Курсовая работа: Двухзеркальная параболическая антенна круговой поляризации по схеме Кассегрена

Антенны Кассегрена широко используются в области радиорелейной и космической связи, в радиоастрономии, радиоуправлении, радиолокации и т.д.

Для космической связи обычно строят антенны больших размеров с диаметром большого зеркала в 20-30 м и более. На тропосферных линиях связи применяются антенны сдиаметром раскрыва 7-18 м. В области радиорелейной связи применяются антенны с диаметром раскрыва от 0,5 до 5 м.

В данной работе необходимо рассчитать двухзеркальную параболическую антенну круговой поляризации по схеме Кассегрена.

2. Основная часть

2.1 Расчет диаметров зеркал, фокусных расстояний и профилей зеркал

Находим среднюю длину волны заданного частотного диапазона:

[м]

Найдём значение волнового числа k:

Найдём значениеволнового сопротивления:

??????? ????????? ??????? 2R_п ?????? ? ???????? ?????? ????? ? ????????? ????? ???????? ????????? ?????????????? ?? ?????? ?????????? ???????? ???????????? ????????????[6]:

Фокусное расстояние выбирается из соотношения

??????

Расстояние между фокусами гиперболоида f_г выбирается в зависимости от требования к месту размещения облучателя. Обычно облучатель располагают вблизи центра основного зеркала, по этому

? ?????????? ?????????? ????????? ???????????? ??????????? ??? ???????????? ?????? ???????? ????????????:

K-отношение диаметра эффективного раскрыва облучателя к диаметру затенения (близка к 1 и уменьшается при большом числе облучателей);

f-фокусное растояние параболоида;

Откуда выбираем R_Г =0.082 м.

Угол раскрыва _ определяется по формуле

??????? ???????? ???????????? ? ???????? ??????????? ????????????

Вид параболоида и вспомогательного зеркала показан на рисунке 1.

Рис.1- Профиль большого и малого зеркала

Воспользовшись понятием об эквивалентном параболоиде найдем его фокус и угол раскрыва:

2.2 Расчет облучателя

В качестве облучателя будем применять рупор. Диаграмму направленности небольшого рупора можно рассчитать при помощи следующих приближенных соотношений:

F_E (Y)=(1+cos(Y))(sin(kb_р sin(Y)/2))/(2kb_р sin(Y)/2) (2.2.1)

F_H (Y)=(1+cos(Y))(cos (ka_р sin(Y)/2))/(2(1-(2ka_р sin(Y)/(2p))² )) (2.2.2)

Где F_E (Y ), F_H (Y) – нормированные диаграммы направленности по напряжённости поля в плоскостях E и H соответственно;

Y - угол, отсчитываемый от направления максимума диаграммы направленности;

a_p и b_p - размеры раскрывa рупора в плоскостях H и E соответственно;

Далее пользуясь графиком(рисунок 2) и формулами (2.2.1) и (2.2.2) найдём размеры a_p и b_{p ,} из соотношения, которому должна удовлетворять Д.Н. облучателя (2.2.3):

0.238=(1+ cos ( Y ₀₂ )) F ( Y ₀₂ )/2 (2.2.3)

Тогда F ( Y ₀₂ )=0.25

Таким образом подставим F ( Y ₀₂ ) в формулы (2.1.1) и (2.1.2) и найдем значения sin(u₁ )/u₁ иcos ( u ₂ )/(1-(2 u ₂ / p )² ).

Где u ₁ =kb _р sin ( Y ₀₂ )/2 для плоскости E и

u ₂ = ka _р sin ( Y ₀₂ )/2 для плоскости H.

Теперь из рисунка (2.1.1) найдем значения u ₁ иu ₂ . Из которых, выразим а_р и b_р .

Рис.2 – Нахождение значений u₁ и u₂

Теперь выразим а_р и b_р . Из графика видно, что u₁ =2.61, а u₂ =3.34.

Таким образом, выразим а_р и b_р из u ₁ =kb _р sin ( Y ₀₂ )/2=2.61 и u ₂ = ka _р sin ( Y ₀₂ )/2=3.34.