Расчет диаграммы направленности облучателя

Диаграмма направленности двухвибраторного облучателя обратного излучения, возбуждаемого открытым концом прямоугольного волновода, при расстоянии между полуволновыми вибраторами d = λ/4 и сдвиге фаз токов 90° рассчитывается в Е - и Н - плоскостях по формулам:

E пл-ть: fЕ(θ) =

H пл-ть: fH(θ) = cos[ (1-cosθ)]

В этих формулах угол θ отсчитывается от оси линейной системы вибратор - рефлектор.

Результаты расчетов сведены в табл. 1.

 

Таблица 1.

θ	fЕ(θ)	fH(θ)	Eоп а-р
	0,94	0,99	0,9306
	0,82	0,99	0,8118
	0,62	0,97	0,6014
	0,4	0,92	0,368
	0,347	0,89	0,309
	0,207	0,83	0,166
		0,707
	-0,2	0,54	-0,108
	-0,41	0,38	-0,155
	-0,62	0,22	-0,1364
	-0,82	0,10	-0,082
	-0,95	0,02	-0,019
	-1

 

Рис. 9. Диаграмма направленности.

 

Рис. 10. Прямоугольный волновод

 

 

Диаграмма направленности четырехвибраторного облучателя обратного излучения, возбуждаемого открытым концом прямоугольного волновода, в Е - плоскости рассчитывается как для двухвибраторного облучателя, а в Н - плоскости по формуле:

fH(φ) = cos[ (1-cosφ)] [cos( kd н sinφ)]

где k = 2π/λ - волновое число; d н - расстояние между двумя парами вибраторов, которое подбирается таким образом, чтобы при угле раскрыва зеркала обеспечить равенство значений диаграмм направленности в Е - и Н - плоскостях. - оптимальный угол раскрыва зеркала, который берется в пределе от 65…67 градусов (в моём случае был выбран угол 65 градусов), тогда значение d н = 0,429λ.

Рис. 11. Линейная система антенна – рефлектор.

 

Расчет геометрических размеров облучателя и зеркала

Геометрические параметры зеркала

Рис. 12. Зеркальная антенна

 

Определим геометрические размеры излучающего раскрыва линзы D в главных плоскостях, используя следующее соотношение

Коэффициент берем из приложения 1[Л], выбираем его из условия УБЛ, в ТЗ задано не менее -20дБ. Я наложил более жесткие условия на первый боковой лепесток и взял -27,6 дБ, так же при таком коэффициенте степень аппроксимирующей функции p = 2, уровень поля на краю раскрыва .

 

Далее считаем профиль зеркала в полярных координатах

 

где, f – фокусное расстояние, находится из формулы ниже;

Ψ – угол раскрыва зеркала;

- оптимальный угол раскрыва зеркала, берется в пределе от 65…67 градусов (в моём случае был выбран угол 65 градусов).

При расчете профиля зеркала угол ψ берем от 0 до , в моем случае до 65 градусов

 

Результаты вычислений сведены в табл. 2

 

Таблица 2. Расчет профиля зеркала

Y
r	43,15	43,24	43,92	44,51	45,28	46,25	48,87	50,56	52,25	54,86	57,54	60,69

 

Теперь для каждого угла Ψ рассчитываем соответствующую координату на раскрыве

 

Результаты вычислений сведены в табл. 3

Таблица 3. Координаты на раскрыве зеркала

Y
r		3,76	11,36	15,22	19,13	23,12	31,41	35,75	40,26	44,93	49,83

 

Теперь выполним нормировку , где

Результаты вычислений сведены в табл. 4

Таблица 4. Нормировка координаты на раскрыве

Y
r/r0		0,06	0,202	0,271	0,341	0,412	0,560	0,637	0,718	0,801	0,889	0,981

Технические допуски в антеннах

Форма ДН начинает заметно искажаться, а КНД уменьшатся если ψ ˃ ( /2). Поэтому разность хода луча из фокуса до раскрыва, вызванная неточностью использования антенны в какой-либо ее части, не должна превышать .

Исходя из этого условия устанавливаются технические допуски.

Параболическое зеркало

1. Точность изготовления отражателя:

Рис. 13. Рис. 14.

Рисунок 13. Параболическое зеркало с разностью хода 2δ.

Рисунок 14. Параболическое зеркало с разностью хода δ.

ψmax доп = /2 2δ ≤ δ ≤ δ = 0,3125

Берут δдоп = (±()) = 0,15625

 

Из рисунка видно, что максимум изменения длинны пути имеет место в центре отражателя, когда путь изменяется на 2δ.

Т.к. отклонение формы поверхности от заданной могут иметь в разных точках противоположные знаки, то за допуск берут величину вдвое меньшую

δдоп = (±())

 

Это все применимо для искажений с площадкой .