РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АНТЕННЫ

РАСЧЕТ РЕАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ И ДН ЗЕРКАЛА

Данный расчет проводится для сравнения реального и требуемого распределений поля в раскрыве зеркала также в двух плоскостях. Для параболоида вращения (усеченном параболоиде) с реальной нормированной ДН облучателя справедливо . После нормировки на максимум получим:

Здесь величина определятся через угол посредством выражения

Графики реальных и требуемых распределений поля в раскрыве зеркала приведены на рисунке 9 и 10. Кроме того, на графиках показана увеличенная в 10 раз относительная ошибка . Как видно в пределах зеркала средняя ошибка меньше 7%, ее увеличение к краям обусловлено ее абсолютным уменьшением.

Рисунок 9

Рисунок 10

Теперь построим ДН зеркальной антенны в главных плоскостях. Расчёт ДН ведётся исходя из формул, приведенных в табл. 1 [1. c. 28]. Эти формулы приведены без учёта ДН элемента Гюйгенса, поэтому домножим их на :

где .

Диаграмму направленности будем строить в логарифмическом масштабе. Для этого положим .

Аналогично для Е -плоскости:

где ;

ну и в логарифмическом масштабе

На рисунках 11 и 12 приведены сечения диаграммы направленности в главных плоскостях, на горизонтальной оси отложена ширина ДН в минутах.

Рисунок 11

Рисунок 12

ВЫБОР ФИДЕРНОГО ТРАКТА

Питающий антенну фидерный тракт должен соответствовать рабочему диапазону волн, обладать малыми потерями передаваемой мощности, минимальной шумовой температурой, достаточной электрической прочностью без опасности возникновения электрического пробоя и вносить минимальные искажения в спектр частот передаваемых сигналов. В сантиметровом диапазоне наибольшее применение находят прямоугольные волноводы с основной волной .

Минимальную длину фидера ограничивает снизу главным образом фокусное расстояние, которое у такой большой антенны соответственно тоже велико.

При этом поперечные размеры волновода относительно рабочей длины волны выбираются из условий распространения только основной волны . Основная волна имеет наибольшую критическую волну и наименьшие потери. Для .

Из этих условий на практике и выбирают размеры волновода:

, .

Кроме того, выбранный волновод должен отличаться компактностью и обеспечивать необходимую электрическую прочность. При этом величина передаваемой рабочей мощности (импульсной мощности передатчика) должна соответствовать условию

где - максимально допустимая мощность, передаваемая волной по волноводу с воздушным заполнением. Поскольку антенна предназначена для радиотелескопа, то значение пропускаемой трактом мощности не критично.

Пользуясь выше сказанным, выберем в качестве материала волновода медь, у которой коэффициент погонного затухания , с учетом пересчета в равен . Максимально допустимая мощность, у которого кВт, тогда кВт.

Определим КСВ для данного тракта. В общем случае он вычисляется как:

где ;

- модуль коэффициента отражения от раскрыва рупора;

- модуль коэффициента отражения от горловины рупора.

При подстановке значений получим , что больше требуемого в техническом задании, т.е. необходимо применить устройство согласования, рассмотривая систему "облучатель-зеркало" как эквивалентную нагрузку с нормированным сопротивлением

В качестве согласующего устройства будем использовать ступенчатый переход, расчет которого приведем ниже.

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АНТЕННЫ

антенна раскрыв зеркало фидерный

Коэффициент направленного действия синфазного раскрыва зеркальной антенны в направлении максимума излучения, рассчитывается по формуле:

где - площадь раскрыва;

- коэффициент использования поверхности (КИП) раскрыва.

Обычно КИП в разных главных плоскостях различен поэтому результирующий КИП апертуры зеркала с прямоугольным раскрывом определяют: , здесь - соответственно КИП в плоскости Е и в плоскости Н. Эти значения мы можем определить по таблицам в [1] найдем , подставим все в соотношение для КНД получим: