Курсовая работа: Рупорно-линзовая антенна

Рассчитаем раскрыв одиночного рупора, формирующего диаграмму направленности шириной по уровню половины мощности в горизонтальной и вертикальной плоскости. Поскольку в рупоре распространяется волна с вращающейся поляризацией, то раскрыв рупора квадратный, и в раскрыве рупора в обеих плоскостях амплитуда токов распределена по косинусоидальному закону. Найдем стороны раскрыва из соотношения:

отсюда ;

Получим:

Разобьем полученный раскрыв одиночного рупора на несколько одинаковых рупорных излучателей. Поскольку системой питания выбрана схема "елочка", которая требует излучателей и общее количество этих излучателей не должно превышать нескольких десятков, то ограничимся m=8 излучателями в каждой плоскости. Тогда расстояние между фазовыми центрами излучателей

Зная эти параметры можно диаграмму направленности множителя решетки в одной плоскости (рис. 6):

где deg обозначает градусы.

Рис. 6.

Поскольку решетка совершенно идентична в обеих плоскостях, то и в другой плоскости множитель решетки будет выглядеть точно также. И вообще, все последующие расчеты будем выполнять для одной плоскости, с условием , что в другой плоскости все будет аналогично. Определим положение первого дифракционного лепестка:

Диаграмму направленности одного излучателя (раскрыв маленького рупора) необходимо выбрать таким образом, чтобы ее первые нули попадали точно в центр дифракционного лепестка. Определим необходимые размеры раскрыва рупорного излучателя из выражения, определяющего положение первого нуля диаграммы направленности (распределение амплитуд токов в раскрыве косинусоидальное):

Сравним раскрыв рупора с расстоянием между излучателями:

Необходимый раскрыв рупора получился больше, чем расстояние между излучателями, которое, собственно говоря, является оптимальным. Раскрыв рупора не может быть больше этого расстояния, поэтому примем . При этом дифракционные лепестки попадут в диаграмму направленности одного излучателя. Уровень этих лепестков определим позже.

Построим диаграмму направленности одного рупора (рис. 7):

Рис. 7.

Определим параметры линзы, вставляемой в рупорный излучатель. В рупоре возбуждается сферическая волна, поэтому будем применять осесимметричную линзу. В рупоре присутствуют амплитудные искажения, расширяющие диаграмму направленности. Рассчитанная диаграмма направленности не удовлетворяет условию подавления дифракционных лепестков. Поэтому используем линзу, которая перераспределяет амплитуды токов таким образом, что к краям это распределение возрастает. Освещаемая поверхность такой линзы является поверхностью сферы (рис. 8). Преломляющей является теневая поверхность, которая имеет форму эллипсоида вращения вокруг оси х.

Рис. 8.

В качестве материала, из которого будет изготовлена линза, выберем текстолит. При длине волны текстолит имеет следующие параметры: , . Коэффициент преломления линзы . Диаметр линзы примем равным диагонали раскрыва рупора . На практике расстояние от линзы до фокуса принимается равным диаметру линзы, поэтому . Фокус линзы должен лежать в вершине рупора. Найдем толщину линзы:

Определим угол раскрыва линзы (рис. 9).