Волноводный уголок
Волноводные уголки и изгибы используются при изменении направления передачи электромагнитной энергии прямоугольным волноводом с волной типа Н10 и соединяют прямые отрезки волноводов. Эти устройства выполняются как в виде отдельных узлов (и в этом случае имеют с обеих сторон фланцы), так и в виде изгибов цельного отрезка волновода.
Простейшим устройством для резкого изменения направления передачи является волноводный уголок. Уголки могут быть выполнены как в Е-, так и в Н-плоскости. Кроме того, уголки могут быть простые и двойные.
В этой работе я использовала волноводные уголки с 90 градусным сгибом. Так как у них меньшие габариты по сравнению с плавными уголками. 90 градусные уголки представлены на рис. 10
Рисунок 10 – Волноводные уголки
Вращающееся сочленение
На рис. 11 представлено волноводное вращающееся сочленение с волной Е01. Данное ВС содержит круглый волновод с волной Е01, дроссельное соединение, обеспечивающее электрической контакт между подвижной и неподвижной частями круглого волновода, а так же переходы от прямоугольного волновода с волной Н10 к круглому волноводу с волной Е01 и от круглого волновода обратно к прямоугольному.
Так как переход не симметричен, то в круглом волноводе кроме волны Е01 возбуждается низший тип волны Н11. Волна типа Н11 переносит до 1% энергии и может вызвать модуляцию выходного сигнала при вращении антенны. Для устранения этого типа волны, используем короткозамкнутый шлейф в круглом волноводе. Длина l выбирается как λ/4.
Рисунок 11 – Вращающееся сочленение
Расчёт проводится следующим образом. Выбираются размеры прямоугольного волновода из условия существования основного типа колебаний H10. Затем выбирается радиус круглого волновода из условия распространения волны E01 и подавления ближайшей волны высшего типа H21
Берём среднюю величину
Кроме волны E01 в волноводе будет существовать волна H11, для которой 
Эту волну отфильтровывают с помощью короткозамкнутых шлейфов длиной l. Чтобы шлейф не оказывал влияния на волну E01 и устранял волну H11, длина шлейфа l должна быть равна целому числу полуволн E01 и нечётному числу четвертей волны H11. Запишем это в виде уравнений
где 
— длина шлейфа, 
— его радиус.
Приравнивая выражения, получим
Длину L между переходами нужно выбрать таким образом, чтобы исключить нежелательные резонансы волны H 11, оставшейся после фильтрации. Это условие задаётся следующими соотношениями
где n1, n2 = 1, 2, 3 …
Найдём L для первых нескольких значений n1, n2, данные запишем в табл.
Таблица 2 – Расчёт длины между переходами.
| n1, n2 |  , см
|  , см
|
| 2,02 | ||
| 3,37 | ||
| 4,75 | ||
| 6,07 |
Из таблицы видно, что достаточно близкие значения L получаются при 
и 
. Так как рекомендуется
то выбираем длину между переходами
Дроссельно-фланцевое соединение
На рис. 21 изображена схема Дроссельно – фланцевого соединения.
Рисунок 12 – Дроссельно-фланцевое соединение
Расстояния 1 и 2 равны λ\4 = 0,5 см, где λ длинна волны выбирающаяся экспериментальным путем, с учетом длинны волны в коаксиальных и радиальных линиях. Она приблизительно равна длине волны в свободном пространстве.
Дроссельный фланец позволяет осуществить неконтактное соединение прямоугольных волноводов, свободное от излучения, искрения, активных потерь и не вносящее заметного отражения в основном волноводе.
Свойства фланца не очень чувствительны к небольшим перекосам.
На рис. 22 представлена эквивалентная схема дроссельного фланца.
Rk – сосредоточенное сопротивление контакта двух фланцев, дроссельного и плоского.
Эпюры высокочастотного напряжения и тока в зазорах дроссельного соединения показаны на нижней части рисунка.
Сопротивление Rk оказывается в узле высокочастотного тока и, следовательно, не вносит потерь.
Рисунок 13 – Эквивалентная схема и эпюры высокочастотного напряжения и тока в зазорах дроссельного фланца.
Антенный переключатель
Рассмотрим работу двойного Т-моста в схеме антенного переключателя «прием-передача» при работе на замедляющую линзу.
Рисунок 14 – Схема антенного переключателя
Здесь Т1 и Т2 – двойные тройники. В схеме используются два разрядника Р1 и Р2, включенные в равные по длине каналы l1 и l2 на расстояниях l и (l+Δl) относительно плоскости симметрии моста Т1. В плечо H моста Т1 подключен передатчик – ПРД, в плече E включена антенна. В E –плечо моста Т2 включен приемник – ПРМ, а в H-плечо – согласованная нагрузка – СН.
