Расчет пространственной диаграммы направленности и определение параметров параболической антенны.

Инженерный расчёт пространственной ДН параболической антенны часто сводится к определению ДН идеально круглой синфазной площадки с неравномерным распределением напряжённости возбуждающего поля. В данном случае распределение напряжённости возбуждающего поля в основном определяется ДН облучателя в соответствующей плоскости. Выражение для нормированной ДН зеркальной параболической антенны при этом имеет вид:

где J₁ и J₂ – цилиндрические функции Бесселя первого и второго порядка;

k₁=Е_кр/Е_max=cos(φ₀/2)F_обл(φ₀) – коэффициент, показывающий во сколько раз амплитуда возбуждающего поля, на краю раскрыва меньше амплитуды в центре раскрыва, в соответствующей плоскости с учётом различий расстояний от облучателя до центра и края зеркала.

Нормированная ДН зеркальной параболической антенны в плоскости E (рисунок 9):

Рисунок 9 - Нормированная ДН зеркальной параболической антенны в плоскости E

Нормированная ДН зеркальной параболической антенны в плоскости H (рисунок 10):

Рисунок 10 - Нормированная ДН зеркальной параболической антенны в плоскости H

По диаграмме направленности параболической антенны определим уровень боковых лепестков: УБЛ = -20log(E₀/E₁) = 18 дБ

Расчет полного коэффициента использования площади, эффективной площади, коэффициента направленного действия и коэффициента усиления антенны.

Приближенно коэффициент направленного действия зеркальной антенны определяется выражением:

где S – площадь раскрыва,

ν_рез – результирующий коэффициент использования поверхности.

Точное определение параметров антенны.

Коэффициент использования поверхности:

где ₁=1- cosⁿ⁺¹φ₀=0,674.

,

,

–точность выполнения профиля зеркала (обычно в пределах 0.4·10^-3–10^-5).

При u=0.02 и :

,

,

Эффективная площадь антенны:

Коэффициент направленного действия:

Коэффициент усиления антенны:

Конструктивный расчёт антенны

Расчет профиля зеркала

Зеркальные антенны имеют наибольший КНД при синфазном возбуждении раскрыва (плоский фазовый фронт волны). Параболический профиль зеркала обеспечивает одинаковые длины электрических путей от облучателя, установленного в фокусе параболоида вращения, до каждой точки плоскости раскрыва (свойство параболы). В полярной системе координат парабола описывается уравнением:

где - полярные координаты,

f₀ – фокусное расстояние.

Рисунок 11 – Профиль зеркала

Выбор конструкции зеркала

С целью уменьшения веса и ветровых нагрузок поверхность зеркала

выполняют перфорированной или сетчатой (рисунок 12).

Р исунок 12

При такой конструкции зеркала часть энергии просачивается сквозь него, образуя обратное нежелательное излучение. Допустимым является значение коэффициента прохождения в обратном направлении

где , - мощность излучения в обратном направлении и падающая на зеркало, соответственно.

Выберем поверхность зеркала сетчатой. Двухлинейная сетка работает удовлетворительно при расстоянии между проводниками меньше 0.1λ, т. е. меньше 0,021 м и диаметре проводников не менее 0.01λ, т. е. не менее 0,0021 м.