Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Антенны и фидеры

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

05.02.2023

Размер:

4.19 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 2316 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

150

Площадь раскрыва рупора Sp определяем из формулы (7.30). Она

равна

D0 2

40 9

58 cм2. Размеры сторон раскрыва рупора

6,2

ap и

bр

находим, исходя из оптимального соотношения между ними

(7.27): b

0,8a

0,8Sр

46,5

, откуда

bр

6,82

46,5 6,82 cм; a

8,52 cм.

0,8

aр

8,52 2

Длину рупора определяем из (7.27) L

8,07 см.

опт

3 3

Диаграммы направленности можно рассчитать по формулам (7.31) и (7.32). Их ширину оцениваем по формулам (7.28), (7.29):

2 0H,5 1,4 / ap 1,4 3 / 8,52 0,493 рад;

2 0E,5 0,93 / bp 0,93 3 / 6,82 0,409 рад.

5. Оптимальная коническая рупорная антенна имеет КНД в направлении максимума излучения D0 = 320. Длина рупора Lопт = 1,2 м. Определить длину волны, на которой работает антенна, и ширину ее ДН на уровне 0,5 по мощности в Н- и Е-плоскостях.

	Решение
								dp
								dp				D
	Из формулы (7.36) следует											0	.
	Из формулы (7.36) следует									5			.
										5
	На основании формул (7.34) и (7.35) имеем

2 H		1,23		1,23	5		1,23		5		0,154 рад;
2 H		1,23		1,23			1,23				0,154 рад;
0,5			dp		D0			320
			dp		D0			320

2 Е		1,05		1,05	5		1,05		5		0,131 рад.
2 Е		1,05		1,05			1,05				0,131 рад.
0,5			dp		D0			320
			dp		D0			320
	Рабочую длину волны определяем, используя соотношение (7.33)
и учитывая, что dp											Lопт = (D0 /12 – 0,15), откуда
и учитывая, что dp						D0 / 5 . Тогда					Lопт = (D0 /12 – 0,15), откуда

				151
Lопт		1,2		4,53 см.
D	0,15	320		4,53 см.
0			0,15
			0,15

1212

6.Определить фокусное расстояние зеркальной антенны в виде параболоида вращения c углом раскрыва p = 60, максимальный

КНД которой на волне длиной 3 см составляет D0 = 400. Коэффици-

ент использования поверхности раскрыва принять равным 0,6.

Решение

Геометрическую площадь Sр раскрыва зеркала определяем со-

гласно (7.12) и (7.13): Sр D0 2 400 9 477,7 см2.

4 4 0,6

Диаметр параболического зеркала будет

4Sр

4 477,7

608,5 24,7 см.

3,14

Фокусное расстояние определяем, пользуясь формулой (7.38):

f			dрctg( р / 2)	24,7ctg30	24,7 1,73	10,7 см.
	а		4	4	4


7.		Параболическая антенна с осесимметричным зеркалом диа-

метром dр = 4,5 м возбуждается полуволновым вибратором с диско-

вым контррефлектором и работает на волне длиной = 20 см. Определить оптимальное фокусное расстояние зеркала, угол его раскрыва и электрические параметры антенны.

Решение

Показатель степени в выражении для нормированной амплитудной ДН полуволнового вибратора с дисковым контррефлектором ра-

вен m = 2. Согласно табл. 7.1 при				m = 2 имеем fопт / dр = 0,4–0,5.
Возьмем среднее значение. Тогда
fопт 0,45dp 0,45 4,5 2,025м .
Из соотношения (7.38) находим
р 2arctg	dp	2arctg		4,5	1,02 рад .
	4 fопт		4 2,025

По формулам (7.39)–(7.41) получаем

								152
2 H	1,2				1,2		20		53 мрад ;
2 H	1,2				1,2				53 мрад ;
0,5			dp			450
			dp			450
2 Е	1,3				1,3	20		58 мрад ;
2 Е	1,3				1,3			58 мрад ;
0,5		dp				450
		dp				450
	d			2			450 2

02800.20

8.Определить параметры антенны с зеркалом в виде параболического цилиндра и КБВ в фидере облучателя. Диаметр цилиндра dр = 20 см,p

длина образующей aр = 80 см, фокусное расстояние fa = 30 см. Антенна

работает на волне длиной = 3 см, КНД облучателя в осевом направ-

лении Dобл = 4.

Решение

По формулам (7.53)–(7.56) находим:


2 xOz 1,27				1,27		3		0,19 рад ;

0,5	dp		20

2 yOz 0,89				0,89	3		0,033рад .

0,5		ap	80

D 10		apdp		10	80 20		1780;
D 10				10			1780;
0		2			32
		2			32
			Dобл					4
	1		Dобл		fa	1		4	3 30
KБВ	1		2		fa	1		2	3 30		0,67 .
			2					2
			Dобл					4
	1		Dобл		fa	1		4		3 30
	1		2		fa	1		2		3 30
			2					2

9. Определить толщину ускоряющей металлопластинчатой линзы, если расстояние между пластинами a1 = 5,5 см, длина волны = 10 см, фо-

кусное расстояние и диаметр линзы составляют fa = 180 см и dp = 180 см.

Решение

Показатель преломления линзы равен

153

							2			10		2

	n			1				1		2 5,5			0,42.
					2a1					2 5,5
Толщину линзы находим по формуле (7.60): h

		f	a	2			dр2		180		180			2	1802
			a

1		n				4(1 n2 )			1,42		1,42				4(1 0,174)

64,9 см.

10. Определить КНД в направлении максимума излучения зонированной металлопластинчатой линзы, работающей на волне длиной = 13 см и имеющей параметры: q = 3; f / fcp = 10 %; dp fa . Рассчитать техниче-

ские допуски на точность изготовления антенны.

Решение

Из формулы (7.68) находим коэффициент преломления линзы

0,5 .

ср

Поскольку

dp fa ,

то выражение для

fa , входящее в формулу

(7.67), принимает значение

1,25 n

1,25 0,5

1,24 f

1 n

0,5

Тогда q 1

( fq

fa )(1 n)

0,24 fa (1 n)

, откуда

(q 1)

2 13

2,16 м .

0,24(1 n)

0,24 0,5

Из формулы (7.69) получаем

Sр

7,5 dp2

7,5 2162

1630.

D 7,5

4 132

Расстояние между пластинами линзы

a1 находим из формулы

для коэффициента преломления

1 ( / 2a )2

				154
a1			13		7,5 см .


		1 n2	2 1 0,52
	2	1 n2	2 1 0,52

Технические допуски на точность изготовления линзовой антенны рассчитываем по формулам (7.72) и (7.73):

							13		1,63 см ;

	16(1 n)					16 0,5
z				13	6,5 см ;

	2		2
a1			n a1					0,5 13 7,5		0,75 мм.
		2dp (1 n)						2 216 1,5

11. Рассчитать Н-плоскостной рупор с корректирующей металлопластинчатой линзой внутри него. Антенна должна работать на волне

длиной = 8 см и иметь КНД в осевом направлении D0 = 15.

Решение

Размеры поперечного сечения рупора в месте соединения его с волноводом определяются стандартом волновода и составляют:

a 0,71 0,71 8 5,8 см;	b 0,32 0,32 8 2,6 см.
Благодаря корректирующей линзе поле в раскрыве рупора син-
фазно. Это позволяет считать, что КИП антенны в плоскости E , где
амплитуда постоянна, равен E 1, а в плоскости H , где амплитуда

поля меняется по косинусоидальному закону, равен H 0,81. Зная КИП, можно по формулам (7.12), (7.13) найти КНД в плоскостях E и

H в направлении максимума ДН:

0,81S

0,16S

0,2S

Следовательно, средний КНД антенны равен


		D			DH DE		0,2 0,16 S 2	0,18S	р	.
		0		0 0			р		р
		Отсюда определим геометрическую площадь раскрыва антенны
S			D0		15	83 см2 .
S	р					83 см2 .
	р	0,18		0,18
		0,18		0,18

155

Найдем размеры раскрыва рупора aр ,bр . Поскольку рупор секториальный, то bр b 2,6 см , а для aр имеем

aр Sр 83 31,9 см. bр 2,6

Выберем оптимальное значение показателя преломления линзы, которое равно n 0,5 . Найдем угол раскрыва рупора р . Известно,

что с уменьшением р линза облучается более равномерно, но при этом возрастает длина рупора. Поэтому возьмем промежуточное зна-

чение угла раскрыва

25 .

Длину рупора

определим из простого геометрического соотно-

шения

sin

aр

, откуда находим L

aр

31,9

37,7 см .

2sin р

0,4226

По формуле (7.60) рассчитаем толщину линзы

полагая, что

выполняется соотношение fa L 37,7 см :

aр2

4(1 n2 )

37,7

31,92

8 см.

1 0,5

0,5

4(1 0,52 )

Найдем

расстояние

между пластинами

линзы

a1 .

Показатель

преломления волноводной линзы равен n

1 ( / 2a )2 , поэтому

4,7 см .

