Курсовая работа: Разработка диэлектрической стержневой ФАР

Количество излучателей в решетке:

Примем число элементов в решетке в плоскости Y равным 96, тогда пересчитаем длину решетки в этой плоскости:

Таким образом, в результате определения геометрических размеров решетки получаем плоскую решетку, с размерами 2, 55 и 2, 55 метра (96 излучателей по оси Х и по оси Y ) и расстоянием между излучателями равным 2, 7 см в обеих плоскостях.

4. Расчет диаграммы направленности диэлектрической стержневой антенны

Проектируемая антенная решетка строится на базе диэлектрических стержневых антенн и для дальнейшего расчета диаграммы направленности всей решетки нам необходимо определить диаграмму направленности одиночного стержневого диэлектрического излучателя. В ходе определения его конкретных параметров стоит заметить, что ширина диаграммы направленности одиночного излучателя будет влиять на амплитуду главного лепестка решетки при сканировании. Исходя из этого, ширина диаграммы направленности основного лепестка одиночного излучателя по уровню 0, 707 от максимума, создаваемой им напряженности поля должна быть как можно ближе к 90°. Тогда при максимальном угле сканирования в 50°, амплитуда главного лепестка решетки уменьшится не более чем в 0, 707 раз. Выберем конусообразную конструкцию диэлектрического излучателя, упрощенный вид которого показан на рисунке 4.1

В качестве материала диэлектрика выбираем полистирол, для которого диэлектрическая проницаемость ε=2, 5. Экспериментальным путем выбираем длину излучателя Lс= 4, 2см.

Определим диаметр основания конуса стержня dCmax и его вершины dCmin по формулам (Л3, стр.397):

В последующих расчетах будем использовать среднее значение диаметра диэлектрического стержня:

Определим коэффициент замедления волны ζ в диэлектрике стержневого излучателя по рис. 4.2:

Исходя из графика зависимости, для значения при ε=2.5 находим отношение следовательно, коэффициент замедления волны ζ=1.

Для математического описания диаграммы направленности стержневой антенны, излучатель представляется в виде системы элементарных излучателей (колец).

Диаграмма направленности элементарного излучателя определяется по формуле:

,

где: J0 – функция Бесселя нулевого порядка

– волновое число

Диаграмма направленности всего стержневого излучателя определяется как произведение диаграммы направленности элементарного излучателя на множитель излучателя , определяемого по формулам:

Тогда диаграмма направленности диэлектрического стержневого излучателя будет иметь вид:

5. Расчет диаграммы направленности антенной решетки

Диаграмма направленности антенной решетки определяется как произведение диаграммы направленности одиночного излучателя решетки на множитель решетки. Множитель решетки зависит от числа излучателей в решетке и расстояния между ними. Соответственно, в рассматриваемом случае, множитель решетки в плоскости Х и Y не будет отличаться. Также на множитель решетки влияет амплитудное распределение сигнала от генератора, подаваемого на каждый элемент решетки. Характер амплитудного распределения определяется согласно (Л4, стр. 24, табл. 2.1) по заданному уровню боковых лепестков (УБЛ). УБЛ в обеих плоскостях должен быть УБЛ - 13дБ, и такому уровню боковых лепестков соответствует закон равномерного амплитудного распределения: