2.4 Расчёт g антенны

Расчёт G антенны будем вести по следующей формул

G=КИП4S/² (2.4.1)

где КИП = к_ак_пол – коэффициент использования антенны;

к_а – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения поля в раскрыве антенны;

к_пол – коэффициент, утечки характеризующий факт перелива энергии за края зеркала антенны;

где S – площадь раскрыва [1];

=1.069 м²

Достаточно часто амплитуду поля можно аппроксимировать параболическим распределением с пьедесталом

На краю раскрыва=1-0.6=0.4

Эта величина обычно называется пьедесталом распределения. После очевидных преобразований получим для коэффициента учитывающего неравномерность распределения поля в раскрыве антенны выражение

= 0.942

к_пол=P_пол/1

где Р_пол=

F(R) = (1-R² )²

Таким образом, Р_пол=0.531

Следовательно, к_пол=Р_пол=0.531

КИП = к_ак_пол= 0.9420.531= 0.5

G=КИП4S/² = 0.541.069/(0.025)² = 1.07610⁴

2.5 Расчёт Рпр – мощности приёмной антенны

Расчёт Р_пр - мощности приёмной антенны будем производить по следующей формуле:

Р_пр = Р_спутG_спутG_пр/A_ослаб (2.5.1)

G_спут- коэффициент усиления передающей антенны, установленной на спутнике.

G_пр- коэффициент усиления приемной антенны;

A_ослаб- коэффициент ослабления сигнала при его распространении.

Все величины в формуле ранее найдены или даны по заданию, неизвестен лишь коэффициент ослабления A_ослаб, который мы вычислим следующим образом:

A_ослаб=A_свА_доп (2.5.2)

где A_св- коэффициент затухания сигнала в свободном пространстве [4];

A_доп- дополнительные потери энергии сигнала при прохождении атмосферы Земли (без осадков);

А_св=16²R²/² (2.5.3)

Где R- расстояние свободного пространства в км, равное 10;

По формуле (2.5.3) вычислим А_св=163.141²10²/0.025²=2.5310⁷

Теперь найдем А_доп=0.06 дБ=1.014 (приложение А)_.

Отсюда по формуле (5.2) A_ослаб=2.5310⁷1.014=2.5710⁷

По формуле (2.5.1) найдем P_пр=40321000/(2.5710⁷)=0.5 Вт.

2.6 Выбор схемы и расчет поляризатора

Рупорная антенна с вращающейся поляризацией состоит из следующих элементов:

1. Рупор;

2. Антенного волновода;

3. Возбуждающего устройства;

Рисунок 2.6.1 – Рупорная антенна с вращающейся поляризацией

Одним из важнейших элементом рупорной антенны с вращающейся поляризацией является возбуждающее устройство. Оно предназначено для формирования двух перпендикулярно-поляризованных волн с требуемым соотношением амплитуд, причем нежелательные типы волн не должны возбуждаться. Возбудитель должен эффективно работать во всем диапазоне волн. Пусть приемник соединен с антенной коаксиальным кабелем. Возбуждение антенного волновода будет осуществляться штырем, расположенным под 45 градусов в углу сечения прямоугольной секции волновода, штырь соединяется с приемником коаксиальным кабелем.

2.6.1 Выбор размеров волновода

Выбор размеров поперечного сечения прямоугольного волновода а и bпроизводится из условия распространения в волноводе только одного типа волныH₁₀:

0.6a0.9(2.6.1)

Размер bдолжен удовлетворять условию:

b</2 (2.6.2)

И может быть выбранным a/2.

При разработке конструкции желательно использовать типовые волноводы.

aвыберем равным 0.75=0.750.003=0.002 м.

Тогда b=0.002/2=0.001 м.

Длина отрезка волновода ₁от возбуждающего штыря до закорачивающей стенки выбирается из условия согласования с питающим коаксиалом.

₁=/(1-(/(2a))²)^0.5/4 (2.6.3)

₁=0.003/(1-(0.003/(20.002))²)^0.5/4=8.310^-3м.

Длина волновода ₂ от возбуждающего устройства до горловины рупора выбирается из условия фильтрации высших типов волн. Вблизи штыря кроме волныH₁₀возбуждается множество высших типов волн, все они оказываются в за критическом режиме и по мере движения к рупору затухают поexp. Высшие типы волн не должны проходить в горловину рупора, а затем в его раскрыв, для этого их амплитуда должна уменьшиться на длине₂ примерно в 100 раз.

₂=4.6/(2((/_крH11)²-1)^0.5) (2.6.4)

Где _крH11 – критическая длина волныH₁₁, равнаяa.

Отсюда ₂=4.60.003/(23.141((0.003/0.002)²-1)^0.5)=0.021м.

Размеры рупора рассчитаны ранее: a_р=0.02м

b_р=0.0144м.

Определим длину рупора в плоскости E.

R_E=b_р²/(2) (2.6.5)

R_E=0.0144²/(20.003)=4.1510^-3м.

Теперь в плоскости H:

R_H=a_p(b_p-b)/(b_p(a_p-a)) (2.6.6)

R_H=0.02(0.0144-9.510^-3)4.1510^-3/(0.0144(0.02-0.019))=0.028м.

Найдем расстояние от раскрыва до горловины рупора, одинаковое в плоскостях EиH:

h=R_H-R_Ha/a_p (2.6.7)

h=0.028-0.0280.019/0.02=1.410^-3м.