Курсовая работа: Зеркальная антенна РЛС

Зеркальные антенны являются наиболее широко распространенным типом антенн в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазонах волн. Такое широкое применение зеркальных антенн объясняется относительной простотой их конструкции, возможностью получения диаграммы направленности (ДН) почти любого типа из применяемых на практике, высоким КПД, малой шумовой температурой и т.д. Зеркальные антенны легко позволяют получить равносигнальную зону, а некоторые их типы могут применяться для быстрого перемещения (качания) ДН в пространстве без заметных искажений её формы в значительном секторе углов.

Зеркальные антенны являются наиболее распространённым типом антенн, используемых для радиотелескопов и антенн с очень большой направленностью, применяемых для целей космической связи.

Широко используются зеркала с параболической формой поверхности (параболоид вращения, усечённый параболоид вращения, параболический цилиндр.), также распространены сферические зеркальные антенны, двухзеркальные антенны.

2. Расчёт геометрических параметров зеркала и облучателя

2.1 Основные параметры усечённого параболоида

- фокус; - фокусное расстояние; - размер раскрыва в вертикальной плоскости; - размер раскрыва в горизонтальной плоскости; - угол раскрыва (апертурный угол) в вертикальной плоскости; - угол раскрыва (апертурный угол) в горизонтальной плоскости.

2.2 Основные размеры зеркала

Основные размеры зеркала определим из выражения для коэффициента направленного действия (КНД) [1], где - площадь раскрыва зеркала; - коэффициент использования поверхности; - рабочая длина волны антенны. КНД равен заданному коэффициенту усиления , если принять КПД антенны , т.к. , .

Для передающей зеркальной антенны необходимо обеспечить такое облучение, чтобы ослабление поля на краях по всему контуру зеркала было одинаково и составляло 10-14 дБ относительно его центра. С учётом этого условия определяем коэффициент использования поверхности по таблице приведенной в [2]: . Вводим поправку 25% (5% на тень и 20% на перелив энергии через края зеркала) и получаем .

Теперь можно определить площадь раскрыва:

.

Так как по заданию , то примем и получим следующие значения

, .

Зададимся углом раскрыва зеркала в вертикальной плоскости . Для передающих антенн апертурный угол лежит в пределах . [1] Возьмём . По углу определяем фокусное расстояние зеркала: , по которому определяем угол раскрыва в горизонтальной плоскости

.

Так как на краях зеркала должно быть обеспечено ослабление поля 10 дБ, то ширина нормированной диаграммы направленности облучателя по мощности на уровне 0,1 (по напряжённости на уровне 0,3) должна быть равной углу раскрыва зеркала.

В качестве облучателя возьмем пирамидальный рупорный облучатель, возбуждаемый прямоугольным волноводом.

2.3 Основные размеры рупора

Размеры раскрыва рупора выберем по требуемой диаграмме направленности в соответствующей плоскости. Ширина диаграммы направленности связана с размерами раскрыва и следующими соотношениями:

, , откуда получаем

, ,

где - ширина нормированной диаграммы направленности рупора по напряжённости на уровне 0,3 в плоскости Н, - ширина нормированной диаграммы направленности рупора по напряжённости на уровне 0,3 в плоскости Е. Рассчитаем высоты рупора в плоскости Е и в плоскости Н:

,

Выберем стандартный волновод по заданной длине волны из таблицы приведённой в [4]. Возьмём волновод R-70 с размерами и предельной мощностью .

Пересчитаем по уравнению стыковки высоту рупора в плоскости Е

[2].

Углы раскрыва рупора в плоскости Е и в плоскости Н:

3. Расчёт основных электрических параметров и уточнение геометрических

3.1 Расчёт диаграммы направленности рупора

Нормированная диаграмма направленности рупора в плоскости Е: