Зеркальные антенны являются наиболее распространенными остронаправленными антеннами. Их широкое применение в самых разнообразных радиосистемах объясняется простотой конструкции, возможностью получения разнообразных видов ДН, высоким КПД, Малой шумовой температурой, хорошими диапазонными свойствами и т. д. В радиолокационных применениях зеркальные антенны позволяют легко получить равносигнальную зону, допускают одновременное формирование нескольких ДН общим зеркалом (в том числе суммарных и разностных). Некоторые типы зеркальных антенн могут обеспечивать достаточно быстрое качание луча в значительном угловом секторе. Зеркальные антенны являются наиболее распространенным типом антенн в космической связи и радиоастрономии, и именно с помощью зеркальных антенн удается создавать гигантские антенные сооружения с эффективной поверхностью раскрыва, измеряемой тысячами квадратных метров.

Классическими являются параболические антенны, которые могут выполняться в виде параболоида вращения, параболического цилиндра или закрытой конструкции, ограниченной параллельными проводящими плоскостями (рис.). Параболоид вращения возбуждается слабонаправленным облучателем (например, рупором), помещенным в фокусе зеркала, и преобразует сферический фронт волны в плоский. Параболический цилиндр возбуждается линейной антенной, помещенной на фокальной линии, и преобразует цилиндрический фронт волны в плоский. В этих антеннах, так же как и в линзах, используются оптические свойства радиоволн. Геометрические свойства параболы таковы, что лучи, направляемые из фокуса и отражаемые от параболы, становятся параллельными ее оси. Длина пути от фокуса до параболы и затем до линии раскрыва, проходящей через кран параболы, одинакова для любого угла 0 (рис.). Таким образом, в раскрыве параболической антенны образуется синфазная поверхность, и излучение антенны оказывается остронаправленным.

1. Размеры зеркала антенны

Выбираем длиннофокусные зеркала (). В случае, когда задана ширина диаграммы направленности антенны, для выбора размеров зеркала антенны нужно воспользоваться таблицей:

2. Параметры заданного типа облучателя

Необходимо проектировать облучатели так, чтобы они обладали однонаправленным излучением. Диаграммы направленности должны обладать осевой симметрией с минимальным уровнем боковых лепестков. Заданный тип облучателя: щелевой облучатель. Облучатель такого типа обычно используется на длинах 5…6 см.

ь Длина щели:

ь Расстояние от щелей до закорачивающих стенок:

Расстояние между щелями:

ь Ширина щели:

где - пробивное значение напряженности поля в материале щели. Для воздуха .

ь Максимальное напряжение на щели:

Так как проводимость щели в волноводе равна , где - сопротивление излучения эквивалентного симметричного вибратора (73,1 Ом).

Диаграммы направленности двухщелевого облучателя:

3. Диаграмма направленности антенны

Нормированная диаграмма направленности параболической зеркальной антенны будет определяться по формуле:

где - коэффициенты аппроксимирующей функции амплитудного распределения по ДН облучателя;

- лямбда функция может быть определена через функцию Бесселя:

Тогда ДН антенны

4. Расчет фидерной линии

Выбирается схема антенно-фидерного тракта (волноводный тракт). Для выбранной схемы определяется затухание в регулярной части линии передачи (распределенные потери), которое получается суммированием распределенных потерь в линии

где - число однородных участков линии; - длина -го однородного участка линии; - коэффициент затухания (дБ/м) в -ом однородном участке линии.

Определяются потери в функциональных узлах линии (изгибы, скрутки, коаксиальные и волноводные разъёмные соединения, коаксиально-волноводные переходы)

где - прямые потери (дБ) в -ой неоднородности линии).

Определяется прямое затухание фидерного тракта

Ориентировочные значения:

Затухание и коэффициенты отражения различных неоднородностей в СВЧ тракте:

ь Затухание (L) - 0,1 дБ

ь Коэффициент отражения (Г) - 0,02

ь Коэффициент отражения:

КПД линии передачи:

5. Общий КПД антенно-фидерной системы

где - КПД коаксиальной фидерной линии; - КПД, который можно принять равным 0,9…0,95.

Список литературы

зеркальный параболический антенна

Е. Е. Нечаев “Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Антенне и распространение радиоволн» для студентов специальности 20.13» Москва 1995г.

Г.Т. Марков Д.М. Сазонов «Антенны» М. Энергия Москва 1975 г.

Л. Я. Ильинский, А.А Болбот, И. В.Путято «Расчет и проектирование авиационных антенных устройств» М. Киев КИИГА 1989 г.

Кочержевский Г.Н. Ерохин Г.А «Антенно-фидерные устройства» М. Радио и связь 1989 г.

Фрадин А.З. «Антенно-фидерные устройства» М. Связь 1977 г.

Размещено на Allbest.ru