Расчет профиля зеркала
Зеркальные антенны имеют наибольший КНД при синфазном возбуждении раскрыва (плоский фазовый фронт волны). Параболический профиль зеркала обеспечивает одинаковые длины электрических путей от облучателя, установленного в фокусе параболоида вращения, до каждой точки плоскости раскрыва (свойство параболы). В полярной системе координат парабола описывается уравнением:
где 
- полярные координаты,
f0 – фокусное расстояние.
Рисунок 11 – Профиль зеркала
Выбор конструкции зеркала
С целью уменьшения веса и ветровых нагрузок поверхность зеркала
выполняют перфорированной или сетчатой (рисунок 12).
Рисунок 12
При такой конструкции зеркала часть энергии просачивается сквозь него, образуя обратное нежелательное излучение. Допустимым является значение коэффициента прохождения в обратном направлении
где 
, 
- мощность излучения в обратном направлении и падающая на зеркало, соответственно.
Выберем поверхность зеркала сетчатой. Двухлинейная сетка работает удовлетворительно при расстоянии между проводниками меньше 0.1λ, т. е. меньше 0,021 м и диаметре проводников не менее 0.01λ, т. е. не менее 0,0021 м.
Определение допусков на неточность изготовления.
Неточность изготовления зеркала вызывает несинфазность поля в раскрыве. Допустимыми являются фазовые искажения поля в раскрыве зеркала не более ± p/4. При этом уменьшение коэффициента усиления антенны не превышает нескольких процентов.
Пусть поверхность параболоида имеет некоторые неровности (выступы и углубления). Наибольшее отклонение от идеальной поверхности в направлении r обозначим через Δr.
Рисунок 4 – Допуски на точность изготовления зеркала
Путь луча, отраженного от неровности в месте наибольшего отклонения от r изменяется при этом на величину Dr + Dr × cosφ, а соответствующий сдвиг фаз составит величину Dj = b×Dr×(1+cosφ), и он не должен превышать величину p/4, отсюда получаем
Анализ полученного выражения для Dr показывает, что вблизи центра параболоида (Y = 0) необходимая точность изготовления зеркала наивысшая. Здесь наибольшее отклонение от идеальной поверхности не должно превосходить величины l/16 (т.е. 0.013) у кромки параболоида требования к точности получаются наименьшими.
Точность установки облучателя также определяется нормами на наибольшие допустимые фазовые искажения поля в раскрыве. Пусть фазовый облучатель смещен на Dх. Тогда длины путей лучей от фазового центра до раскрыва увеличиваются. Наибольшее удлинение пути происходит у лучей, падающих на вершину зеркала. Это удлинение путей при малых смещениях можно приблизительно определить как Dх×cosφ. Тогда изменение фазы составит величину
, где
Dj0, Djа – фазовые искажения, возникающие из-за неточности установки облучателя, в центре и на краю раскрыва, соответственно. Эта величина не должна превышать p/4, отсюда получаем: 
| |||
 |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 5 – Допуски на точность установки облучателя
Таким образом, с увеличением угла раскрыва точность и установка облучателя в фокусе повышается.
Выводы
В результате проведенной работы сравним полученные данные с исходными:
Исходные данные:
2QН0.5 = 57 мрад - ширина ДН на уровне половинной мощности в плоскости Н
2QЕ0.5 = 62 мрад - ширина ДН на уровне половинной мощности в плоскости Е
УБЛ = 19 дБ – уровень боковых лепестков
Рассчитанные данные:
- отклонение боковых лепестков в
Полученная ширина ДН:
2QН0.5 = 59 мрад
2QЕ0.5 = 65 мрад
- отклонение в плоскости Н
- отклонение в плоскости Е
Сопоставление расчетного и заданного уровня боковых лепестков, выработка рекомендаций для обеспечения соответствия этих уровней.
По рисунку 9 и 10 определим ширину диаграммы направленности параболической антенны в плоскости E и H. В плоскости E полученная ДН составляет 65 мрад на уровне половинной мощности, т. е. на 4,6% больше заданного значения. В плоскости H полученная ДН составляет также 59 мрад на уровне половинной мощности, т. е. на 3,38% больше заданного значения. Уровень боковых лепестков составляет 18 дБ при значении 19 дБ (т. е. на 5%). Расчеты по оптимизаций антенны указаны на стр.9.
В Приложении А представлен конструктивный чертеж антенны.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе был произведен конструктивный расчет зеркальной параболической антенны с облучателем в виде пирамидального рупора. Для антенны были определены геометрические параметры: диаметр раскрыва, фокусное расстояние и угол раскрыва. Также были рассчитаны полный коэффициент использования площади, эффективная площадь, КУ и КНД антенны. По построенным амплитудным диаграммам направленности параболической антенной по полю в прямоугольной системе координат в плоскостях E и H была определена ширина ДН на уровне половинной мощности в плоскости E и в плоскости H соответственно. Полученные значения соответствовали заданным, поэтому в оптимизации антенны не было необходимости. Уровень боковых лепестков и в первом и во втором случае удовлетворял заданным значениям.
По рассчитанным геометрическим размерам антенны и облучателя был построен конструктивный чертеж антенны.
Поверхность зеркала сетчатая с минимальным диаметром проводов 0,0021м и расстоянием между проводниками 0.021м.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1988. – 432 с.
2. Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. Учебник для вузов. –М.: Радио и связь, 1989. – 352 с.
3. Хмель В. Ф. Антенны и устройства СВЧ. Сборник задач. – Киев: Вища школа, 1976. – 216 с.
4. Ерохин Г. А. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн: Учебник для вузов. – М.: Горячая линия-Телеком, 2004. – 491 с.