Курсовая работа: Проектирование зеркальных антенн и устройств СВЧ

Для выбора формы раскрыва антенны необходимо проанализировать отношение ширины ДН в плоскости Е и Н. Для моего варианта это отношение

3.4/2.8 = 1.21 < 2

Следовательно, форму раскрыва зеркала выбираем круглую. Это может быть параболоид вращения, он возбуждается слабонаправленным облучателем (например, рупором), помещенным в фокусе зеркала, и преобразует сферический фронт волны в плоский.

Принцип работы параболической антенны состоит в следующем: она состоит из металлического отражателя (рефлектора) 1, облучателя 2, помещаемого в фокусе параболоида вращения, и питающего фидера 3 (рис. 1.).

Рис. 1.

Облучатель антенны выполняется так, чтобы почти вся излучаемая им энергия направлялась в сторону отражателя. Электромагнитные волны возбуждают на его поверхности высокочастотные токи, которые создают свои электромагнитные поля. Так как отражающей поверхности придается параболическая форма, сумма расстояний от фокуса до поверхности отражателя и от отражателя до плоскости, перпендикулярной фокальной оси, является постоянной величиной, поэтому к поверхности раскрыва антенны переизлученные колебания приходят в одной и той же фазе.

В результате сложения отраженных колебаний в раскрыве антенны образуется и затем распространяется вдоль ее оси плоская волна.

Укажем основные геометрические параметры параболических зеркал:

R, f - радиус и фокусное расстояние зеркала; y₀ - угол раскрыва зеркала;

p(Y) - профиль зеркала; x-координата точки в раскрыве зеркала. Эти параметры связаны между собой простыми соотношениями:

2. Выбор функции амплитудного распределения поля в раскрыве зеркала

Выберем функцию амплитудного распределения в соответствии с заданным условием из таблиц.

, где p=2 Δ=0.7

, где p=2 Δ=0.6

Графики соответствующих распределений:

Рис. 2 Распределение поля в Н - плоскости раскрыва.

Рис. 3 Распределение поля в E - плоскости раскрыва.

3. Расчет размеров раскрыва

Размеры раскрыва зависят от ширины ДН, рабочей длины волны и выбранных функций распределения.

Коэффициенты в двух плоскостях:

Ширина ДН в двух плоскостях из ТЗ:

Найдем длину волны:

Найдем размеры:

Выберем радиус по большему размеру: R = b/2, R = 35 см.

Для обеспечения заданной ширины диаграммы направленности в качестве раскрыва возьмем симметрично-усеченный параболоид вращения.

4. Расчет ДН облучателя

В параболоиде вращения (или усеченном параболоиде вращения) облучатель должен создавать сферическую волну. У такой волны амплитуда убывает с увеличением расстояния r от источника (облучателя) обратно пропорционально r (в среде без потерь). После отражения от зеркала фронт волны становится плоским, а амплитуда плоской волны в среде без потерь не зависит от расстояния.

Исходя из сказанного выше, связь ДН облучателя f(y) и поля в раскрыве с точностью до постоянного множителя можно записать в виде: