Московский Авиационный Институт

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра 406

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине "Антенны и устройства свч" на тему: «Проектирование зеркальной антенны»

Проверил:

Пономарёв Л.И.

Москва, 2008 г.

Введение 3

Выбор геометрических размеров рупорного облучателя. 4

Расчет ДН облучателя в плоскостях Е и Н 5

Определение геометрических размеров зеркала 9

Построение ДН зеркальной антенны 10

Расчет фидерного тракта, вращающихся сочленений и узлов 12

Дроссельно-фланцевые соединения: 14

Расчет вращающегося сочленения: 14

Расчет КПД, КУ, КНД антенны 16

Коэффициент полезного действия антенны (КПД): 16

Коэффициент усиления антенны (КУ): 16

Коэффициент направленного действия антенны (КНД): 17

Коэффициент бегущей волны (КБВ): 17

17

Выводы 17

Список используемой литературы: 19

Введение

Зеркальные параболические антенны широко применяются в радиостанциях различного назначения - радиолокационных, навигационных, радиорелейных и других системах СВЧ диапазона.

Зеркальная параболическая антенна состоит из облучателя и отражающего металлического или металлизированного зеркала. Облучатель располагается в центре зеркала и представляет собой слабонаправленный излучатель. Отражающее зеркало выполняется в виде параболоида вращения, параболического цилиндра, сферы или может иметь специальный профиль, обеспечивающий необходимую ДН.

Они нашли широкое применение благодаря следующим свойствам: сравнительной простоте конструкции, надежности работы, хорошим диапазонным свойствам, способности формировать различные ДН, возможности многофункциональной работы при выборе соответствующего облучателя и ряде других полезных свойств.

Однако, у зеркальных антенн есть несколько существенных недостатков: громоздкие и тяжелые механизмы вращения, ограниченная скорость управления ДН, трудно поддающийся ослаблению УБЛ, обратная реакция зеркала на облучатель и затенение облучателем поля.

В современных конструкциях принимаются меры для ослабления указанных недостатков: используются более легкие материалы конструкции, зеркала специальных форм.

В своей курсовой работе я рассчитывал пирамидальный рупорный облучатель. Такой рупор на конце волновода позволяет получить пространственную ДН, сравнительно симметричную относительно оси зеркала. Такой облучатель имеет более узкую ДН, чем волноводный, и поэтому может применяться в случаях более длиннофокусных параболоидов. Рупорный облучатель имеет значительно меньшее излучение в обратном направлении, чем волноводный.

Выбор геометрических размеров рупорного облучателя.

Геометрические размеры волновода и облучателя выберем из условия электродинамического подобия.

Размеры поперечного сечения прямоугольного волновода a и b:

Размеры раскрыва рупора в плоскостях Е и Н:

Длина волновода от возбуждающего устройства до горловины рупора выбирается из условия фильтрации высших типов волн.

Полная длина облучателя:

Расчет дн облучателя в плоскостях е и н

В плоскости Н:

В плоскости Е:

Диаграммы направленности рупорного облучателя в плоскостях Е и Н практически совпадают, но так как в плоскости Е диаграмма направленности рупора шире чем в плоскости Н, то расчет амплитудного распределения поля вдоль раскрыва антенны будем производить, используя формулу для диаграммы направленности облучателя в плоскости Е.

Проведем аппроксимацию ДН в этой плоскости, функцией :

Из построенных графиков видно, что наилучшая аппроксимация главного лепестка наблюдается при n=8. Найдем оптимальный угол раскрыва зеркала, соответствующий максимальному коэффициенту использования поверхности для найденного значения n.

Из графиков получим, при n=8 .

- амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала в зависимости от диаграммы направленности рупорного облучателя имеет вид:

Где - диаграмма направленности облучателя

После подстановки, амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала принимает вид:

Аппроксимирующая функция:

, где

- принято для удобства расчета.

Построим реальное амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала и наложим на него аппроксимирующую функцию.