где - ДН антенны без учета теневого эффекта, - диаметр раскрыва параболоида, - диаметр малого зеркала.

Диаграмма направленности в плоскости Е.

Рисунок 10. Диаграмма направленности в плоскости Н

Рисунок 11

Результирующий КИП двухзеркальной антенны можно представить в виде произведения

- апертурный коэффициент использования поверхности раскрыва.

- коэффициент перехвата энергии источники малым зеркалом.

- коэффициент, учитывающий эффект затенения поверхности раскрыва малым зеркалом.

- коэффициент, учитывающий неточность выполнения поверхности параболического зеркала.

- коэффициент, учитывающий рассеяние мощности облучателя на кромках большого и малого зеркал и на элементах их крепления и т.д.

Апертурный коэффициент использования учитывает потери усиления вследствие неравномерности амплитудного распределения в плоскости раскрыва.

Где - угол раскрыва параболоида, - угол облучения кромки затененной части реального параболоида из его фокуса. Формула учитывает эффект затенения плоскости раскрыва малым зеркалом.

Коэффициент перехвата энергии источника малым зеркалом определяется зависимостью:

В плоскости Е получено значение результирующего КИП равное 0,444. В плоскости Н КИП равен 0,599. Расчет был произведен с помощью программы ANT4.

Рассчитав КИП можно рассчитать КНД антенны по формуле . В плоскости Е получено значение – 41,5 ДБ. В плоскости Н – 42,8.

Для расчета предельного КНД антенны необходимо определить допуск. Допуск – такое отклонение поверхности зеркала от расчетной (в ту или другую сторону), которое не превышается с заданной вероятностью. Если случайное отклонение поверхности зеркала параболической формы подчиняется нормальному закону с нулевым средним значением, то для обеспечения допуска с вероятностью 0,99 среднеквадратическое значение допуска определяется по формуле . При определении среднеквадратического значения допуска исходят из допустимой фазовой ошибки в центре зеркала равной . Определим это значение . Относительный допуск можно представить в виде . Величина m характеризует точность изготовления зеркала. Например, если m=3, то зеркало диаметром 3 м изготовлено с допуском мм. Выразим параметр m. . Установив параметр m ориентировочно рассчитаем предельный КНД по формуле . Получено значение 63,474 ДБ.

Из-за среднеквадратической ошибки формы зеркала падает КНД, но гораздо раньше происходит увеличение уровня боковых лепестков. Средний уровень боковых лепестков с учетом случайных ошибок определяется по формуле . - уровень оцениваемого бокового лепестка при отсутствии случайных ошибок, - дисперсия апертурной фазовой ошибки, – приближенное среднеквадратичное отклонение фазы в раскрыве. С радиус корреляции характеризует среднюю величину участка деформации и зависит от технологии изготовления зеркала, выполняется равенство . D– КНД антенны.

Рассчитаем средний уровень боковых в плоскости Е.

Рассчитаем средний уровень боковых в плоскости Н.

Конструкция антенны

Произведем расчет профилей основного и вспомогательного зеркал. Профили и основного и вспомогательного зеркала – кривые второго порядка. Уравнение кривой второго порядка, записанное в полярных координатах относительно ближнего фокуса имеет вид . - фокусное расстояние кривой т.е. расстояние от вершины кривой до ближнего к ней фокуса, - эксцентриситет кривой. В зависимости от значения уравнение описывает следующие кривые: - окружность; - параболу; - семейство эллипсов;- семейство гипербол; - прямую.

Рисунок 12

При выборе типа поверхности зеркала необходимо учесть, что зеркальные антенны, как правило, имеют повышенную поверхность ветровой нагрузки. Это требует усиленной конструкции зеркала и его крепления. А в случае вращающихся антенн необходимо преодолевать вращающий момент, вызываемый силой ветра. Поэтому только в случае относительно небольших антенн зеркало изготавливают из сплошного металлического листа или пластмассы, покрытой металлом. Спроектированная антенна обладает относительно небольшими размерами и будет неподвижной, поэтому поверхность антенны выполним из полиэфирной смолы, усиленной стекловолокном, и покрытой слоем металла. Это уменьшит массу антенны. Толщина металлического покрытия на поверхности пластмассы должна составлять не менее пятикратной глубины проникновения волны в металл.