1 n2

1 0,52

Количество пластин m в линзе определим из соотношения

aр

31,9

7,8 .

4,7

			156
Округляем значения m до восьми и соответственно увеличиваем
размер раскрыва до			aр 7a1 7 4,7 32,9 см , а длину рупора до
	aр		32,9
значения L		р			38,9 см .
	2sin			2 0,4226

Фокусное расстояние оставляем прежним. Форму пластин рассчитываем, исходя из уравнения профиля линзы (7.57).

Определим ширину ДН антенны. Считаем, что линза обеспечила синфазность поля в раскрыве антенны и не нарушила существенно распределение амплитуды поля. Поэтому ширина ДН может быть найдена по формулам (7.21) и (7.22):


в плоскости H 2 0,5H	1,4			57,3 1,4	8		20,1 ;
		aр			31,9

в плоскости E 2 0,5Е	0,89			57,3 0,89		8		156,9 .

			bр		2,6

Задачи для самостоятельного решения

Волноводные излучатели

7.1. Определить максимальный КНД и эффективную площадь излучателя в виде открытого конца прямоугольного волновода с поперечным сечением a b = 2,3 1см, работающего на волне длиной

= 3 см.

7.2.Определить ширину ДН (в радианах) в Н- и Е-плоскостях и максимальный КНД излучателя в виде открытого конца прямоуголь-

ного волновода сечением a b = 6,1 1см, возбуждаемого на волне

длиной = 6 см.

7.3. Максимальный КНД открытого конца прямоугольного волновода, возбуждаемого на волне длиной = 8,6см, равен D0 = 3,4.

Размер широкой стенки волновода a = 7,2см. Определить размер его узкой стенки.

7.4. Во сколько раз ширина ДН открытого конца прямоугольного волновода на уровне 0,5 по мощности в плоскости Е больше ширины ДН на том же уровне в плоскости Н, если размеры сечения волновода связаны соотношением a = 2b?

157

7.5. Открытый конец прямоугольного волновода характеризуется параметрами: 2 0Н,5 2 рад , D0 = 1,5. Определить относительные (вол-

новые) размеры поперечного сечения волновода.

7.6. Излучатель в виде открытого конца прямоугольного волново-

да характеризуется параметрами: 2 Н	1,75 рад; 2 Е	1,4 рад.
0,5	0,5

Определить КНД излучателя в направлении максимума ДН.

7.7. Определить ширину ДН (в радианах) в главных плоскостях и максимальный КНД излучателя в виде открытого конца круглого вол-

новода, возбуждаемого на волне длиной = 3,2 см. Внутренний диаметр волновода 2а = 2,4 см.

7.8. Максимальный КНД открытого конца круглого волновода, возбуждаемого на волне длиной = 10 см, равен D0 = 3. Определить

внутренний диаметр волновода.

7.9. Определить длину волны, на которой возбуждается открытый конец круглого волновода диаметром 2а = 3,6 см, если его максимальный КНД равен D0 = 3,7.

7.10.Во сколько раз ширина ДН открытого конца круглого волновода на уровне 0,5 по мощности в плоскости Н больше ширины ДН на том же уровне в плоскости Е?

7.11.Максимальный КНД открытого конца круглого волновода

D0 = 5. Определить ширину ДН (в радианах) на уровне 0,5 по мощ-

ности в плоскостях Н и Е.

7.12. Ширина ДН открытого конца круглого волновода на уровне

0,5 по мощности в плоскости Н равна 2 Н	1,75 рад . Определить
0,5

максимальный КНД антенны и ширину ее ДН на указанном уровне в плоскости Е.

7.13. Прямоугольная апертура с размерами a b = 30 150 см излучает на волне длиной 3 см. Распределение фазы поля в пределах апертуры постоянное, а амплитуда поля постоянна вдоль размера b, а вдоль размера а изменяется по косинусоидальному закону от максимума в середине до нуля на краях. Определить эффективную поверхность и максимальный КНД апертуры.

158

Рупорные антенны

7.14. Определить максимальный КНД H-плоскостного секториального рупора оптимальных размеров, который, имея ap = 60 см и

bp = 6,4 см, принимает волны длиной = 20 см.

7.15. Определить в плоскостях Е и Н ширину ДН (в радианах) H- плоскостного секториального рупора оптимальных размеров ( ap = 60 см,

bp = 6,4 см), который принимает волны длиной = 20 см.

7.16.Определить оптимальные размеры Н-плоскостного секториального рупора, имеющего на волне длиной 10 см максимальный КНД, равный 20. Рупор соединен с волноводом МЭК-32.

