Курсовая работа: Зеркальная антенна РЛС

Нормированная диаграмма направленности с учётом тени от облучателя: в вертикальной плоскости , где ; в горизонтальной плоскости , где .

3.6 Расчёт КНД зеркальной антенны

, - действующая площадь антенны, - максимальный коэффициент использования поверхности зеркала, - геометрическая площадь раскрыва зеркала, - площадь облучателя, закрывающего раскрыв спереди. [4]

4. Конструктивный расчёт

4.1 Расчёт профиля зеркала

Зеркало представляет собой усечённый параболоид вращения. Так как нужно обеспечить одинаковое (10-14 дБ) ослабление поля на краях по всему контуру зеркала, то его нужно обрезать не по прямой линии, а по некоторой кривой, являющейся контуром равной интенсивности поля.

Диаграмма прямоугольного рупора на заданном уровне (10 дБ) имеет сечение, близкое к эллиптическому. Такую же эллиптическую форму должен иметь контур зеркала. [3]

Уравнение поверхности зеркала в декартовой системе координат имеет следующий вид: .

Сечение зеркала вертикальной плоскостью имеет вид:

Сечение зеркала горизонтальной плоскостью имеет вид:

4.2 Облегчение конструкции зеркала

С целью уменьшения веса и парусности параболических антенн их отражатели выполняют из решёток или перфорируют. Решётчатая поверхность выполняется из металлических проводов или пластин. Расстояния между элементами решётки должны быть меньше половины длины волны, вектор электрического поля, излучаемого облучателем, должен быть параллельным элементам решётки.

Зеркало можно считать хорошим, если коэффициент прохождения не превышает 1%. Коэффициент прохождения определяется как отношение энергии волны, прошедшей за зеркало, к энергии падающей волны.

Коэффициент прохождения для параболоида вращения можно рассчитать по следующей приближённой формуле: , где - наименьший размер раскрыва; - фокусное расстояние; - коэффициент прохождения для плоской поверхности той же конструкции, что и рассматриваемое зеркало; - коэффициент неравномерности поля.

Рассчитаем основные параметры для решётки, выполненной из металлических проводов. Зависимость коэффициента от относительного расстояния между осями соседних проводов для бесконечной плоской решётки приведена в [2]. Зададимся значением и значением , -радиус провода. По этим значениям получим . Коэффициент можно приближённо считать равным коэффициенту использования поверхности зеркала [4], тогда или . Радиус провода , расстояние между осями соседних проводов .

4.3 Расчёт допуска на точность установки облучателя в фокусе

Для получения в раскрыве параболической антенны волны с плоским фазовым фронтом необходимо фазовый центр облучателя помещать по возможности точнее в фокусе параболической поверхности. Определим, с какой точностью необходимо выполнять это условие. Допустимый сдвиг облучателя из фокуса определяется неравенством

. [4]

4.4 Расчет допусков на точность изготовления зеркала

При определении допуска на точность изготовления зеркала исходят из допустимой фазовой ошибки в раскрыве, равной . Это даёт: , где -допустимое отклонение радиуса вектора поверхности зеркала. Допуск в центральной части зеркала равен, таким образом, , а на периферии зеркала может быть менее жёстким. [2]

Допуск в центральной части зеркала ; допуск для большего угла раскрыва ; допуск для меньшего угла раскрыва .

4.5 Описание конструкции

Полученная зеркальная антенна состоит из следующих частей (см. приложение):

1) рефлектор (зеркало), представляющий собой усечённый параболоид вращения, и выполненный из тонких металлических проводов;

2) облучатель - пирамидальный рупор, обеспечивающий вертикальную поляризацию;

3) опоры рефлектора;

4) механизм вращения по азимуту;

5) подзеркальник;

6) механизм вращения по углу места;

7) питающий волновод;