1. Техническое задание.

Вариант № 5.

Спроектировать параболическую антенну при следующих значениях:

Длина волны: λ=1.6 см.

Требование к ДН: ΔΘ_Е=10.

КНД=3800.

Р=2кВт.

Поляризация: линейная.

Узел для разработки: сканирование в плоскости Е, вращающиеся сочленения.

2. Введение.

Зеркальные антенны являются наиболее широко распространенным типом антенн в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазонах волн. Такое широкое применение зеркальных антенн объясняется относительной простотой их конструкции, возможностью получения диаграммы направленности почти любого типа из применяемых на практике, высоким КПД, малой шумовой температурой и т. д.

Классическими являются параболические антенны, которые могут выполняться в виде параболоида вращения, параболического цилиндра или закрытой конструкции, ограниченной параллельными проводящими плоскостями. 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 края параболы, одинак-ова для любого угла . Таким образом, в раскрыве параболической антенны образуется синфазная поверхность, и излучение антенны оказывается остронаправленным.

В декартовой системе координат параболоид вращения определяется уравнением (начало координат совпадает с вершиной параболоида) x²+y²=4fz, а в сферической системе координат (начало координат совпадает с фокусом параболоида) – уравнением () = 2f/(1+cos)

Различают длиннофокусные и короткофокусные антенны. В длиннофокусной антенне фокус расположен вне антенны fD_з/4 и угол раскрыва 2_max,под которым края зеркала видны из фокуса, удовлетворяет условию 2_max. В короткофокусных антеннах фокус находится внутри объема между зеркалом и его раскрывом, т.е. f D_з/4 и 2_max.

3. Анализ технического задания.

Для решения поставленной задачи получения ширины ДН на уровне 0,707 ΔΘ_Е=10 КНД=3800.

[7]

Для данного соотношения углов, целесообразней выбрать тип зеркала - параболический цилиндр.

В качестве излучателя выберем волновод, расположенный горизонтально.

Размеры облучателя будут соответствовать длине антенны в плоскости вектора Н и широкой стенке волновода. Будем считать, что антенная решётка даёт в плоскости Н равномерное амплитудное распределение, а в плоскости Е будем считать, что ДН решётки определяется по формуле F (θ)=cos ⁿ (θ)

Рис. 1 внешний вид антенны.

В декартовой системе координат цилиндрический параболоид определяется уравнением (начало координат совпадает с вершиной параболоида) x²=4fz. Рассчитываем основные геометрические размеры антенны (фокус, глубина зеркала, расстояние между облучателем и зеркалом). [3]

Рассчитав размеры антенны, и зная ДН облучателя, приступаем к расчету амплитудного распределения, которое определяется по следующей формуле g(θ)=F_обл(θ)cos²(θ/2). Аппроксимируя полученное амплитудное распределение по таблице, приведенной в методичке. Полученная функция представляется в виде линейной комбинации нормированных парциальных АР ( ) со своими весами ( ) . то ДН является линейной комбинацией соответствующих парциальных ДН (Fi) с теми же весами, умноженными на параметр амплитудного распределения (Mi), .

После чего рассчитаем для полученной антенной системы КИП, который будет представлять собой произведение трех составляющих: апертурный ( ), КИП рассеяния ( ) и КИП затенения ( ). . [1]. Так как антенная решетка создает тень, то необходимо будет произвести расчет влияния тени на ДН в плоскости.