2. Анализ технического задания
Согласно техническому заданию, в данном курсовом проекте необходимо рассчитать однозеркальную параболическую антенну с двухщелевым облучателем. При этом необходимо обеспечить заданные параметры ширины диаграммы направленности и уровня боковых лепестков на рабочей частоте антенны.
Зеркальная параболическая антенна состоит из металлической поверхности, выполненной в виде параболоида вращения и небольшой слабонаправленной антенны – облучателя, установленной в фокусе параболоида и облучающей внутреннюю поверхность зеркала.
Двухщелевой облучатель представляет собой Т-образный волновод с двумя параллельным щелями. Наличие двух щелей позволяет увеличить направленность антенны.
Щелевой облучатель удобен при работе в короткой части сантиметрового диапазона (5 см и ниже).
Основной задачей курсовой работы является: теоретическое определение параметров антенны, расчет профиля зеркала, расчет поля в апертуре зеркал, построение нормированной ДН антенны, выбор фидерного устройства, оптимизация геометрии антенны.
3. Выбор и расчет антенно-фидерного устройства
3.1 Расчёт размеров облучателя
Частота
излучаемого сигнала
ГГц, соответственно длина волны
м. Облучатель выполняется на основе
-плоскостного
волноводного Т-разветвителя. Разветвление
при этом осуществляется в плоскости
вектора
волны
.
Рисунок 3 – Эскиз двухщелевого облучателя
Выберем
стандартный волновод по заданному
рабочему диапазону волн. Обычно размер
широкой стенки выбирается равным
примерно
.
Размер узкой стенки выбирают равным
.
То есть получаем
мм;
мм. Выбираем тип волновода WR-51
с размерами 13.0 x 6.5 мм.
Длина
щели в облучателе выбирается равной
мм.
Расстояние
от щели до стенок должно быть равным
.
Так как используем волну
,
то критическая длина волны для данного
типа колебаний
мм. Длины волны в волноводе вычисляется
как
мм.
Получаем
мм.
Расстояние
между щелями
выбирается как в обычных антенных
решетках
мм.
Ширина щели выбирается из условия отсутствия электрического пробоя при заданной величине мощности излучения:
где
– пробивное значение напряженности
поля в материале щели. Для воздуха
.
– максимальное напряжение на щели,
равное
Тогда
3.2 Определение необходимого ослабления амплитуды поля на краях зеркала.
Исходя из назначения антенны определим необходимое ослабление амплитуды поля на краях зеркала. Для антенн, предназначенных работать в составе радиолокационных, радиометрических систем, ослабление поля на краях зеркала обычно принимают равным 10 дБ. Антенны предназначенные для приема очень слабых сигналов (радиотелескопы, антенны космических радиолиний), обычно проектируются так, чтобы их собственная температура шумов была малой. Для этого они должны иметь малый уровень боковых лепестков. Вследствие этого у таких антенн ослабление поля на краях зеркала достигает 15-20 дБ.
На основании того, что для разрабатываемой антенны не предъявляются особые требования, касающиеся высокого ослабления на краях зеркала, примем его равным 5 дБ.