2 Расчет питающего волновода Щелевые волноводные антенны могут выполняться на основе

прямоугольного и круглого волноводов. В том случае, если не требуется осуществлять качание луча и не предъявляется каких-либо других специфических требований, щелевые волноводные антенны удобно выполнять на основе прямоугольного волновода с волной Н₁₀.

Середине рабочего диапазона соответствует и

Т.к. основным типом у нас будет H₁₀, то

(1)

(2)

Выбираю стандартные значения для размеров волновода : а=23мм., b=10мм.

Выбор размеров волновода производился на основе стандарта Международной электротехнической комиссии. Я остановил свой выбор на волноводе со следующими параметрами:

1. Тип волновода: МЭК-100.

2. Полоса пропускания: 2.50-3.66 см.

3. Внутренние размеры: 22.86х10.16 мм.

4. Толщина стенок: 1.27 мм.

5. Предельная мощность: 0.99 МВт

Рис. 1- Волновод МЭК-100

На основе этих данных рассчитаем параметры:

(3)

(4)

3 Расчет антенной решетки

Вследствие того, что антенна работает в диапазоне частот я выбрал нерезонансную антенну. Щели располагаются на широкой стенке волновода, расстояние между щелями вибираю .

Заданный уровень первого токового лепестка можно обеспечить только с помощью распределения Дольфа-Чебышева. Равномерное распределение обеспечивает, экспоненциальное, косинусоидальное до.

Метод Дольфа-Чебышева позволяет решить две следующие задачи :

1. Определить при заданном числе вибраторов и расстоянии между ними закон распределения амплитуд, при котором относительный уровень боковых лепестков не превосходит заданной величины, а основной лепесток имеет наименьшую ширину, возможную при заданном уровне боковых лепестков.

2. Определить при заданном числе выбраторов и расстоянии между ними закон распределении амплитуд, при котором ширина основного лепестка равна заданной величине, а уровень боковых лепестков имеет наименьшую величину, возможную при заданной ширине основного лепестка.

Антенны, спроектированные по методу Дольфа-Чебышева, отличаются тем, что если дискретные вибраторы не обладают направленными свойствами, то уровень всех боковых лепестков получается одинаковым [2].

Проектируемая ВЩР содержит пар щелей. Поэтому длина антенны

(5)

Находим проводимость одной щели. Проводимость одной щели можно найти из условия согласования антенной решетки с питающим волноводом: [5] . Отсюда

(6)

При выборе ширины щели должен обеспечиваться 2-3-кратный запас на электрическую прочность по пробивному запасу напряженности поля для середины щели, где напряженность поля между ее краями Е_щ максимальна.

, (7)

где – амплитуда напряженности в пучности щели,

–предельное значение напряженности поля, при котором наступает пробой (для воздуха при н.у. ).

, (8)

где–подводимая к антенне мощность,– проводимость излучения щели.

Выражаем и находим ширину щели

(9)

Используя условие для согласования (6) , выразим параметр х₁ для продольных щелей из эквивалентной проводимости.[1]

. (10)

Получим

(11)

Длина щели определяетса с помощью графика на стр. 100[3]. Резонансная длинна продольной щели .

В связи с тем что антенна работает в диапазоне частот, максимум ДН будет отклоняться от нормали к оси антенны.

(12)

(13)

Найдём параметр , определяющий уровень боковых лепестков относительно главного и ширину диаграммы направленности.

(14)

где - УБЛ истепень полинома Чебышева.

Амплитуды токов найдём следующим образом

(15)

Если рассматривать величины токов, то видно, что имеем распределение, спадающее по краям. Амплитуда тока крайней пары вибраторов больше, чем предпоследней, что вполне понятно, если учесть распределения, приведённые на стр. 241[2] и то, что в упрощённом методе вычисления амплитуд токов для крайней пары вибраторов существуют отдельные формулы стр. 240[2] .

Зависимость напряженности поля от угловых координат представляет собой диаграмму направленности антенны и для данного случая имеет вид

(16)

Рис.2 Диаграмма направленности ВЩР в плоскости H

Рис.3 - Круговая диаграмма направленности ВЩР в плоскости H

КНД рассчитанной ВЩР определим с помощью графика, приведённого на стр. 85[4]. КНД=20.

КПД решётки рассчитаем по формулам, приведённым на стр. 136[3]

, (17)

где – мощность на входе антенны,- мощность в конце антенны,– длина антенны,- суммарное затухание в волноводе ().

, (18)

где - удельная проводимость меди.

Подставляя все полученные, данные находим КПД :

(19)

Рассчитаем систему возбуждения волновода

Рис. 3 – Зондовый переход

Расчёт зонда ведется из условия его согласования с коаксиальной линией и волноводом стр. 406[6].Для этого следует найти его длину из системы уравнений

, (20)

где , – положение зонда в волноводе, –его длина,-волновое сопротивление кабеля 75 Ом,- волновое сопротивление зонда. Так как неизвестных величин три, то задаются одной из них. Для решения (20) примем, тогдарассчитаем по формуле

(21)

Из (20) выражаем и рассчитываем

(22)

Определим расстояние от штыря до первой щели. Оно выбирается с таким расчетом, чтобы уже на первой щели напряженность полябыла примерно в 10-100 раз меньше напряженности поля, т.е. из условия

, (23)

где _Н20, _Н10 – постоянные распространения волн исоответственно.

(24)

(25)

(26)

Подставляя все полученные данные, рассчитываем .

Для расчёта КБВ воспользуемся формулой стр. 200[3]

(27)

Так как общая проводимость всех щелей

, (28)

то, подставляя в (27), получаем

(29)

Отсюда

(30)