В режиме передачи мощности от передатчика подводится к плечу Н моста Т1 и делится поровну и в фазе между плечами 1 и 2. Под воздействием мощного импульса разрядники Р1 и Р2 пробиваются и создают в каналах 1 и 2 короткое замыкание. Волны, отраженные от разрядников, поступают на входы 1 и 2 моста Т1 в противофазе, т.к. разность длин замкнутых плеч Λ⁄4. Два равные противофазные сигнала выделятся, в плече 4 (Е) моста Т1, т.е. в антенне.
Если небольшая доля мощности просочится через пробитые разрядники Р1 и Р2 к мосту Т2, то в приемник она не попадет. Длина каналов между мотами одинакова l1=l2, поэтому два синфазных сигнала, просочившиеся через разрядники в плечах 1 и 2 моста Т1, пройдут в фазе к плечам 1 и 2 моста Т2 и выделятся в плече Н на согласованной нагрузке.
В режиме приема согнал от антенны из плеча Е моста Т1 разделится поровну и противофазе между плечами 1 и 2. Равные противофазные сигналы, пройдя одинаковые пути l1 и l2, поступают на плечи 1 и 2 моста Т2 и попадают в Е-плечо на приемник. Таким образом, рассмотренная схема позволяет осуществить весьма хорошую развязку между передатчиком и приемником.
· Двойной волноводный тройник.
Рисунок 15 – Двойной волноводный тройник
Двойной волноводный тройник образуется совмешщением в единое устройство Е и Р-тройников, имеющих общую плоскость симметрии. Поперечные размеры волновода выбираются из условия распростанения основной волны Н10. При питании моста со стороны 3 мощность делится поровну и в фазе между плечами 1 и 2. Плечо 4 развязано относительно входного плеча Н, посколько в нем быстро затухает волна Е11. При питании моста со стороны 4 мощность делится поровну и в противофазе между плечами 1 и 2. В плече 3 возбуждается волна Н20, которая быстро затухает. В плечах 1 и 2 создается короткое замыкание. Волны, отраженные от разрядников, поступают обратно на плечи 1 и 2 в противофазе. Волны складыватся в плече Е моста Т1 и поступают в антенну.
Если небольшая доля мощности просочится через разрядник к мосту Т2, то она выделится в плече H’ моста Т2 на согласованной нагрузке. Так как длина каналов между мостами одинакова, то в плечах 1’ и 2’ сигналы будут в фазе.
В режиме приема сигнал от антенны в плече Е моста Т1 разделится поровну и в противофазе между плечами 1 и 2. Сигналы пройдут до моста Т2 одинаковые пути и попадут в Е’ плечо моста Т2 на приемник.
Процесс согласования заключается в регулировке согласующего устройства до тех пор, пока в E − плече мощность не будет равна нулю. В этом случае нагрузки плеч 1 и 2 будут одинаковы, т.е. ΓН1 = ΓН2. А т.к. в плече 1 находится согласованная нагрузка, т.е. ΓН1 = 0, то и во втором плече нагрузка, состоящая из согласующего устройства и нагрузки комплексной, окажется согласованной с волноводом.
| Z0 |
| Z0 |
| Z0 |
Рисунок 16 – Схема согласования двойного волноводного тройника
Короткозамкнутый поршень
В случаях, когда длинна волновода, на котором располагаются излучатели, большая, на последний излучатель падает меньшая мощность чем на первый, вследствие чего искажается диаграмма направленности. Для предотвращения этого устанавливается коротко замкнутый поршень.
Рисунок 17 - Подвижный короткозамкнутый поршень
Короткозамкнутый поршень создает в линии передачи стоячую волну.
Устанавливается он на конце на расстоянии Λ/4от последнего излучателя, чтобы отраженная волна интерферировала максимум поля на излучатель. Синфазность возбуждения всех излучателей добивается благодаря тому, что максимумы стоячей волны (каждая половина длинны волны) приходят на щели которые расположены на Λ/2 друг от друга.
Заключение
В ходе курсового проекта были рассчитаны основные характеристики антенны, предназначенной для РЛС обнаружения. Полученные данные удовлетворяют требованиям ТЗ. Тип антенной системы – параболический цилиндр, облучаемый линейной синфазной системой полуволновых вибраторов, расположенных на высоте h = l/4 от широкой стенки прямоугольного волновода. В ходе работы рассмотрены основные принципы построения РЛС и действия зеркальных антенн, работающих в диапазоне СВЧ. Произведено определение основных соотношений для расчета геометрических параметров параболических антенн, облучателя.
Сфера применения радиолокационной техники в настоящее время очень широка, а с применением достижений современной схемотехники, радиоэлектронных технологий и вычислительной техники – все более расширяется. Это объясняется, прежде всего, уникальными свойствами радиоволн, с помощью которых можно производить различные исследования с широким спектром объектов. Поэтому рассмотрение основных принципов, используемых при построении радиолокационных устройств и систем, является весьма актуальным.
Приложение 2
