Курсовая работа: Рупорно-линзовая антенна

Будем считать КБВ удовлетворительным, однако, дальнейшее его снижение весьма нежелательно.

Коэффициент отражения от линзы R при углах падения 30…35 градусов можно с хорошим приближением считать равным R при нормальном падении, т. е.

,

Для достижения устранения отраженной волны используем такой путь. На диэлектрик линзы нанесем слой другого диэлектрика с коэффициентом преломления и толщиной t, равной четверти длины волны в согласующем слое:

В качестве диэлектрика с указанным параметром выберем фторопласт-4, у которого при длине волны 5 см .

Такой слой вполне удовлетворительно обеспечивает согласование до углов падения до 40 градусов, при этом .

Определим коэффициенты полезного действия рупорно-линзового излучателя и волноводной фазирующей секции. КПД излучателя определяется в основном линзой, так как КПД рупора примерно равен единице. КПД линзы определяется по формуле: , где -средняя длина пути луча в теле линзы, в нашем случае и . Итак, учитывая, что линза состоит из двух слоев диэлектрика:

.

КПД поляризационной секции найдем по той же формуле. Он будет определяться диэлектриком.

Таким образом, можно сделать вывод, что КПД рупорно-линзового излучателя, вместе с поляризационной вставкой в основном определяется КПД линзы, и он равен 0.69.

Зная КПД одного излучателя решетки, и предполагая, что все элементы схемы питания и фидерного тракта имеют КПД близкие к единице, можно рассчитать КПД всей антенной решетки.

Мощность, поступающая в антенну равна 5 кВт, она делится системой запитки между всеми излучателями поровну, количество излучателей 64. То есть, мощность, приходящаяся на один излучатель равна:

Выходная мощность одного излучателя определяется КПД его элементов и потерями на отражение. Так как применены специальные меры, то отражением от линзы можно пренебречь. Потери в рупоре, и фазирующей секции малы, поэтому ими тоже пренебрегаем. Тогда выходная мощность будет определяться отражениями от горла рупора и КПД линзы. Как показано выше, КПД линзы равен 0.64. Коэффициент отражения от горла рупора равен 0.112, тогда коэффициент прохождения по мощности будет равен . Итак,

Общая выходная мощность решетки является суммой выходных мощностей всех излучателей, т. е.:

КПД антенной решетки:

Очевидно, что КПД антенны слишком низок, поэтому необходимо принять меры по его повышению. КПД решетки получился таким потому, что низок КПД линз излучателей, который в свою очередь определяется потерями в диэлектрике линзы. Текстолит, который выбран в качестве материала линзы, имеет значительные потери (). Вместо текстолита можно взять плавленый кварц, который имеет коэффициент преломления близкий к коэффициенту преломления текстолита, но потери у него намного меньше (). Тогда КПД будет примерно равен 95%.

Диапазонность рассчитываемой антенны определяется диапазонностью рупора, и фидерного тракта, так как коэффициент преломления применяемых диэлектриков, практически не зависит от частоты. Таким образом, рабочая полоса ограничивается выбираемым в качестве фидера волноводом.

Выберем волновод. Исходя из заданной в техническом задании длины волны, применим волновод ВП-40х20х1.5-А7 (волновод прямоугольный из алюминия марки А7, со сторонами a=40мм, b=20мм и толщиной стенки 1.5 мм). Диапазон рабочих частот 4.64…7.05 ГГц. Максимально допустимая мощность 806 кВт.

Таким образом, рабочая полоса частот антенны: 4.64…7.05 ГГц.

Определим коэффициент направленного действия, коэффициент усиления, коэффициент использования площади, а также уровень боковых лепестков в диаграмме направленности антенны. Коэффициент направленного действия антенны определяется формулой: