3 Анализ технического задания.

Тип зеркала - параболоид вращения, т.к. ширина ДН в обеих плоскостях одинаковая.

Облучатель - рупорная антенна.

Выберем размеры рупора таким образом, что бы его ДН в двух плоскостях была практически одинакова. Выберем угол засветки и рассчитаем основные геометрические размеры антенны.

Зная размеры антенны и ДН облучателя, найдем АР, аппроксимируем его и найдем ДН антенны.

Затем учтем влияние затенения на ДН.

4.Выбор волновода.

Для того чтобы выбрать волновод, рассчитаем частоту.

Исходя, из полученного значения частоты и известной длинны волны, используя стандартный волновод R84 со следующими параметрами: f=6,57~ 9,99 ГГц.

Внутренние размеры:

а=28,499мм

b=12,624мм

t=l. 625мм

Внешние размеры:

а1=31,75мм

b1=15,88мм

Затухание на 7,89 ГГц: 0,0794Б/м -теоретическая; 0.103Дб/м max.

Рис. 2 основные размеры волновода.

Рассчитаем значение критической мощности для данного волновода:

Допустимая мощность в линии обычно принимается равной 25 - 30 % от критической мощности.

Тогда Р=400кВт, что удовлетворяет условию задания.

5. Расчет облучателя.

При выборе типа облучателя к нему предъявляются следующие требования:

1. Желательно, чтобы диаграмма облучателя была однонаправленная, имела осевую симметрию и минимальный уровень побочных лепестков.

2. Фазовый центр облучателя не должен быть "размытым". В идеальном случае фазовый центр излучателя должен быть точечным и положение его не должно зависеть от направления. Нарушение этого условия приводит к нарушению синфазности поля в раскрыве зеркала и, следовательно, к искажению диаграммы направленности и снижению коэффициента усиления.

Облучатель должен быть расположен так, чтобы его фазовый центр находился в фокусе зеркала.

3. Облучатель должен в минимальной степени заслонять зеркало, т.к. затенение приводит к искажению диаграммы направленности зеркальной антенны, в частности, к увеличению уровня боковых лепестков.

4. Облучатель должен быть достаточно диапазонным и выдерживать заданную мощность электромагнитных волн без пробоя. Заметим, что диапазонность зеркальной антенны в целом полностью определяется диапазонностью облучателя.

На основании вышеуказанного в качестве облучателя предлагается использовать пирамидальный рупор. Выбран рупор из [2], ДН представлена на рис. , с размерами:

а=40.5мм

b=35мм

L=50мм

Диаграмма направленности получена для длины волны 3.2 см. Согласно принципу электродинамического подобия при изменении длины волны, диаграмма направленности не измениться, если все размеры рупора изменить на такую же величину.

Рассчитаем линейные размеры рупора для длины волны 3.8 см.

а=48 мм

b=42 мм

L=59 мм

Рис. 3 Геометрические размеры рупора.

6) Геометрические размеры антенны.

Примем .

Определим эффективную площадь антенны:

Определим общую площадь антенны:

Определим радиус антенны:

Определим фокусное расстояние:

Так как параболоид вращения в декартовых координатах описывается уравнением:

, где х-радиус, z-глубина зеркала. Определим глубину зеркала:

Рис. 4 Геометрические размеры антенны

7. Расчет амплитудного распределения (АР) в раскрыве зеркала

Для полученных размеров антенны и ДН облучателя рассчитываем в программе MathCAD по следующей формуле:

r	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
θ	11	21	31	41	50
F(θ)	0.92	0.75	0.61	0.44	0.316
(1+cosθ)/2	0.99	0.965	0.93	0.88	0.824
g(r)	0.9	0.733	0.567	0.387	0.26

Нормированное амплитудное распределение может быть представлено в виде пяти парциальных:

1. равномерного с весом p1

2. квадратичной параболы с весом р2

3. квадратичной параболы в квадрате с весом рЗ

4. квадратичной параболы в кубе с весом р4

5. линейно убывающего до нуля на краю с весом р5.

При подборе были выбраны следующие веса pl=0,26

p2=0.14

p3=0.2

p4=0.2

p5=0.2

Сумма весов должна быть единицей.

ХА, см	Gi	GA	Gi-GA
0.025	0.993	0.987	0.006
0.050	0.97	0.969	0.001
0.075	0.938	0.945	-0.007
0.100	0.9	0.916	-0.016
0.125	0.859	0.882	-0.023
0.150	0. 817	0.844	-0.027
0.175	0.775	0.802	-0.027
0.200	0.733	0.757	-0.024
0.225	0.692	0.71	-0.018
0.250	0.651	0.662	-0.011
0.275	0.609	0.613	-0.004
0.300	0.567	0.564	0.003
0.325	0,523	0.516	0.007
0.350	0.478	0.47	0.008
0.375	0.433	0.426	0.007
0.400	0.387	0.386	0.001
0.425	0.344	0.349	-0.005
0.450	0.305	0.315	-0.01
0.475	0.275	0.286	-0.011
0.500	0.26	0.26	0

Параметры введенного (MGj, NGj) и аппроксимирующего (MG_A, NG_A) AP их разности MGi-MG_A,NGi - NG_A и отличие в процентах таковы:

MGj = 0.5080, MG_A=0.5137, MGi-MG_A=-0.0058=-1.13%

NGj = 0.2967, NG_A=0.3045, NG; - NG_A=-0.0077=-2. 61%

Коэффициенты использования поверхности введенного АР КИП=0.87.

и аппроксимирующего АР КИП_А=0.867

Найденному аппроксимирующему АР без учета тени соответствуют следующие значения коэффициентов: КРЛ=1.14, КИП=0.867, KQ=67, УБЛ (дБ) - -27.6, УБЛ_отн=0.0419