7.17.Определить площадь апертуры и длину оптимального пря-

моугольного Н-плоскостного секториального рупора, максимальный КНД которого на волне длиной 3 см равен 30. Рупор соединен с волноводом МЭК-100.

7.18. Определить ширину ДН (в радианах) в Н- и Е-плоскостях и максимальный КНД оптимального Н-плоскостного секториального рупора, возбуждаемого прямоугольным волноводом на волне длиной

= 3,2 см. Длина рупора LНопт 25 см . Рупор соединен с волноводом МЭК-100.

7.19. Оптимальный Н-плоскостной секториальный рупор длиной LНопт 90 см имеет максимальный КНД D0 = 25. Определить размер широкой стенки, длину волны, на которой работает антенна, и ширину ее ДН (в радианах) в плоскостях Н и Е, если один из размеров раскрыва рупора равен bp = 3,4 см.

7.20. Эффективная поверхность оптимальной Н-плоскостной секториальной рупорной антенны составляет Sэф = 200 см2. Определить

ширину ДН (в радианах) в Н- и Е-плоскостях и максимальный КНД антенны при работе на волне длиной = 13 см, если один из размеров раскрыва рупора равен bp = 3,4 см.

7.21. Определить размеры оптимального H-секториального рупора, обеспечивающего получение в плоскости H диаграммы направленности шириной 20 , если длина волны равна 3 см, а передача энергии от генератора к рупору осуществляется волноводом сечением

23 10 мм.

159

7.22. Определить ширину ДН в плоскости H (в градусах) и КНД в направлении максимума излучения для H-секториального рупора, у которого ap = 70 мм. Длина волны генератора = 3,2 см, возбужде-

ние осуществляется волноводом сечением 23 10 мм.

7.23.Определить ширину ДН в плоскости H (в градусах) и КНД

внаправлении максимума излучения для H-секториального рупора,

имеющего ap = 140 мм. Длина волны = 3,2 см, возбуждение осу-

ществляется волноводом сечением 23 10 мм.

7.24. Определить ширину ДН в плоскости H (в градусах) и КНД в направлении максимума излучения для H-секториального рупора, один из размеров которого ap = 230 мм. Длина волны = 3,2 см, возбужде-

ние осуществляется стандартным волноводом сечением 23 10 мм. 7.25. Определить размеры апертуры и длину оптимального пря-

моугольного Е-секториального рупора, максимальный КНД которого на частоте 10 ГГц равен 30. Рупор соединен с волноводом МЭК-100.

7.26. Определить размеры размеры апертуры и длину оптимального прямоугольного Е-секториального рупора, максимальный КНД которого на частоте 3 ГГц равен 20. Рупор соединен с волноводом МЭК-32.

7.27. Определить размеры оптимального прямоугольного E-сек- ториального рупора, обеспечивающего на частоте 3 ГГц получение в плоскости H диаграммы направленности шириной 20 . Передача энергии от генератора к рупору осуществляется волноводом сечением

23 10 мм.

7.28. Определить оптимальную длину LЕопт и размер bp раскрыва

Е-плоскостного секториального рупора, который, имея ap = 3,55 см,

на волне длиной	= 5 см обеспечивает КНД в направлении макси-
мума излучения	D0 = 25.

7.29. Определить в плоскостях Е и Н ширину ДН (в градусах) Е-плоскостного секториального рупора, который с размером ap = 3,55

см на волне длиной = 5 см имеет максимальный КНД D0 = 25.

7.30.Определить ширину ДН (в радианах) в главных плоскостях

имаксимальный КНД оптимального Е-плоскостного секториального рупора, возбуждаемого прямоугольным волноводом на волне длиной

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 2316 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
05.02.20231.19 Mб89Антенны и устройства СВЧ.-1.pdf
#
05.02.20232.76 Mб43Антенны и устройства СВЧ.-2.pdf
#
05.02.2023295.32 Кб39Антенны и устройства СВЧ.-3.pdf
#
05.02.202311.7 Mб40Антенны и устройства СВЧ..pdf
#
05.02.20234.31 Mб61Антенны и фидеры.-1.pdf
#
05.02.20234.19 Mб45Антенны и фидеры..pdf
#
05.02.20232.43 Mб27Антенны.-1.pdf
#
05.02.20233.71 Mб23Антенны..pdf
#
05.02.2023321.08 Кб26Антенные системы фазовых радиопеленгаторов..pdf
#
05.02.2023784.54 Кб2Антикризисное управление предприятием..pdf
#
05.02.2023139.13 Кб2Антикризисное управление..pdf