розподіл поля в розкриві, розраховується діаграма спрямованості антени.
Для амплітудного розподілу поля в розкриві антени виду статечного трехчлена fаппр (СH) функція спрямованості має вигляд:
Лi (u) - лямбда - функція i-го порядку.
f (і) = (1-3,18 + 2,98) Л1 (u) - ((- 3,18) / 2 + 2,89) Л2 (u) + (2,89) / 3 Л3 (u ).
Розрахунок f (і) проводять, змінюючи і через 0,5ч1 і розраховують головний пелюстка і два бокових (при цьому f (і) два рази змінює знак).
З графіка можна визначити, що ширина головної пелюстки за рівнем 0.7 від максимального дорівнює: 0.02 радіан або 1.35 градуса, що приблизно дорівнює заданому значенню ширини пелюстка діаграми спрямованості (2,8 градусf). Рівень першого бічної пелюстки дорівнює: 0.129. Рівень другого бічної пелюстки дорівнює: 0.061.
Розрахуємо коефіцієнт посилення антени:
- площа розкриву параболоїда,
з - коефіцієнт корисної дії антени, що дорівнює: 0.8,
н - коефіцієнт використання поверхні розкриву параболоїда обертання, рівний: 0.8.
Якщо Ви помітили помилку в тексті виділіть слово і натисніть Shift + Enter