6.1 Расчет шага решетки и количества излучателей в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости

Количество элементов в горизонтальной плоскости: =24.

Количество элементов в вертикальной плоскости: =16.

Примем шаг решетки равным:

Рис. 6.2

Основой построения антенной решетки служит подрешетка 2×2 элемента (рис. 6.1). Для обеспечения равноамплитудного синфазного питания всех элементов расстояния от каждого МПИ до начала схемы питания должны быть одинаковыми. В качестве линии питания используется НПЛ одинаковой ширины, что обеспечивает простоту расчёта и изготовления схемы питания. Также необходимо обеспечить согласование линии питания в точках ветвления, что можно осуществить с помощью четвертьволновых трансформаторов.

Ширина питающей НПЛ была рассчитана в пункте 2.3 и равна= 0.0012752на линии питания от начала питания до МПИ может быть определена через шаг решетки по следующей формуле:

Такое расстояние одинаковое для любого МПИ, что позволяет судить о равноамплитудном синфазном питании каждого элемента.

Для согласования питающей линии по сопротивлению необходимо в точках ветвления применять трансформаторы сопротивлений - четвертьволновые согласующие трансформаторы (рис. 6.3),

Рисунок 6.3 - Согласующий четвертьволновой трансформатор

волновое сопротивление и геометрические размеры которого рассчитываются по формулам:

где - волновое сопротивление трансформатора;

= 50 Ом - сопротивление питающей линии;

= 25 Ом - сопротивление разветвляющихся линий (параллельное соединение двух 50-омных питающих линий).

где - длина трансформатора;

εэфф =3.452- эффективная диэлектрическая проницаемость.

По найденному значению волнового сопротивления трансформатора можно определить его ширину:

м.

6.2 Расчет кпд схемы питания

Коэффициент затухания α - величина, обратно пропорциональная расстоянию, которое должна пройти волна вдоль регулярной линии, чтобы ее амплитуда уменьшилась в e раз. Коэффициент затухания рассчитывается в предположении, что структура полей в линии при наличии потерь и без них одинакова. Коэффициент затухания волны (измеряется в Нп/м) основного типа в НПЛ:

где - коэффициент, определяемый потерями в проводнике;

- коэффициент, определяемый потерями в диэлектрике;

- коэффициент, определяемый наличием излучения из ПЛ;- ширина полосковой линии (w = 0.00112752 м);

- сопротивление полосковой линии шириной w ( = 50 Ом);

tgδ - тангенс угла потерь диэлектрика (tgδ = 3·10-4);

КПД параллельной схемы питания длиной 0.273 (без учёта взаимного влияния), определяется по формуле:

7. Расчёт кпд, кнд, ку и дн антенны в е и н плоскостях нецентральной частоте рабочего диапазона

.1 Расчет КПД антенны

Произведём полный расчёт КПД, учитывающий дополнительные потери из-за неполного согласования МПИ с линией питания ηр, где

, а означает комплексный коэффициент отражения от входа МПИ. Поскольку в полосе рабочих частот значительно меняется, то величина существенно зависит от частоты. При упрощенной оценке можно рассчитать КПД лишь в той точке рабочего диапазона, где потери максимальны. В этом случае . В результате получим следующее значение КПД:

Рассчитаем суммарный коэффициент полезного действия решётки