Вариант 3

Сконструировать рупорно–параболическую антенну. Исходные данные для расчёта электрических и конструктивных параметров антенны даны в таблице 3.

Таблица 3

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
Параметр	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
, дБ	30	40	45	37	36	37	35	40	45	45
, см	8,2	3	2,9	4	5	5,2	8,3	3,75	3	3,75

Методические указания

Для определения конструктивных размеров антенны следует задаться величиной коэффициента полезного действия ( ) и коэффициента использования поверхности ( ): =0,85÷ 0,9, =0,65÷0,75. Тогда площадь раскрыва S можно определить по формуле

. (3.1)

Апертурой в данной антенне является сегмент кольца с радиусами и (рис. 3.1). Площадь апертуры зависит от угла раствора рупора , с увеличением площадь апертуры возрастает, но при этом увеличивается рассогласование рупора с волноводом. Рекомендуется выбирать .

Для приблизительно одинаковых размеров раскрыва антенны в вертикальной и горизонтальной плоскости величины , , L₁, L₂ и должны определяться соотношениями:

, (3.2)

; L₁=2R₁sin(α/2); L₂=2R₂sin(α/2).

Профиль зеркала в плоскости ХОZ (рис. 3.1) рассчитывается по уравнению: . Требования к точности выполнения профиля зеркала, а также допустимые смещения фазового центра рупора вдоль и поперёк оси параболоида такие же, как у параболической антенны [1, разд. 9.2.4].

Диаграмма направленности антенны зависит как от характера распределения поля по апертуре, так и от формы самой апертуры. При точном учёте этих факторов формулы для расчёта диаграмм направленности приобретают весьма сложный вид [4]. Они существенно упрощаются, если предположить, что апертура представляет собой прямоугольник с размерами и , а распределение поля в этом прямоугольнике идентично распределению поля в прямоугольном волноводе на волне Н₁₀, питающем данный рупор.

Рис.3.1. Рупорно-параболическая антенна

На рис. 3.1 видно, что ; . Тогда диаграмма направленности в случае горизонтальной поляризации поля в вертикальной плоскости имеет вид:

, (3.3)

в горизонтальной плоскости:

. (3.4)

Для каждой рассчитанной диаграммы определить ширину на уровне 0,707 и на нулевом уровне, а также уровень боковых лепестков, дБ.

При конструировании волноводного тракта необходимо выбирать стандартный волновод и стандартный волноводный фланец. Размеры и электрические параметры стандартных волноводов приведены в приложении 1, а размеры стандартных фланцев (контактных и дроссельных) в приложении 2. Поскольку рупор в данной антенне не является оптимальным, необходимо посчитать коэффициент отражения от горловины рупора и КБВ в фидере [6]. Если полученное значение КБВ меньше 0.9 – 0.95, необходимо рассчитать плавный, обычно экспоненциальный переход от рупора к питающему волноводу. Длина перехода L выбирается в пределах (3…10)· , а поперечный размер рупора в плоскости стыка с переходом (2…5)· .

В таком переходе изменение волнового сопротивления происходит достаточно плавно и интенсивность обратных волн мала. Волновое сопротивление стандартного волновода Z_ф и перехода в месте стыковки с рупором Z(0) рассчитываются по известной формуле

. (3.5)

Если обозначить через R=Z_ф/Z(0) – перепад волновых сопротивлений, то волновое сопротивление в любом сечении x (рис. 3.2) запишется:

(3.6)

Рассчитав по (3.6) для нескольких значений x волновое сопротивление перехода, по формуле (3.5) определяем профиль широкой стенки экспоненциального перехода.

Рис. 3.2. Экспоненциальный переход