Тип облучателя – Рупор пирамидальный Уровень боковых лепестков – 19дБ

Средняя яркостная температура неба Т_НСР – 7 ^К

Температура шумов приёмника Т_пр – 2300 ^К

Длина фидерной линии l_ф – 7 м

Определение геометрических размеров параболического зеркала

Выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного тракта Т_афу и КПД.

Из справочника выберем кабель типа РК–75–60–62 с коэффициентом затухания для f = 1,4 ГГц,

Таблица 1

Основные хар-ки	РК 75-60-62
Номинальное волновое сопротивление, Ом	75
Макс. рабочая частота, ГГц	1,5
Коэф. затухания на частоте: 100 МГц, дБ/м / 800 МГц, дБ/м	0,005 0,020
КСВHmax в диапазоне частот (40–800 МГц), не более	1,2
Допускаемая мощность на частоте: 100 МГц, кВт / 800 МГц, кВт	40 15
Макс. наружный диаметр, мм	72
Номинальная масса, кг/м	2,4
Радиус 5-кратного изгиба, мм	750

Определение шумовой температуры фидерного тракта Т_афу и КПД производится по формулам

Т_ф=67^l_ф

Т_ф =67*0,07*7=32,83^К

где -коэффициент затухания линии передачи [дБ/м]

l_ф-длина фидерой линии [м]

Т₀=290^К

Вычисление шумовой температуры антенной системы выполняется по формулам:

где, u=0,02 – коэффициент, учитывающий «переливание» части мощности облучателя через края зеркала.

n – определяется типом облучателя: рупор пирамидальный – n=6, R₀/f₀=0.9, ν=0.81.

T=T_a+T_пр=113.98+2300=2413.98^К

Определение диаметра раскрыва

Зеркальная антенна - направленная антенна, содержащая облучатель и отражатель антенны в виде металлической поверхности (зеркало).

Р исунок 1 - Зеркальная параболическая антенна

Ширина диаграммы направленности в случае неравномерного возбуждения раскрыва зеркала определяется

2_0,5^Н = 1.2  R₀­­­,

2_0,5^E = 1.3  R₀­­­,

где 2_0,5^Н ,2_0,5^E – ширина ДН в плоскостях Н и Е соответственно

 - длина волны, =0,21(м)

R₀­ –­ радиус раскрыва зеркала.

Из этих выражений:

R₀­=1.2 /4_0,5^Н_­­­=2,21 м

R₀­=1.3 /4_0,5^E_­­­=2,20 м

В связи с тем, что в задании имеются данные о ширине ДН в обеих плоскостях можно определить диаметр раскрыва d_р=2 R₀ причем из полученых двух значений диаметра следует выбрать наибольшее. Следовательно, d_р=2 R₀ =4,42 м.

Определение угла раскрыва и фокусного расстояния зеркальной антенны

В зависимости от размещения облучателя относительно зеркала можно получить то или иное значение КНД. При определенном оптимальном отношении R_of_o КНД наибольший. Это объясняется тем, что количество теряемой энергии зависит от формы диаграммы направленности облучателя и от отношения R_of_o. При уменьшении отношения R_of_o от оптимального КНД уменьшается, так как увеличивается часть энергии, проходящей мимо зеркала. С другой стороны, увеличение этого отношения также приводит к уменьшению КНД в связи с более сильным отклонением закона распределения возбуждения от равномерного (рисунок 2); оптимальное значение R_of_o определяется по аппроксимированной нормированной ДН облучателя (аппроксимация функцией вида , где n определяет степень вытянутости ДН облучателя).

Рисунок 2 – Варианты размещения облучателя

Для пирамидального рупора n=6, т. е. нормированная диаграмма направленности аппроксимируется функцией вида (рисунок 3).

Рисунок 3 – Аппроксимированная нормированная ДН облучателя

С точки зрения оптимизации геометрии антенны по максимальному отношению сигнал/шум необходимо произвести следующий расчет:

Чувствительность  определяется формулой =S₂₃’

где первые четыре коэффициента не зависят от ₀, а ’ вычисляется:

где Т₁=Т_пр+Т₀(1-КПД)+КПД Т_нср=2300+290(1-0.89)+0.89·7=1806.7^К

Т₀=290^К

u=0.02 - коэффициент учитывающий “переливание” части мощности облучателя через края зеркала,

₁=1-cosⁿ⁺¹₀

S= R²- площадь апертуры зеркала

Построим график зависимости с шагом изменения угла раскрыва φ 5° (рисунок 4).

Таблица 2

φ°		φ°
5	1.381·10-5	60		3.727·10-4
10	5.375·10-5	65		3.243·10-4
15	1.155·10-4	70		2.773·10-4
20	1.92·10-4	75		2.346·10-4
25	2.743·10-4	80		2.281·10-4
30	3.523·10-4	85		1.973·10-4
35	4.169·10-4	90		1.658·10-4
40	4.814·10-4
45	4.484·10-4
50	4.555·10-4
55	4.183·10-4

Рисунок 4 - График зависимости

По максимуму построенной графически функции определяем угол раскрыва зеркала, т. е

Фокусное расстояние f может быть рассчитано на основе следующего соотношения:

φ₀ = 2 arctg ; ;

В зависимости от размещения облучателя относительно зеркала можно получить то или иное значение КНД. При определенном оптимальном отношении R₀/f₀ КНД наибольший. Заданный интервал отношения R₀/f₀ = (0.8÷1.0). Расчетное отношение R₀/f₀ = 0.8804, что удовлетворяет условию.